(* 이 글은 2013년에 쓰여진 ‘Why Put a Mic On the Floor? – by Bruce Bartlett’ 란 글을 번역한 내용입니다. [원문링크], [게재 페이지]. 오역이나 의역이 존재할 수 있습니다.)
마이크를 바닥에 두면 소리가 더 좋아질까요? 그렇습니다. 마이크를 스탠드에 두는 것보다 더 나은 소리를 들려줄 수 있습니다. 이 글은 이러한 과학에 대해 설명합니다.
극장에서는 마이크를 단단한 반사면 근처에 둡니다. 예를 들어, 극이나 오페라에서 무대 바닥에 마이크를 두는 것처럼 말이지요.
이러한 상황에서, 음원으로부터 발생한 소리는 마이크까지 두 가지의 경로로 도달하게 됩니다. 하나는 음원에서 마이크까지 직접 전달되는 것이고, 하나는 반사면에 반사되어 가는 것입니다(그림 1). 반사된 소리는 직접 전달되는 소리에 비해 먼 거리를 이동하므로, 직접음 보다 늦게 도달합니다. 직접음과 지연음이 마이크에 도달하면, 여러 주파수의 위상에서 상쇄간섭을 일으키게 됩니다. 이를 통해 일련의 마루와 골이 주파수 응답으로 나타나게 되지요.
이를 '콤필터링 효과'라고 합니다. 콤필터링 효과는 소리의 색깔을 변화시키고, 부자연스러운 소리를 만듭니다. 어떻게 소리가 바뀌는지 들어보려면, 마이크로부터 조금 떨어져 "쉬-"하는 소리를 입으로 내면서, 평평한 판을 마이크에 가까이 가져갔다가, 멀리 떨어뜨려 보세요. 판에 반사되는 거리가 변화함에 따라 마치 제트기가 지나가는 것 같은 소리가 남을 들을 수 있습니다. 바로 콤필터링 되는 골이 가청 주파수 대역에서 변화하는 것이지요. 마치 가벼운 flanging 처럼 들립니다.
같은 효과를, 배우의 소리를 스탠드 마이크로 받을때도 느낄 수 있습니다. 배우가 무대를 돌아다님에 따라 목소리의 톤이 변화하는 것이지요.
일반적인 마이크를 폼 블럭으로 감싸서 바닥에 둘 수 있습니다(Mic Mouse라고 합니다). 하지만 보통 이런 마이크의 진동판은 크고, 직접음에 비해 반사음이 진동판 중앙까지 도달하는 경로는 조금 더 길어집니다. 이는 직접음과 지연된 소리(반사음)가 합쳐져 고음역대의 상쇄를 일으킵니다(그림 2). 그로 인해 소리는 마치 고음역대를 낮춘 것 처럼 답답하거나 어둡게 들리게 됩니다.
문제 해결
필자는 표면 반사에 의한 위상 간섭 문제를 해결하기 위해 '지향성 바운더리 마이크'를 개발했습니다. 이 설계는 1cm 정도의 직경을 가진 소형 마이크 캡슐을 사용합니다. 진동판의 직경을 충분히 작게 하여, 위상 간섭 문제가 가청 주파수 이상에서 일어나도록 했습니다(그림 3). 결과적으로 넓고, 부드러운 주파수 응답을 가지면서도, 위상 간섭 문제를 해결할 수 있었습니다.
무지향성 마이크 캡슐을 바닥을 향해 설치하는 PZM 마이크와는 달리, PCC-160, TM-125(현재 Stage Floor Microphone)는 초지향성 마이크 캡슐을 면에 수평하게 설치하였습니다. 지향성 패턴을 통해 충분한 마이크 게인(gain before feedback)을 확보할 수 있었고, 원치 않는 배경 소음과 잔향을 줄일 수 있었으며, 마이크 뒤쪽의 소리를 억제할 수 있었습니다.
스테이지 바닥에 설치하는 마이크의 용도는 일반적으로 다음과 같습니다:
대부분의 강단과 교단은 그 면적이 작습니다. 하지만 바운더리 마이크는 저음역대를 보다 정확히 집음하기 위해 넓은 표면을 필요로 합니다. 그래서 바운더리 마이크를 작은 표면에 둬야할 때는, 믹서에서 저음역대의 EQ를 증폭하여 소리가 얇아지는 것을 방지해야 합니다.
필자는 다른 글을 통해 바운더리 마이크의 정의와 원리에 대해 설명한 적이 있습니다. 이는 반-무지향성(half-omnidirectional) 혹은 반구형(hemispherical)의 집음 패턴 모두에 적용됩니다(그림 4). 이러한 지향특성은 마이크 주변의 모든 방향에서 동일하게 소리를 받아들이게 됩니다.
