마이크로 폰( Microphone )의 정의.
음향기기들의 명칭이나 사용용어의 이해를 돕기위해 Micro-phone(마이크로 폰)하면 일반 유선마이크, Phone(폰)하면 유선전화기 또는 확성기, Micro-phone(마이크로 폰)에서 손으로 잡는부분을 Mic(마이크), 마이크와 앰프를 연결하는 플러그(Plug)+선(케이블=Cable)과 연결 잭을 커넥터(Connector)라고 합니다. 마이크로 폰(Micro-phon)은 공기중의 파동인 음파(음향에너지)를 받아서 전기신호로 바꾸기 위해 사용되는 음향변화기를 일반적으로 마이크(Mic)라고 합니다.
마이크는 음파를 받는 흡입부, 진동판과 트랜스를 변환부, 그리고 커넥터를 포함하여 출력부의 3단계로 나뉜다. 진동판에서는 음파의 음압변화를 한차례 기계진동에 변환시키고 다음 전기 음향 변환기를 동작시킨다. 변환부에서는 기계의 진동을 전기신호로 바로 잡으며 출력부는 전기신호를 송출, 연결하는 부분으로 변환부의 전기측 단자와 커넥터가 이에 해당 된다. 특히 음향은 여러가지 음향기기들 간을 케이블로 연결, 커넥터(Connector)들을 통해서 음악, 악기, 음성신호들이 전달되게 됩니다.
본래 PA또는 방송음향장비에 섬세한 음질과 맑은소리의 전달과 재현을 위해 고가의 커넥터 제품이 사용되지만 대중업소(주)의 인식부재(대체적으로 커넥터의 역할이 매우 중요하지만 대수롭지 않게 생각하는 경우가 많음)와 경제적인 여건 그리고 관련업자의 이해관계로 대부분 저가의 커넥터(케이블과 연결 잭)가 사용되어지는 것이 현실입니다. 하지만 음향에 정통한 엔지니어라면 얼마나 커넥터가 중요한지 잘 알고 있습니다.
1.마이크의 전기적 특성
◈ 감 도(Sensitivity)
어떤 일정한 크기의 음을 마이크에 가했을때 그 마이크에서 얻어지는 전기적 출력을 나타내는 것으로, 마이크 종류 및 입력전압의 크기에 따라 출력전압도 달라진다.일반적으로 dB 또는 mV등의 단위가 사용되며 1000Hz 1 bar (74dB)의 음압을 마이크에 가하여 그 마이크의 출력단자에 1V 의 전압이 생겼을때 1dB이라고 규정하고 있다.
◈ 지향특성
마이크를 향한 방향과 주위의 음에 대한 감도와의 관계를 표시한 것이 마이크 지향특성으로 희망하는 방향으로 부터 오는 음 이외의 다른방향으로 부터의 음 감도를 저하시킬 목적으로 사용되고 있다. 마이크의 지향성에는 무지향성, 양지향성, 단일지향성 등이 있다.
◈ 주파수 특성(Frequency Respone)
일정한 음압하에 있어 개방단자의 정연감도의 주파수 변화비에 대한 특성을 말한다. 즉 마이크가 느끼는 주파수의 범위와 감도이다. 마이크의 주파수 특성은 일반적으로 평평한 특성을 가지고 있는것이 좋지만 굽여 꺽여지는 회절효과나 움푹 패이는 효과, 근접효과 등에 의해 그 특성이 변한다
◈ 전기 임피던스의 특징
출력 임피더스(Oouput impedance)란;
코일, 콘덴서, 저항등에 의한 교류회로의 저항분으로 주파수에 의해 그 값이 변화한다. 마이크 출력단자에서 내부의 저항치를 표시한 것이 출력 임피던스 이다.
1)하이 임피던스(High Impedance)
출력 임피던스가 2 K 이상의 마이크로 일반적으로 하이 임피던스 마이크는 전기적 노이즈가 생기기 쉽기 때문에 코드의 길이를 약 5m 정도 밖에 연장할 수 없다.10K,50K가 많다.
2)로우 임피던스(Low Impedance)
출력 임피던스가 1K 이하의 마이크로 임피던스 마이크는 고역의 감쇠 없이 긴 마이크 케이블을 사용할수 있어서 다목적으로 쓴다.(잡음이 들어가지 않으므로 코드의 길이를 20~30m 정도 연장하여도 된다 )
3)주의할 점
(1)마이크의 출력 임피던스와 증폭기의 입력 임피던스가 틀리면 음성레벨이 작게되거나 음질이 부자연스럽게 된다.
(2)마이크의 임피던스를 라인이나 앰프의 임피던스와 매치시키면 안된다.
(3)로우 임피던스 자리에 하이 임피던스의 마이크 접촉은 괜찮지만 반대의 마이크 접촉은 좋은 결과를 얻을수 없다.
