스크랩 전문 녹음용 마이크의 제작 - (1) 프롤로그

[이야고]

= 자작 마이크 1호 =

= 자작 마이크 2호 =

우선 이 글은, 돈은 없는데 고급 마이크를 갖고 싶은 레코딩 엔지니어, 저렴하게 좋은 소리를 녹음하고자 하는 가수나 연주자들, 또는 필요한건 과감하게 직접 만들어 버리는 전자-기계 엔지니어, 그리고 DIY를 즐기는 자작 애호가들을 위한 가이드이며, 이 글을 참고로 하여 더 좋은 정보를 나누고 동시에 더 좋은 제작 사례가 나오기를 바라는 마음에서 올리는 정보입니다. 비교적 분량이 많아 부득이하게 수 차례에 걸쳐 나누어 올려야 할것 같습니다. (짧고 쉽게 쓰고 싶지만 저는 그런 재주가 좀 부족한것 같네요..;;)

지극히 공학도로서의 호기심과 자존심을 배제한다면, 이 작업들은 단순한 도전의식에서 출발했습니다. 즉, "싸구려 장비로 좋은 소리를 녹음할 수는 없을까?" 하는 의문이 출발점이었습니다. 아는 분은 아시겠지만, 음향 관련 일들은 한마디로 돈X랄입니다 ㅎㅎ. 자꾸자꾸 더 좋은 소리를 찾다보면 하염없이 지갑이 열리게 되지요.

그래도 갈망이 끝도한도 없는게 이 분야이며 결코 채워지지 않는 밑빠진 독과 같습니다.. 여담일 수 있는데, 하이파이 리스닝 분야도 비슷한 양상을 보이지만 결국 가장 중요한 포인트는 "좋은 오디오를 구입하는게 아니라 있는 오디오를 제대로 세팅하는 것"이라는 게 전문가들의 정석이지요. 즉 튜닝의 중요성입니다. 같은 맥락에서 보면 음향쪽도 마찬가지일 것이라는 판단이 들었습니다. 그리고 여기에 공학도로서의 도전의식이 추가된 것이지요.

앰프나 스피커 등 오디오 관련 수많은 DIY 컨텐츠들 중에서 아직까지 마이크 분야는 정보나 사례가 상당히 적은 것 같습니다. 그래서 벼르고 벼르다 이번 기회에 최대한 자세하게 정보가 될 만한 내용들을 다루고 싶었고, 어쩌면 전세계적으로 시도해 보지 않았거나 오픈되지 않은 방식의 설계일 수도 있기에 대단한 내용은 없지만 감히 공개를 하는 것입니다. 이것은 인터넷에 간혹 올라와 있는, 그냥 소리만 크게 녹음되는 자작 마이크들과는 차원이 다르기 때문이고, 다른 마이크를 분해하여 특정 부품만 바꾸어서 튜닝하는 모디(Modify)와도 다소 차원이 다르며, 단순히 마이크의 "감도"를 다루는 것이 아니라 "음색"과 "발란스"까지, 전문 마이크가 가져야 할 요소들을 조금 전문적으로 다루기 때문입니다.

따라서, 단순히 호기심으로 채팅용 마이크 정도를 생각하시는 분들은 굳이 힘들게 읽으실 필요가 없을지도 모릅니다..^^;;

글이 조금 길어지겠지만 어쩔 수 없이 짚고 넘어가야 하는 문제가 있습니다.

왜 좋은 마이크는 그리도 비쌀까? 일반적인 스튜디오에서 사용하는 이름있는 마이크들의 가격은 왠만한 소형 승용차를 사고도 남지요. 그것도 한 두개가 아니고.

그리고 왜 상황에 따라서 여러가지 마이크를 사용해야 할까? 드럼 녹음에만도 5~10개 정도의 마이크가 사용되곤 하지요.

앞으로 글 속에서 다루어지겠지만, 결론적으로 녹음 대상이 원하는 소리의 특성의 차이 때문이라고 봅니다. 조금 더 자세히 말하면, 사람과 악기의 소리의 특성(결국 주파수 특성)이 다르고 남자와 여자, 성악과 힙합의 발성 특성이 다르고, 클라리넷과 바이올린의 주파수 특성이 다르기 때문에, 각자의 특성과 장점을 최대한 발휘할 수 있도록 설계된 여러가지 마이크가 필요하게 되는 거지요. 더 디테일하게 들어가면 음압, 댐핑, 지향각도 등등 고려할 사항들이 많지만...

물론 조금 양보한다면, 한 개의 마이크로 다양한 많은 녹음들을 커버할 수도 있습니다 (범용 마이크라고도 부르지요). 위에 언급한 사례들은 보다 전문적이고 하이 퀄리티의 녹음의 경우를 말합니다. 일반적인 -저퀄리티의- 녹음을 위해서 굳이 디테일한 특성의 마이크들을 여러가지 가질 필요는 없겠지요. (물론 비용 문제도 있겠지만)

가끔 언급하는 것이지만, 제가 추진하는 거의 모든 일들은 고차원의 하이클래스를 위한 것이 아닙니다. 그 방면은 이미 훨씬 많은 전문가들과 회사들이 알아서 잘 하고 있기 때문에 저 까지 끼어들 여지는 없을 것입니다. 저는 오로지 저와 주변의 수준에서의, 즉 상당히 보편적인 일반 사람들과 상황이 대상인 것이지요. 조금 더 쉽게 말하자면, "저렴하고 가격대비 성능이 뛰어난" 상품을 만드는 것이 주목적입니다. (항상 포인트는 "저렴함"에 있어야 겠지요..ㅎ)

정말 그것이 가능할까 가끔은 자문해 보곤 합니다. 싸고 좋은 물건이 있을까..?