바운더리 마이크의 또다른 형태는 '지향성'을 갖는 경우입니다. 이러한 마이크는 한 쪽 방향(마이크 정면)에서 주로 소리를 받습니다. 지향성이 있어 옆쪽이나 뒷쪽의 소리는 크게 받지 않습니다. 지향성 바운더리 마이크는 반-지향성(half-cardioid) 혹은 반-초지향성(half-supercardioid)의 집음 패턴을 가집니다. 마이크 캡슐의 지향 패턴이 마이크가 설치된 바닥(표면)에 의해 반으로 잘린 형상이지요(그림 5). Crown의 PCC-160, Bartlett Microphones의 TM-125(지금은 Bartlett Audio의 Stage Floor Microphone) 등이 있습니다.
PZM과 같은 반-무지향성 바운더리 마이크와 비교하였을 때, 지향성 바운더리 마이크는 더 높은 게인(gain before feedback)을 확보할 수 있고, 공간의 잔향은 덜 받을 수 있으며, 마이크 뒤쪽의 소리(극장에서 오케스트라 피트의 소리와 같은)도 덜 받을 수 있습니다.
반-무지향성 바운더리 마이크를 무대 바닥에 두고 배우들의 소리를 집음한다고 가정해봅시다. 이 마이크를 반-지향성 혹은 반-초지향성 바운더리 마이크로 바꾸는 것 만으로, 피드백이 일어나기 전까지 더 큰 소리를 확보할 수 있고, 잔향이나 반향에 의한 먹먹한 소리를 줄일 수 있으며, 피트 안에 있는 오케스트라의 소리를 덜 집음할 수 있게 됩니다.
지향성 바운더리 마이크의 장점
이러한 형태의 마이크는 지향성 마이크의 장점과 바운더리 마이크의 장점을 모두 포함합니다:
마이크를 바닥에 두면 소리가 더 좋아질까요? 그렇습니다. 마이크를 스탠드에 두는 것보다 더 나은 소리를 들려줄 수 있습니다. 이 글은 이러한 과학에 대해 설명합니다.
극장에서는 마이크를 단단한 반사면 근처에 둡니다. 예를 들어, 극이나 오페라에서 무대 바닥에 마이크를 두는 것처럼 말이지요.
이러한 상황에서, 음원으로부터 발생한 소리는 마이크까지 두 가지의 경로로 도달하게 됩니다. 하나는 음원에서 마이크까지 직접 전달되는 것이고, 하나는 반사면에 반사되어 가는 것입니다(그림 1). 반사된 소리는 직접 전달되는 소리에 비해 먼 거리를 이동하므로, 직접음 보다 늦게 도달합니다. 직접음과 지연음이 마이크에 도달하면, 여러 주파수의 위상에서 상쇄간섭을 일으키게 됩니다. 이를 통해 일련의 마루와 골이 주파수 응답으로 나타나게 되지요.
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| 그림 1. 일반적으로 스탠드에 위치한 마이크는 위상 간섭을 일으킵니다. |
이를 '콤필터링 효과'라고 합니다. 콤필터링 효과는 소리의 색깔을 변화시키고, 부자연스러운 소리를 만듭니다. 어떻게 소리가 바뀌는지 들어보려면, 마이크로부터 조금 떨어져 "쉬-"하는 소리를 입으로 내면서, 평평한 판을 마이크에 가까이 가져갔다가, 멀리 떨어뜨려 보세요. 판에 반사되는 거리가 변화함에 따라 마치 제트기가 지나가는 것 같은 소리가 남을 들을 수 있습니다. 바로 콤필터링 되는 골이 가청 주파수 대역에서 변화하는 것이지요. 마치 가벼운 flanging 처럼 들립니다.
같은 효과를, 배우의 소리를 스탠드 마이크로 받을때도 느낄 수 있습니다. 배우가 무대를 돌아다님에 따라 목소리의 톤이 변화하는 것이지요.
일반적인 마이크를 폼 블럭으로 감싸서 바닥에 둘 수 있습니다(Mic Mouse라고 합니다). 하지만 보통 이런 마이크의 진동판은 크고, 직접음에 비해 반사음이 진동판 중앙까지 도달하는 경로는 조금 더 길어집니다. 이는 직접음과 지연된 소리(반사음)가 합쳐져 고음역대의 상쇄를 일으킵니다(그림 2). 그로 인해 소리는 마치 고음역대를 낮춘 것 처럼 답답하거나 어둡게 들리게 됩니다.
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| 그림 2. 일반적인 마이크를 무대 바닥에 두면 고음역대에서 위상 간섭을 일으킵니다. |
문제 해결
필자는 표면 반사에 의한 위상 간섭 문제를 해결하기 위해 '지향성 바운더리 마이크'를 개발했습니다. 이 설계는 1cm 정도의 직경을 가진 소형 마이크 캡슐을 사용합니다. 진동판의 직경을 충분히 작게 하여, 위상 간섭 문제가 가청 주파수 이상에서 일어나도록 했습니다(그림 3). 결과적으로 넓고, 부드러운 주파수 응답을 가지면서도, 위상 간섭 문제를 해결할 수 있었습니다.