2.마이크로폰의 원리에 따른 구분
1.다이나믹형 마이크
음압이 걸리면 기계중에 있는 코일을 움직여서 전자를 발생하여 그 코일에서 발생한 전류를 이용하는 것이다
1) 리본형 마이크로폰
영구자석에 2개의 요크사이에 부착된 자극을 설치하면 평등자계가 만들어진다. 음파가 들어와서 진동판을 자극하면 진동판이 평등자계를 가로로 끊게 되는데 이때에 리본의 양단에 기전력이 생기게 되고 이것을 이용하는 것이다. 리본 마이크로폰은 소형화가 되지 않으므로 취급하기가 어렵다.
2) 무빙코일형 마이크
원관자석 주위에 가동코일을 설치하여 이 코일을 진동판에 움직이게 함으로써 생겨나는 기전력을 이용하는 것으로 진동판과 수직으로 작용한다. 무빙코일형 마이크로폰은 가벼운 코일과 진동판의 제작이 가능하고 기계적으로도 강하기 때문에 여러방면에서 가장많이 사용되고 있으며 소형이지만 강도가 좋은 마이크로 그 특성이 향상되고 있다
2.콘덴서형 마이크로 폰
가볍고 얇은 진동판과 마주보게 한 고정극에 직류전압을 가하면 진동판이 진동하면서 부하저항기에 흐르는 신호가 변화되는데 이것을 음성신호로서 추출해 내는 원리를 이용한 것이다. 각종 원리의 마이크로폰 중에서 가장 단순하다.
1)직류(DC) 방식
콘덴서 마이크로폰의 성극전압에 필요한 40 ~ 120 V 정도의 직류전압을 직접 직류전원에서 공급하는 방식이다. 콘덴서 마이크로폰의 높은 음압입력 일그러짐(input distortion)을 없애기 위해서는 성극전압을 높여야 한다. 최근에는 높은 전압의 성극전압을 발생시키기 위해 내부에 DC / DC컨버터를 내장한 콘덴서 마이크로폰이 많이 나오고 있다.
2)일렉트릭 마이크로폰
고분자의 절연물을 필름모양으로 하여 그 양면을 전극사이에 끼워서 높은 전압을 가했을때 절연물의 내부에는 강한 전계가 발생한다. 이때에 물질의 분자는 + 측 전극에서 - 전하가 , -측 전극에서 + 전하가 나타나는 분극상태가 된다.
고분자 유기 화합물 중에는 분극이 일어나면 전압이 없어지더라도 계속 전계를 융지하는 물질이 있는데 이것을 이용하여 성극전압 없이 동작하는 콘덴서 마이크로폰이다. 성극전압이 필요 없으므로 소형마이크에 유리하고 전원효율도 좋다.
3)고주파 방식
콘덴서 마이크로폰의 정전용량이 음압에 의해 변화하면 공진주파수와 공진회로의 전류도 변화한다. 이 출력을 검파하여 추출한다면 음압의 변화에 비례한 전기신호를 얻을수 있는데 이방식을 고주파 방식이라고 한다.
■ 다이나믹(dynamic) 마이크
; 고정 자석 주위로 감겨있는 무빙코일의 움직임을 이용해 소리를 전기에너지로 변환시킵니다
특징 ; 마이크의 설계에 의해서 각종 지향성의 마이크를 만들 수 있다. 튼튼하고 동작이 안정적이고 취급이 간편하고 기동력이 풍부하며 비교적 값이 싸다. 부드러운 맛이 있는 자연스러운 음을 내므로 대중음악의 보컬용으로 좋다. 대음량 음원에 대한 순응성이 있어 베이스 드럼 등의 저음 악기용에 널리 사용돠며, 바람에 대한 영향력이 적어 야외 자연 음이나 인터뷰 등에 이용되고, 진동막이 가볍고 견고한 재질을 사용하여 지향성을 예리하게 만들 수 있어 여러 용도로 널리 사용한다.
콘덴서 타입의 마이크 보다 가격이 저렴하고 튼튼하여 라이브 상황에서 주로 이용됩니다.
■ 콘덴셔(condenser) 마이크
대단히 얇은 금속박으로 만든 진동판이 아주 작은 틈새를 두고 고정 전극과 마주한 채 콘덴서를 형성한다. 이 콘덴서에는 대단히 높은 저항을 통해서 직류 전압이 가해지고 있다. 소리에 의하여 진동판이 움직이면 콘덴서의 용량이 변하므로 전압도 변화 한다. 이것을 음성 신호로 사용 하는 것이 콘덴서 마이크이다.
