마이크 녹음 시 DAW에서 파형이 비대칭으로 녹음되는 이유와 해결책

사운드캣
2024-02-26
조회수 351


안녕하세요 사운드캣입니다.


음악, 혹은 유투브 제작을 위해 마이크를 사용해 목소리를 녹음하다 보면 '분명히 모노트랙'인데도 DAW에 비치는 오디오 파형의 위, 아래로 치우진 비대칭인 경우가 많이 발생합니다. 


혹시 사용하고 있는 장비가 문제여서 발생하는 현상인지 서비스 센터에 문의하시거나 실제 소리를 들어봐도 너무 정상적으로 재생되어 정말 문제가 되는 현상이 맞기도 한지 의심스럽습니다.


사실 우리가 DAW를 사용하기전에는 그냥 귀로만 소리를 듣고 녹음했기 때문에 이러한 현상이 있는지 없는지도 몰랐죠.


파형의 비대칭은 장비의 문제가 아닌 마이크의 설계 구조 및 배음의 합성으로 인하여 자연스럽게 발생하는 현상으로, 심하지 않다면 크게 문제 되는 현상은 아니니 걱정하지 않으셔도 됩니다. 


하지만 비대칭 파형은 헤드룸을 감소시켜 음압 확보에 영향을 줄 수 있기 때문에 문제 상황 발생 시 적절히 대처해야 합니다.


마이크의 작동 원리에서도 파형 비대칭의 원인을 찾아낼 수 있습니다.



외부의 소리가 진동판을 앞, 뒤로 움직여 마이크 내부에 진동이 전달되면 내부 장치가 전기적인 신호를 발생시킨다는 것이 마이크의 공통된 이론입니다. (전자기유도효과)


여기서 중요한 부분이 우리가 눈으로 보는 파형은 상, 하로 움직이지만 실제 소리는 앞, 뒤 다시 말해 `수축과 팽창`으로 이루어진다는 것입니다. 


따라서 마이크의 진동판도 앞, 뒤로 이동하게 되는데 만약 진동판을 뒤로 밀거나 혹은 앞으로 당기는 힘중 한쪽이 더 강하다면 힘이 강한 방향으로 깊게 진동판이 움직이게 됩니다. 


이러한 대표적인 상황이 우리가 마이크에 바람을 순간적으로 강하게 불거나 파열음을 발음하게 되는 상황입니다. 


혹은 관악기를 녹음할 경우에도 위와 같은 현상이 발생할 수 있습니다.


고조파(배음)가 합성되면 비대칭적인 파형이 발생됩니다.



우리의 목소리 혹은 악기와 같은 소리는 하나의 주파수로 일정하게 소리가 나는 것이 아니라 기준이 되는 주파수에 여러 주파수의 소리가 합쳐진 형태입니다. 이를 배음이라고 하며 음색을 만들어내는 결정적인 요소입니다. 


같은 높이의 소리를 내더라도 사람, 악기별로 음색이 다른 것은 각자 배음의 구조가 다르기 때문입니다. 스펙토그램이라는 배음을 분석해 주는 플러그인으로 녹음된 소리를 분석하게 되면 위와 같이 기준이 되는 음 위로 엄청나게 많은 배음이 존재하는데 이 배음들이 합성되며 비대칭 파형을 만들어 내게 됩니다.



예를 들어 1의 주기를 가진 사인파와 1/3의 주기를 가진 사인파가 동시에 배음으로 출력된다면, 진폭의 증폭과 감쇄로 인하여 위와 같은 모양으로 파형이 기록됩니다. 


아직은 2개의 파형만 합성되었기 때문에 조금 울퉁불퉁하지만 균형 있는 모양으로 합성되었지만... 더 다양한 주기의 배음을 합성하면(즉, 여러가지 소리가 나오거나 반사음 등) 아래와 같은 불균형한 모양의 파형이 만들어집니다.



위 파형은 주기가 다른 4개의 배음을 합성한 파형으로 매우 불균형한 파형을 이루고 있습니다. 많은 분들이 오해하는 DC 오프셋의 결과일 것 같지만 배음의 볼륨을 동일하게 감소되면 위와 같이 제로 라인에 수렴하기 때문에 `DC 오프셋`은 없는 상태입니다. 


따라서 비대칭적인 파형의 모양은 여러 배음이 합성되며 나타나는 자연스러운 현상이라고 볼 수 있습니다.  룸어쿠스틱을 최적화 한다면 어느 정도 비대칭 정도에 영향을 줄 수는 있을 것으로 보이지만 해결책이 되지 않을 것으로 보입니다.


비대칭 파형은 음압(헤드룸)을 확보할 때 문제를 발생시킬수도 있습니다.



비대칭 파형은 심하지 않다면 보편적으로 문제를 발생시키지 않습니다. 


