[음향이론] 신호처리장비(음향효과기) - 컴프레서,익스팬더, EQ

음향효과 기란?

음향이 갖고 있는 특성을 바꾸어주는 장치를 말한다.

시그널 프로세싱 이큅먼트(Signal Processing Equipmnet) 즉 신호 처리 장비라는 말로도 많이 사용되고 있다. 

음향효과기는 크게 음량 제어계, 음색 변환계, 시간 제어계로 나뉘어 있고 그 밖에 다양한 처리장비들이 있다.

 

가장 많이 사용되는 음향효과기를 기능별로 나눠 보자면 먼저 음색을 제어하는 이퀄라이저, 필터가 있으며, 음량을 비선형적으로 제어하는 컴프레서, 리미터, 노이즈게이트, 익스팬더 그리고 시간적 요소를 제어하는 플랜저, 코러스, 음의 높이를 바꾸는 피치 가변기, 다양한 요소를 조절하는 익사이터, 디에서, 디스토션 등이 있다. 음량 제어계와 음색 변화계에 대해서 먼저 설명하겠다.

 

[음향효과기의 분류]

1. 음량 제어계 : 컴프레서, 리미터, 익스팬더, 노이즈게이트

2. 음색 변화계 : 그래픽 이퀄라이저, 파라메트릭 이퀄라이저, 필터

3. 시간 제어계 : 지연기, 플랜져, 코러스, 피치가변기, 하모나이저

4. 기타 : 익사이터, 디에서

 

1. 음량 제어계

* 컴프레서/리미터

컴프레서는 입력 신호의 다이내믹 레인지를 압축시키는 장치이다.

입력 신호가 정해준 트레시홀드(Threshold) 레벨 이상이 되면 출력 레벨을 자동으로 낮춰주는 기능을 한다. 따라 정해준 레벨 이하는 다이나믹 폭에 변화가 없으나 레벨 그 이상은 다이나믹 폭이 줄어든다.

 

리미터는 높은 비율의 컴프레서로, 임력 신호가 정해준 레벨 이상이 되지 않도록 억제하는 기능을 한다. 컴프레서와 비슷하게 작동이 되나, 정해준 기준 레벨 이상의 음은 기준 레벨에 머무르게 하기 때문에 다이나믹 폭이 없어지게 된다. 

 

* 익스팬더/노이즈게이트

위에서 설명한 컴프레서와는 반대 개념이라고 볼 수 있다. 컴프레서가 다이나믹 레인지를 줄이는데 사용된다면 익스팬더/노이즈게이트는 다이나믹 폭을 넓히는 시그널 프로세서이다.

 

입력 신호가 정해준 레벨 이하로 내려갈 때 출력 레벨을 자동으로 줄여주어 상대적으로 다이나믹 폭을 확장하는 기능을 하게 한다. 다시 말하자면 작은 레벨의 신호는 더 작게, 큰 레벨의 신호는 더 크게 해주어 다이나믹 효과를 제공한다. 

 

노이즈 게이트는 높은 비율의 익스팬더인데, 트레시 홀드 이하의 입력 신호를 자동으로 통과하지 못하도록 하는 역할을 한다. 때문에 낮게 깔려 있는 전기 잡음이나 불필요한 주변 소음을 제거하는 용으로 많이 사용된다.

 

2. 음색 변화계 

* 이퀄라이저

이퀄라이저(Equalizer, EQ)는 주파수 특성을 보정하여 목적에 따라 임의로 변화시킬 때 사용한다.

음색 조정과 음질 보정을 위해 사용이 되며, 이를 위해선 좋은 음원을 얻는 것이 우선이다. 그다음 필요에 따라서 이퀄라이저를 사용하여 음색을 보정해야 한다. 음색을 제어하는 또 다른 장치인 필터는, 불필요한 주파수 대역을 제거(Cut) 시키는데 주로 사용하지만 이퀄라이저는 특정 주파수 대역의 레벨을 조정하며 이러한 특징으로 음질 저하 현상을 보정할 때 이퀄라이저가 기본적으로 이용된다. 

 

EQ는 음을 조정하는 방법에 따라 다양한 종류가 있는데, 믹서의 각 채널 입력부에 장착되어 있는 쉘빙, 피킹, 스위퍼블, 파라메트릭 EQ가 있으며, 그래픽 EQ도 있다. 

 

쉘빙 EQ는 일반적으로 저음역과 고음역을 조절하는데 많이 사용되며, 피킹 EQ는 지정된 중심 주파수를 중심으로 정해진 대역폭의 레벨을 조절한다.

스위퍼블 EQ는 피킹 EQ에 중심 주파수를 가변시킬 수 있는 기능을 더한 EQ이다. 파라메트릭 EQ는 스위퍼블 EQ에 Q값(Q Factor)이라고 하는 주파수 대역폭을 조절할 수 있는 기능을 더한 것이다.

마지막으로 그래픽 EQ는 다수의 밴드 EQ로 구성이 되어있는데, 밴드 EQ는 피킹 EQ로서 EQ의 종류에 따라 Q값이 정해져 있다.

 

* 필터

불필요한 주파수 대역을 제거시키는데 주로 사용되며 저역통과필터, 고역통과 필터, 밴드 통과 필터, 노치 필터가 있다.

 

저역 통과필터는 Low Pass Filter 또는 High Cut Filter로 불려지고, 고역통과 필터는 High Pass Filter 또는 Low Cut Filter로 불려진다. 저역 통과 필터는 설정된 컷오프 주파수 이하의 낮은 주파수 대역을 감쇠 곡선에 따라 통과시켜 높은 대역을 제거하고, 고역 통과 필터는 설정된 컷오프 주파수 이상의 높은 주파수 대역을 감쇠 곡선에 따라 통과시켜 낮은 대역을 제거한다.

 

여기서 컷오프 주파수란? 원래보다 줄어들기 시작하여 -3dB가 되는 지점의 주파수를 말한다.

노치 필터는 중심 주파수를 중심으로 대역을 아주 좁게 사용하여 특정한 주파수를 제거하는 데 사용한다.