마이크는 간단히 말해, 소리신호(음향에너지)를 전기신호(전기에너지)로 바꾸는 변환기입니다.
즉, 한종류의 에너지를 다른 종류의 에너지로 바꾸는 에너지 변환기의 일종이라고 할 수 있습니다.
전기를 불빛으로 바꾸는 전등이나 열로 바꾸는 히터 같은 것이 전부 에너지 변환기의 한 종류라 할 수 있습니다.
그 구조는 음파(음압에 의해 생긴 진동)를 받는 진동판(다이어프레임)과그것을 전기신호로 바꾸는 변환부(코일과 네오디늄 자석) 그리고 출력부(출련단자)로 구성되어 있습니다.
마이크가 발명되기까지 역사를 돌이켜보면, 영국의 화학자이자 물리학자인 페러데이(1792-1867) 선생의 공로가 가장 큽니다.그 이유는 그가 자석에서 전기를 유도해낸 최초의 사람이기 때문입니다.
어느날 그는 원통형 쇠막대에 구리선을 감고 그 전선 양끝에 전류측정계를 연결한 후 구리선을 감은 원통을 향해 자석을 대었다가 떨어드렸다가를 반복하는 실험을하게 되었습니다.
그리고 그는 자석이 구리선을 향해 일정하게 움직이거나 반대로 구리선이 자석을 향해 일정하게 움질일때 전류가 발생된다는 사실을 발견하게 되었습니다.
즉, 전류를 공급하는 정치가 없음에도 불구하고 패러데이는 자석과 코일로 전류를 얻게 되었습니다.이 기묘한 현상을 조금 유식한 용어로 “전자기 유도” 라고 부릅니다.
또 그렇게 해서 생긴 전류를 “유도전류”라고 합니다.단, 유도 전류를 발생시키려면 자석과 코일 가운데 분명히 하나는 움직여 주여야 합니다.그렇지 않으면 아무리 자석이 100개, 코일이 100개 있어도 전류는 흐리지 않습니다.다이나믹 마이크인 경우, 외부 소리진동이 진동판에 붙은 구리선(보이스코일)을 움직이고.보이스 코일은 그안의 네오디늄 자석 사이를 자연스럽게 왕복운동하며 전류를 유도하게 됩니다.다이나믹 마이크 뿐만 아니라 세상의 모든 발전기는 이러한 원리로 구동됩니다.
마이크 동작원리에 따른 종류
1. 다이나믹 마이크
다이나믹 마이크의 원리는 스피커의 원리와 똑같습니다.
그 구성은 진동판, 보이스코일, 네오디늄자석으로 구성됩니다.
스피커는 보이스 코일에 전류가 들어와서 진동판이 움직이는 원리이지만,
다이나믹 마이크는 이와 정반대로서외부에서 들어온 소리에 의해 진동판이 움직이고
따라서 보이스코일이 자기회로(자석)중에서 진동하여 전류가 발생하게 되는 원리입니다.(전자기유도작용)이 전류의 변화가 소리 신호입니다.
다이나믹 마이크에 들어가는 보이스코일의 임피던스는 수옴에서 수백옴 정도로 낮기 때문에 대개는 변압기(매칭트랜스)를 내장시켜 출력임피던스를 다소 높게 하고 있습니다.
다이나믹 마이크는 공진주파수를 사람의 음성과 비슷한 중음역 (100hz-1,000hz)에서 잡고 있기 때문에 저음과 고음에 한하여 감도가 다소 떨어질 수 있습니다.
대표적 모델 : Shure Sm58, Sennheiser E835S, Turner TD52…등
장점 : 간단한 구조에 비해 비교적 주파수 특성이 우수하고 음색도 두껍고, 따뜻한 편입니다.
큰 음압에도 찌그러짐이 적어서 라이브 행사때 Feedback 방지에 좋습니다.
폭넓은 다이나믹 레인지를 갖고 있기 때문에 보컬에서부터 브라스, 타악기등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
충격과 온도, 습도에 강해 환경조건이 열악해도 사용이 가능합니다.