실제로 비대칭 형상으로 된 파형을 들더라도 어떠한 문제점을 찾아보기 어렵습니다. 오히려 비대칭 파형을 고치고자 여러 가지 이펙터를 걸기 시작하면 시각적으로 좋아질 수 있겠지만 소리가 왜곡되어 손해만 발생하는 경우도 많습니다. 


하지만 음압 확보를 위해 증폭과정을 거치게 된다면 헤드룸(여유 공간)을 감소시켜 음압 확보에 악영향을 미치게 되므로 비대칭적인 파형을 해결하고 진행해야 합니다. 


컴프레서를 통해 비대칭적인 피크 부분을 `눌러주는` 방법으로도 해결할 수 있겠지만 컴프레싱 또한 비대칭적으로 들어가게 되므로 원음에 손상이 발생할 확률이 높아 완벽한 해결책이라고 할 수 없습니다.


파형의 비대칭은 로우컷, 위상 회전 등을 통해 해결할 수 있습니다.


1. 로우컷



마이크를 사용해 녹음한 음성의 파형으로 전반적으로 파형이 아래로 내려와 있는 모양입니다. 파형의 불균형은 여성 보컬보다 남성 보컬에게 더 자주 일어나게 되는데 이유는 마이크 진동판의 불균형한 움직임을 만들어내는 주파수는 대부분 에너지가 강한 저음이기 때문입니다.



원음에 EQ를 사용해 100Hz 필터를 적용하면 비대칭적인 파형을 유발하는 에너지가 아직 남아있기 때문에, 완벽한 대칭을 이루지는 않더라도 비대칭의 폭이 확연히 줄어든 모양입니다. 


진동판을 뒤로 밀어내는 에너지가 저음에 주로 분포하여 있다는 것을 알 수 있습니다.


더 많은 효과를 보기 위해서는 EQ로 컷 해주는 저음의 양을 늘리면 되지만 파형의 균형을 위해 너무 많은 저음을 걸러내게 되면 오디오 소스가 매우 건조해지므로 중간 지점을 잘 찾아서 EQ를 잘 조절해 주시는 것이 포인트입니다.


2. iZotope RX과 같은 오디오 편집툴 사용



오디오 파형의 비대칭을 해결하는 가장 확실한 방법은 iZotope RX와 같이 위상을 회전시켜줄 수 있는 오디오 편집툴을 사용하는 것입니다. 


파형의 비대칭은 위상과 관련이 깊으므로 RX 오디오 편집 툴에 제공되는 Phase(페이즈) 기능을 통해 위상을 회전하는 방법으로 비대칭 파형을 조정할 수 있습니다.


RX Phase의 'Adaptive phase rotation'기능을 사용하면 자동으로 녹음된 음원의 위상을 분석하여 최적의 회전 각을 설정해 주기 때문에 마우스 클릭 몇 번 만으로도 위상을 고르게 만들 수 있는 장점이 있습니다.


위상 회전은 별도의 오디오 편집 툴을 사용하여야 한다는 단점이 있지만 가장 확실하고 오디오의 손실도 적은 방법입니다. 예시에서 사용된 RX Phase는 현재 판매 중인 버전인 RX10의 standard 버전 이상에서 제공하고 있으니 버전을 꼭 확인 후 구매하시는 것을 권장 드립니다.


3. 컴프레서 사용



약간의 이 손실을 감수하면 컴프레서를 사용하는 것도 비대칭 파형을 조절하는 방법 중 하나가 될 수도 있습니다. 컴프레서는 기본적으로 피크를 눌러주는 기능을 하기 때문에 불균형하게 튀어나온 부분을 조절해 줄 수 있습니다. 


하지만 이렇게 세팅하게 되면 컴프레서가 꽤나 강하게 작동하기 때문에 그다지 추천드리지 않는 방법이지만 Phase를 조절할 수 있는 툴이 없거나 EQ로도 효과가 미미하다면 한 번쯤 시도해 볼 수도 있는 방법입니다.


파형의 불균형 때문에 헤드룸 확보가 어려운 경우 꽤 유용한 팁이 될 것 같습니다.



녹음 파형 불균형의 최대 문제는 헤드룸 확보를 방해하여 음압 확보에 불리하다는 것입니다. 


높은 음압은 더 좋게 들리게 만들어 주는 효과가 있으므로 어느 정도 레벨까지는 꼭 확보해야 하는 부분이므로 더 이상 음압 확보가 불가능하고 소리에 클리핑이 발생하는 경우 매우 유용한 팁이 아닐까 생각됩니다.


그동한 파형의 불균형에 대해 확실히 정리된 자료가 적어 여러 추측이 난무하기도 했었지만 정확히 알려진 정보가 많지 않아 제대로 대응하지 못하였지만 이번 글을 통해 많은 분들이 파형 불균형의 발생 원인과 대처 방법에 대해 알 수 있으면 좋을 것 같습니다.



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