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| 그림 3. 무대 바닥에 접하는 마이크 캡슐을 작게 함으로써 위상 간섭 문제를 해결했습니다. |
무지향성 마이크 캡슐을 바닥을 향해 설치하는 PZM 마이크와는 달리, PCC-160, TM-125(현재 Stage Floor Microphone)는 초지향성 마이크 캡슐을 면에 수평하게 설치하였습니다. 지향성 패턴을 통해 충분한 마이크 게인(gain before feedback)을 확보할 수 있었고, 원치 않는 배경 소음과 잔향을 줄일 수 있었으며, 마이크 뒤쪽의 소리를 억제할 수 있었습니다.
스테이지 바닥에 설치하는 마이크의 용도는 일반적으로 다음과 같습니다:
- 극이나 뮤지컬의 집음
- 배우의 무선 마이크의 사고를 대비한 백업 마이크
- 회의, 화상회의, 회의실
- 제단
- 강단과 교단
대부분의 강단과 교단은 그 면적이 작습니다. 하지만 바운더리 마이크는 저음역대를 보다 정확히 집음하기 위해 넓은 표면을 필요로 합니다. 그래서 바운더리 마이크를 작은 표면에 둬야할 때는, 믹서에서 저음역대의 EQ를 증폭하여 소리가 얇아지는 것을 방지해야 합니다.
필자는 다른 글을 통해 바운더리 마이크의 정의와 원리에 대해 설명한 적이 있습니다. 이는 반-무지향성(half-omnidirectional) 혹은 반구형(hemispherical)의 집음 패턴 모두에 적용됩니다(그림 4). 이러한 지향특성은 마이크 주변의 모든 방향에서 동일하게 소리를 받아들이게 됩니다.
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| 그림 4. 반-무지향성 바운더리 마이크의 지향 특성(옆에서 본 모습) |
바운더리 마이크의 또다른 형태는 '지향성'을 갖는 경우입니다. 이러한 마이크는 한 쪽 방향(마이크 정면)에서 주로 소리를 받습니다. 지향성이 있어 옆쪽이나 뒷쪽의 소리는 크게 받지 않습니다. 지향성 바운더리 마이크는 반-지향성(half-cardioid) 혹은 반-초지향성(half-supercardioid)의 집음 패턴을 가집니다. 마이크 캡슐의 지향 패턴이 마이크가 설치된 바닥(표면)에 의해 반으로 잘린 형상이지요(그림 5). Crown의 PCC-160, Bartlett Microphones의 TM-125(지금은 Bartlett Audio의 Stage Floor Microphone) 등이 있습니다.
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| 그림 5. 반-초지향성 바운더리 마이크의 지향 특성(옆에서 본 모습) |
PZM과 같은 반-무지향성 바운더리 마이크와 비교하였을 때, 지향성 바운더리 마이크는 더 높은 게인(gain before feedback)을 확보할 수 있고, 공간의 잔향은 덜 받을 수 있으며, 마이크 뒤쪽의 소리(극장에서 오케스트라 피트의 소리와 같은)도 덜 받을 수 있습니다.
반-무지향성 바운더리 마이크를 무대 바닥에 두고 배우들의 소리를 집음한다고 가정해봅시다. 이 마이크를 반-지향성 혹은 반-초지향성 바운더리 마이크로 바꾸는 것 만으로, 피드백이 일어나기 전까지 더 큰 소리를 확보할 수 있고, 잔향이나 반향에 의한 먹먹한 소리를 줄일 수 있으며, 피트 안에 있는 오케스트라의 소리를 덜 집음할 수 있게 됩니다.
지향성 바운더리 마이크의 장점
이러한 형태의 마이크는 지향성 마이크의 장점과 바운더리 마이크의 장점을 모두 포함합니다:
- 작은 마이크 캡슐로 가청주파수대역 내의 위상 간섭을 없애고, 명료하고 자연스러운 소리를 얻을 수 있습니다.
- 반-초지향성 집음 패턴으로 피드백을 줄이고 공간의 잔향을 적게 집음할 수 있습니다.
- 반-초지향성 집음패턴으로 피트 안의 오케스트라와 같은 마이크 뒤쪽의 소리를 적게 집음할 수 있습니다.
- 직접음과 반사음이 일정하게 더해지므로, 마이크의 감도와 신호대 잡음비가 마이크 스탠드에 설치하거나 천장에 매단 마이크에 비해 최대 6dB 향상됩니다.
- 화자가 마이크로 가까이 다가오거나 멀리 떨어지느냐에 따라 톤이 달라지지 않습니다.
- 마이크 캡슐이 작으므로, 화자가 마이크 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이며 이야기하더라도 톤이 변화하지 않습니다.
- 마이크가 작고 눈에 잘 띄지 않습니다.
- 머리에 착용하는 무선마이크에 비해 가격이 낮으면서, 신뢰도가 높고, 사용이 쉽습니다.
지향성 바운더리 마이크의 단점
- 무대 바닥에 설치하므로, 천장에 매다는 마이크에 비해 발소리가 많이 집음됩니다. 이는 배우의 신발에 고무 밑창을 대는 것으로 조절할 수 있습니다.
- 머리에 착용하는 무선 마이크에 비해 게인(gain before feedback) 확보가 어렵습니다. 하지만 확성 스피커가 관객에게 가깝게, 마이크로부터는 멀리 설치되어 있다면 확보된 게인으로도 충분합니다.
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