별도의 전원이 필요없습니다.
단점 : 콘덴서 마이크에 비해 주파수 특성이 좁습니다.
음색이 섬세하지 않습니다.
2. 콘덴서 마이크
다이나믹 마이크 다음으로 많이 사용되는 마이크가 바로 콘덴서 마이크 입니다. 컨덴서란 전기를 저장할 수 있는 일종의 용기를 말합니다.
컨덴서 마이크에는 정전형 콘덴서 마이크와, 일렉트릭형 콘덴서 마이크가 있습니다.
A)정전형 콘덴서 마이크
정전형콘덴서마이크 내부사진 입니다.
진동판과 고정판을 0.01-0.06mm 정도의 간격으로 마주한채 콘덴서를 형성합니다.
이 콘덴서에는 대단히 높은 저항을 통해서 직류 전압이 가해지고 있습니다.
진동판쪽 사진입니다.
소리에 의해 진동판이 움직이면 콘덴서의 용량이 변하므로 이 전압도 변화합니다.
이것을 신호로 추출해 낸 것이 정전형 콘덴서 마이크입니다.
고정판쪽 사진입니다.
신호 추출을 위해서는 수십메가옴의 높은 부하 저항이 필요한데, 이때 이것은 고저항이기 때문에 최단거리에서 헤드 앰프에 음성을 넣어주지 않으면 도중에 잡음을 받아들이게 됩니다.
마이크론폰과 같은 케이스 속에 장치되는 제 1단 증폭기를 헤드 앰프라고 하는데, 입력 입피던스가 높은 FET를 사용한 헤드 앰프로 음성을 증폭하면, 출력측에서는 정합용 트랜스를 사용하여 임피던스를 낮추어 코드로 음성 신호를 보내게 됩니다.
전력공급과 극성, 임피던스 변환등 낮은 잡음레벨과 높은 피크레벨을 구현하기 위한 회로부분 사진입니다.
대표적 모델 : Neumann U87AI, AKG C414, Audio-technica AT4040SM…등
장점 :
주파수 대역이 넓어 고음에서 저음까지 원음을 충실히 수록하는 것이 가능합니다.
감도와 음색이 뛰어납니다.
단점 : 진동판과 고정판 사이에 걸어주는 DC전원이 필요합니다.
고감도를 위해 두 전극사이의 간격을 상당히 좁혀 놓아서 충격과 진동, 습기 등 외부환경에 약합니다.
Feedback에 약합니다.
B)일렉트릭형 콘덴서 마이크
정전형 콘덴서 마이크는 진동판과 뒷 격판 사이에 48V 이상의 높은 전압을 가해야 동작하나, 일렉트릭효과 라고 불리는 영구적인 정전 유지현상을 이용하면 높은 전압을 유지하지 않고도 마이크를 동작시킬 수 있습니다.
이 원리를 이용한 마이크가 일렉트릭컨덴서 마이크입니다.
이것은 진동판을 다른 프라스틱 화합물로 만들고 강한 전자파를 쐬어서 대전화를 시켰기 때문에 따로 충전을 위한 전원이 필요하지 않고 단지 1.5V, 9V 사이의 전원이 프리앰프를 위해 필요합니다.
일렉트릭 마이크 캡슐과 건전지 넣는 부분 입니다.
캡슐 분해 사진입니다.
대전화가된 진동판 부분 입니다.
전원 입,출력을 위한 간단한 회로입니다.
장점 :
정전형처럼 외부의 직류 전압을 필요로 하지 않습니다.
구조가 간단합니다.
소비전력도 매우 작아서 소형화에 유리합니다.
정전형 콘덴서 마이크에 비해 내구성이 좋습니다.
단점 :
정전형 콘덴서 마이크에 비해 주파수특성,감도, 음색이 다소 좋치 않습니다.
대표적 모델: Shure PG81, Mass cm400, OST 606, MOZ C705…등
3. 리본 마이크
리본마이크는 다이나믹 마이크와 같은 개념으로 제작되었습니다.