특징 ; 콘덴서 마이크는 주파수 특성이 좋은 것을 제작할 수 있으며 진동판이 소형이기 때문에 마이크 캡슐의 형상도 아주 작게 만들 수 있다. 전극에 전압을 걸어야 하고 전극이 높은 임피던스 이므로 전극 가까이에 앰프를 설치해야 하므로 마이크에 전원이 있어야 한다. 전원, 접속 점이 많아 다이나믹형 보다 기동성이 떨어지며, 주파수 특성이 대단히 좋아 악기 수음에 절대적이다. 앰프에 FET사용으로 건전지로 작동되어 기동성이 개선되었고 모양도 작아져 취급이 간편해 졌다. 과도특성이 우수하여 음압이 크지 않은 타악기나 현악기 수음에 적당하며, 바람에 대해서도 잡음이 발생하기 쉬우므로 야외 수음에는 부적합하다.
소리반응에 매우 민감하기에 다이내믹 타입의 마이크 보다 가격이 비싸며 민감한만큼 조심스럽게 다루어야 하기에 주로 녹음실이나 고감도를 요하는 마이크로 이용됩니다. 주로 고급형으로 녹음스트디오에서 사용하는 민감성 고급형 마이크와 대형 콘서트홀 천장에 매달려있는 마이크라고 보시면 됩니다.
■다이나믹 마이크의 퀄리티를 좌우하는 요소.
다이나믹 마이크의 흡입부인 유닛의 진동판(다이아프램 마운팅)은 얇고 두터움과 코일 무게에 따라(무거울수록 진동판을 움직이기 위한 소리의 진동은 더 커야 하고, 진동판의 두께가 두껍고 코일의 무게가 무거우면 높은 주파수들에 덜 반응하게 된다) 높은 주파수의 소리들은 매우 짧고 빠르게 움직이는 파형으로 이루어져있기에 진동판과 코일의 무게는 마이크의 주파수 응답(frequency response)을 한정짓는다. 진동판은 순간적으로 강하고 짧은 소리에 얼마나 빠르게 반응하는지도 관계가 된다. 즉 과도응답특성(transient response)과 연관되며 유닛의 진동판의 움직임이 가벼우면 트랜전트 특성이 양호하다.
콘덴셔 마이크들은 소구경의 대구경보다는 트랜전트 특성이 좋다. 그리고 감긴 코일의 굵기(두께)와 감긴 횟수는 마이크의 전기적인 임피던스를 결정한다. 마이크의 임피던스가 낮을수록 고주파의 손실없다. 그러나 로우 임피던스 마이크는 외부 영향(험, 버즈, RFI)에 더 영향을 받는다. 그래서 대개의 프로용 마이크는 로우 임피던스(600 옴이나 그 이하)이고. 다이나믹 마이크의 유닛은 자석의 세기와 감긴 코일의 무게(굵기와 횟수) 그리고 진동판(다이아프램 마운팅)의 탄력성. 이 세가지는 마이크의 감도(sensitivity)를 결정한다.
☞콘덴셔(condenser) 마이크 사용시 주의점은 다이나믹 마이크는 충격에 강하나 콘덴서 마이크는 조그마한 충격에도 마이크를 못쓰는 경우가 있으므로 사용시 주의를 요합니다.
3. 커넥터(마이크 줄)
AV케이블(커넥터)은 영상기기와 오디오기기를 연결하는 케이블이며, AV 모든 시스템의 구성 요소들이 최상의 수준에서 작동하도록 도와주는 커넥터의 연결 잭은 케이블이 음향전달의 최적정 상태 유지에 매우 중요합니다. 종래에는 무엇 때문에 음질이 변하는 것인지는 정확하게 밝혀진게 없었지만. 연결 잭이 개발되고, 고 품질의 무산소 동선인 OFC가 개발되면서 커넥터의 발전이 비약적으로 이루어졌다. 특히 음질에 영향을 미치는 고급 케이블을 사용할 경우 특별한 음질 향상을 꾀할 수 있지만, 케이블은 시스템에 따른 상대성이 강해 무조건 고가의 제품이 최고의 소리를 오랫동안 전달,유지시켜 주지는 않는다.
경우에 따라서는 저렴한가격대의 케이블이 고가의 제품보다 사용 시스템에 좋을 수가 있다. 아무리 케이블의 품질이 우수해도 케이블과 케이블 또는 주변기기를 연결하는 잭의 부적합한 구조로 인하여 케이블을 훼손시키기거나, 주변기기(앰프, 스피커)의 기능을 떨어뜨리기 때문이다. 케이블 자체의 재질 및 물성에 의해서도 음색과 음질은 영향을 받고, 케이블피복의 재질, 내선재의 배열, 선재의 사이즈, 단말처리에 따른 정전용량, 표피효과, 음향주변기기 간의 임피던스에 의해서 영향을 받지만, 이 케이블을 고정하고 보호하는 연결 잭은 음향전달, 유지에 미치는 영향은 아주 치명적이다. 그러므로 커넥터(연결 잭+케이블)를 선택할 때 시스템 용도에 적합한 연결 잭인지를 신중히 검토를 요한다.
