음향 이론 노이즈 (Noise)

잡음도 소리이지만 음악과 다른 점은 원하지 않는 소리라는 것입니다. 물론 음악이라 할지라도 사람에 따라 그것을 하나의 잡음으로 간주할 수도 있지만 녹음에서 발생하는 잡음 가운데 특히 테이프의 히스 노이즈에 관해 살펴봅시다.

노이즈와 노이즈리덕션

녹음 스튜디오의 잡음에는 크게 두 가지 유형이 있는 물리적인 외부 잡음과 오디오 장비의 전기 잡음입니다. 이런 잡음들은 상황에 따라 완전히 제거 또는 감소시킬 수도 있지만 전혀 그렇게 할 수 없는 경우도 때론 있습니다. 예를 들면 단독으로 녹음된 책상의 삐걱거리는 소리나 종이 소리들은 편집 과정에서 제거할 수 있지만 바이올린 솔로와 함께 녹음된 책상 소리나 타악기 주자가 실수해서 악기 대신 마이크로폰을 친 소리라면 제거하기가 매우 힘듭니다. 오디오 장비의 전기 잡음은 자체 잡음 이외에도 장비의 연결 상태가 잘못되어 발생하는 경우도 있는데 예를 들어서 마이크로폰과 앰프의 연결이 정확하지 않으면 마이크로폰 케이블에 유도된 잡음이 앰프에서 증폭되어서 녹음에 영향을 미칠 수도 있습니다. 혹 잡음이 전혀 없고 연결 상태가 완벽한 오디오 시스템이라 할지라도 녹음한 소리를 재생해 보면 전에 없었던 변조 잡음을 들을 수 있는데 이것은 녹음과정에서 발생한 잡음으로 아날로그 녹음 시스템뿐만 아니라 디지털 녹음 시스템에서도 나타날 수 있습니다. 노이즈 문제는 음악 녹음에 커다란 문제가 되고 있습니다. 여름에 내리는 빗소리가 천둥이 치는 동안 순간적으로 들리지 않는 것처럼 레벨이 작은 신호는 레벨이 큰 신호에 의해 잘 들리지 않는데 이와 같은 현상을 마스킹효과라 합니다. 만일 신호의 녹음 레벨이 자체 잡음보다 작다면 이러한 잡음들은 확연하게 들리게 되고 혹 녹음 레벨이 크다 할지라도 신호의 주파수 대역이 중저역이면 잡음을 계속 나타납니다. 그래서 엔지니어들은 이러한 자체 잡음을 줄이기 위해 노이즈 리덕션 시스템을 사용하는 경우가 많습니다. 

 

히스 노이즈란

잡음도 우리가 들을 수 있는 소리이기 때문에 어떠한 주파수들이 존재한다고 볼 수 있습니다. 실제로 잡음의 종류에 따라 그 주파수들을 확실히 들을 수 있는데 예를 들어 실드 선을 잘못 연결하여 발생한 험(Hum)이라는 잡음에는 60Hz의 주파수가 있고 스튜디오의 진동음이나 아날로그 테이프의 히스 노이즈들도 그들의 주파수를 포함하고 있습니다. 보통 아날로그 테이프의 자체 잡음을 히스라고 하는데 히스라는 의미는 잡음의 피치가 매우 높기 때문에 붙여진 이름입니다. 이와 비슷한 형태의 잡음으로는 FM라디오의 다이얼을 돌릴 때 생기는 소리들을 들 수 있습니다. 이 모든 잡음들은 화이트 노이즈라는 형태로 구성되어 있습니다. 사실 화이트 노이즈는 조명 시스템의 흰 빛에서 유래된 것으로 흰 빛에는 모든 빛의 에너지들이 포함되어 있다는 것을 의미합니다. 실험을 통해 프리즘을 통과한 흰 빛을 분석해 보면 수 백 종류의 빛 에너지들을 발견할 수 있는데 오디오 시스템에서 사용하는 화이트 노이즈 역시 가청 주파수 대역의 모든 주파수의 음향 에너지를 동일한 크기로 포함하고 있습니다. 이렇게 화이트 노이즈에는 모든 주파수의 음향 에너지가 동일한데도 우리에게는 고역 성분으로만 구성된 것처럼 보이는 이유는 주파수가 한 옥타브씩 높아질 때마다 음향 에너지가 두 배씩 증가하기 때문입니다. 예를 들어서 1000Hz를 기준 주파수로 하면 1kHz와 2kHz의 옥타브에는 서로 다른 주파수들이 1000개가 있고 500Hz와 1000Hz 사이의 한 옥타브에는 주파수들이 500개가 있습니다. 이처럼 한 옥타브라 할지라도 1kHz와 2kHz 사이에는 1kHz와 500Hz 사이보다 2배나 많은 주파수가 있는 것입니다.

 

신호 대 잡음비

오디오 시스템의 자체 노이즈 레벨이란 공급 신호가 없을 때 시스템의 출력에 나타나는 신호 레벨을 말합니다. 대체로 시스템의 노이즈 레벨은 매우 작은 편이지만 예민한 미터를 이용하면 그 측정값을 알 수 있고 그때의 레벨을 시스템의 노이즈로 간주합니다. 일반적으로 콘솔, 녹음기, 그리고 시그널 프로세서들의 노이즈 레벨은 국제적으로 정해진 규정 레벨 내에 있어야 합니다. 예를 들어보면 녹음기의 허용 노이즈 레벨은 약 -90dB 정도인데 이것은 노이즈 전압이 어떤 기준 신호의 레벨보다 90dB 정도 작아야 한다는 것을 의미하고 이 레벨은 단지 녹음기에 전원만 공급하고 동작은 하지 않을 때의 레벨입니다. 노이즈 레벨은 통상적으로 신호 대 잡음비라는 용어로 표시하는데 이것은 신호 레벨과 노이즈 레벨의 비율을 나타낸 것입니다. 예를 들어 신호 레벨이 +4dB이고 노이즈 레벨이 -65dB이면 신호 대 잡음비는 +4dB:-65dB로 나타냅니다. 데시벨 값은 바로 나눌 수 없기 때문에 우선 전압이나 전력으로 변환시켜야 하는데 +4dB는 1.226 볼트, -65dB는 0.435미리 볼트입니다. 로가리즘의 법칙에 의해 69dB는 +4dB와 -65dB를 빼면 간단하게 구할 수 있습니다. 이와 같이 신호와 잡음 레벨을 데시벨로 표시하면 두 신호의 비율을 간단하게 구할 수 있습니다.