진동판이 리본모양으로 되어 있어 부르는 이름이며, 음의 속도 변화를 전기에너지로 변환하는 방식이라 벨로시티마이크(velocity microphone)라고도 합니다.
가청주파수 내의 주파수 특성이 평탄하여, 콘덴서 마이크가 나오기 전까지 많이 이용되었으나, 지금은 쉽게 찾아보기 힘든 종류의 마이크 입니다.
알루미늄박 재질의 골판지형 리본이 진동판 역활을 하며, 영구자석 사이에 세로로 길게 긴장된 상태로 고정되어 있어서 음파에 의해 리본이 진동하면 리본의 양 끝에서 약한 전압이 발생합니다.
콘덴서 마이크가 이용되기 전에는 리본형 마이크가 사용되었습니다.
리본 마이크는 구조상 양지향성을 가지는 모델이 많습니다.
장점 :
음색은 부드럽고 섬세하며 특히 목소리에 대하여 부드러운 맛이 있어서 방송용의 낭독등에 적합합니다.
저음역의 특성이 좋아 콘트라 베이스와 같은 저음 현악기, 어쿠스틱 악기에 많이 사용됩니다.
단점 :
바람, 충격, 진동, 팝 노이즈에 대단히 민감합니다.
출력감도가 컨덴서 마이크에 비해 낮습니다.
대표모델:
대표적 모델 : Beyerdynamic M260, Shure KSM313 Dual…등
4. 피에조 마이크
물리적인 압력을 가하면 전압이 발생하는 피에조 효과를 이용한 마이크입니다.
피에조 마이크에는 크리스탈이나 티탄산 바륨등을 소재로한 압전형 물질이 사용되는데 주파수 특성은 50Hz-10KHz로서 우수하다고 할 수 없습니다.
지향성은 대부분 무지향성 입니다. 그러나 수중용 마이크, 접촉형 마이크로는 없어서는 안될 마이크입니다
특히 기타의 브릿지용 피에조 픽업은 라이브 콘서트에서 하울링방지와 음질 두 가지 모두 뛰어난 성능을 가지고 있습니다.
크리스탈 마이크가 대표적이며 , 튼튼하고 대량생산에 적합하여 가격이 저렴합니다.
사용예 : 수중 마이크, 소형 테이프 레코도의 부속 마이크 등…
5. 탄소 마이크
카본 마이크라고도 하며 탄소 입자가 채워진 마이크 캅셀이 진동을 받으면 저항이 변화는 원리를 이용한 마이크입니다.
주파수 대역은 200Hz-3KHz로서 매우 좁은 편이나 값싸고 견고한 장점이 있어서 음성전달을 목적으로 하는 전화기 등에서는 최적의 마이크입니다.
사용예 : 전화기의 송화기(요즘은 잘 사용하지 않음)
마이크의 지향 특성에 따른 분류
마이크로폰을 선택할 경우 주의해야 할 몇가지 사양이 있는데 일반 음향기기와 공통적인 부분도 있지만 마이크로폰 고유의 조건도 있습니다. 이런한 조건중 하나로 지향성이란 것이 있는데 대부분의 지향성은 제품 설명서에 명시되어 있습니다. 지향성이란 음원방향에 따른 마이크로폰의 감도를 나타낸 마이크의 특성입니다. 지향성은 보통 “단일지향성”, “양지향성”, “무지향성” , “헤미스페리칼” 로 분류됩니다.
1) 무지향성(Omni-directional)
무지향성은 말 그대로 지향성이 없다는 것을 뜻합니다. 즉, 마이크의 방향과 상관없이 어떠한 방향에서 나는 소리도 모두 받아들일 수 있다는 것을 의미합니다. 물론 거리에 따라서 그 감도는 다릅니다.
세 방향이 밀폐된 엔클로저에 소리가 입력될수 있는 곳은 열려있는 진동판 부분이므로 전후좌우의 모든 소리가 마이크의 진동판 전면으로 부터만 입력됩니다.
물론 180도 방향의 소리는 0도 방향의 소리보다 당연히 레벨이 작습니다.
가장 단순한 구조를 지니고 있으며, 클래식과 같은 오케스트라나 엠비언스(주변음,어떠한 공간내에 존재하는 자연적인 소리) 의 녹음용으로 사용됩니다.
넥타이 핀 타입의 마이크와 같이 음원의 방향이 계속 바뀌는 경우에도 사용하지만 모든 방향의 감도가 같기 때문에 하울링에 약해 라이브 현장에서는 거의 사용하지 않습니다.
2) 단일지향성(Cardioid)
단일지향성은 대부분의 마이크에서 볼 수 있는 보편적인 특성으로 진동판에 대해 직각인 0도 방향의 감도가 가장 좋으며,반대로 180도 방향의 감도는 가장 작은 지향성을 보여줍니다.
180도 방향에서의 흡입력이 없기 때문에 공연에서 많이 사용됩니다.
180도 방향이 관중쪽을 향하기 때문에 피드백에 의한 하울링을 방지할수 있습니다.
무지향성 마이크의 180도쪽을 소리가 들어올 수 있게 구멍을 만들어 진동판내부에 바로 180도 방향의 소리가 들어올수 있게 합니다.
진동판의 0도 방향에서 들어오는 180도 방향에서 발생하는 소리B와 180도 방향에서 마이크 내부로 들어와 진동판 안쪽에서 진동판을 진동하는 소리A는 정확히 180도 위상이 차이가 나는 동일한 소리입니다. 즉 A는 소멸됩니다.
그래서 0도 방향만 향하는 단일 지향성 특성을 보여줍니다.
반대로 말하면 단일지향성 마이크의 옆 부분을 막으면 무지향성 마이크가 됩니다.
막혀있는 틀에 구멍을 뚫어서 지향성을 만드는 것은 음향에서 가장 기발한 발명중 하나 입니다.
슈퍼카디오이드, 하이퍼카디오이드, 울트라카디오이드아 같이 특수한 목적을 위해 사용되는 단일지향성 마이크도 있습니다.
이중 울트라카디오이드(초지향성) 마이크는 방송,영화에서 자주 쓰는 봉처럼 생긴 마이크로 매우 예리한 지향각(좌우상하10도)을 가지고 있습니다.
3)양지향성(Bi-directional)
양지향성은 0도와 180도 두 방향을 향한 하나의 양면 진동판, 또는 두 개의 단면 진동판을 사용하여 양방향의 소리를 흡입할 수 있는 마이크입니다.
양지향성의 마이크는 0도와 180도에서 최대, 90도와 270도에서 최소, 그리고 두 점 사이의 각도에서는 다양한 감도로 소리를 받아들입니다.
흔히 지향성 그림의 모양이 숫자8과 흡사하여 Figure Eight라고도 합니다.
주로 2인이 마주보고 앉은 경우의 대화녹음 또는 하나의 마이크로 두 방향의 소리를 받아들일 수 있기 때문에
피아노와 같은 악기나 듀엣녹음, 음원의 직접음과 벽면의 반사음을 동시에 수음할 때 사용합니다.
4) 헤미스페리칼
헤미스페리칼은 흔히 PZM(Pressure Zone Mic)라고도 불리는 사각형의 판처럼 생긴 마이크가 가진 지향성입니다.
미국 크라운 인터네셔널회사의 특허품으로 사각의 판위에 조그만한 컨덴서 마이크를 약간의 거리를 두고 설치하여 판에 반사된 소리만을 흡입하는 독특한 마이크입니다.
주로 책상위, 바닥 , 특히 엠비언스를 위해 유리창에 붙여 쓰기도 합니다.
마이크출력은 평형이므로, 반드시 평형으로 다른 기재와 접속되어야 잡음이 적습니다.
마이크의 지향성은 카메라 렌즈의 지향성과 달리 지향각도 밖에 있는 소리도 수음되므로 수음시에는 자신이 원하는 소리 이외의 소리가 얼마나 들어오는지 직접 확인하셔야 합니다.
지향각 이외의 소리는 음질이 나쁘며 주파수 마다 지향특성이 어떤지 확인하셔야 합니다.
written by mikemall sound