결론은.. 있다.^^ 좋게 만들어서 싸게 팔면 된다.ㅎㅎ 또는, 서두에 언급한 바와 같이 누구나 직접 만들 수 있는 정보를 공개하면 된다. 정보량이 많아질 수록, 수요가 많아질 수록 가격은 내려가게 되어 있으니까...

그럼, 현재 개발중인 모델 중 하나의 소리를 한번 들어보지요. 선입견을 가질 수 있기 때문에 가능하면 샘플을 듣고 난 후에 다음 글을 읽어주시기를 바라며...

[샘플]

(1) 클래식 앙상블의 공연 실황

(2) 아카펠라 공연 실황

(3) 클라리넷과 피아노 듀엣

(4) 가수 보컬 솔로

듣기 좋도록 약간의 (리버브 정도) 편집은 한 상태이지만, 원본과 별 차이는 없으며 원본은 아래에 다시 공개합니다. 샘플에 대한 느낌이나 판단은 천차만별일테지만, 이 녹음들이 단지 소매가 600원짜리의 마이크 유닛으로 만들어진 것이라고 하면 느낌이 다르지 않을까 싶습니다. 600원 짜리라고 해도실감이 잘 안나시는 분들을 위한다면, 이 마이크 유닛은 우리 주변에 흔히 있는 핸드폰, 캠코더, MP3 및 각종 레코더에 많이 달려 있는 범용 마이크 유닛입니다. (아, 물론 유닛만으로 완성되는 것은 아니고 부가 회로가 추가되지만 어쨌든 핵심은 유닛입니다)

어, 내 핸드폰이나 캠코더로는 이런 품질의 소리를 녹음할 수 없는데.. 라고 판단하신다면 다행히 귀가 좀 트이신 분들이라고 생각하고 싶습니다.^^ 나중에 자세히 언급하겠지만, 이 유닛 자체의 주파수 특성이 그다지 좋지 않고, 통화나 메세지 전달을 위주로 사람 육성의 특성에 맞추어져 있기 때문에 전문 녹음용으로 쓰이기 힘든 것이죠(그림 1 참조). 꽤나 품질 좋은 MP3라 하더라도 녹음 결과를 보면 잡음이 많거나(화이트노이즈 및 무지향성이라) 시끄럽게만 들리거나(1~5kHz 중역대역이 클 경우) 발란스가 맞지 않거나(스테레오 정위감이 부족).. 암튼 맘에 들지 않는 결과를 보이는 경우가 많습니다.

[그림 1] 마이크 유닛의 주파수 특성 / 화이트노이즈(20-20kHz)의 반응 특성 - B&W스피커 대응

고역대가 많이 깎여 있음을 알 수 있다. 즉 배음(고조파) 성분이 부족하여 멋진 소리를 만들기 어렵다.

눈치 빠르신 분들은 한발 더 앞서 나가셨을 것입니다. 만일 이 자작 시스템에 더 좋은 유닛을 갖다 붙인다면 더 좋은 소리가 날까? 당연히 그렇습니다. 다만, 앞으로 전개할 회로를 포함하여 최적의 회로를 구성해 줄 수 있다면 말입니다. 좋은 유닛 (또는 다이어프램)에 좋은 회로로 얼마든지 좋은 마이크를 만들 수 있지만, 그것은 제 작업의 취지와 글의 주제에 어긋나기에 그다지 다루지는 않을 겁니다. 중요한 것은 누구나 쉽게 만들 수 있고 저렴해야 하니까요~!

마이크라고 통칭하지만, 사실 비싼 마이크일 수록 그 내부를 보면 꽤나 복잡한 회로가 내장되어 있으며, 자작 마이크 또한 복잡한 편입니다.(그림 3, 그림 4 참조) 하지만 호기심 많은 분들은 이미 해보셨으리라 보는데, 인터넷에서 3~5천원대에 팔고 있는 PC용 마이크들은 얘기가 좀 달라집니다.

"초고감도, 잡음 없는 생생한 소리의 전달.." 어쩌구 하지만, 그리고 잘 모르고 사용하면 그런가 보다 하지만, 솔직히 조금만 소리에 귀가 트인 사람들이 들어 보면 다 강아지소리지요. 정작 케이스를 분해해서 내부를 보면 전기적 부품이라곤 단 한 개 밖에 없는 경우가 많지요. 바로 위에 언급한 마이크 유닛이 그것이며, 어쩌면 거의 모든- 백가지에 달하는 - PC 마이크에 내장되는 마이크 유닛이 동일합니다!

유닛이 그나마 600원짜리도 아니지요. 이름도 없는 중국산, 도매로 100원도 안되는 가격. 이런 것에 조금 더 폼나게 플라스틱 케이스를 갖다 입혀서 마이크랍시고 판매하고 있답니다. 몇천원이라 엄청 싸네.. 라고 생각하셨다면, 소리를 만드는 가장 중요한 부품 가격은 100원도 되지 않음을 생각한다면 조금 열받기도 하겠지요^^.

이 유닛은 감도가 -55B 이하이며 S/N 비가 60 이하들입니다. 애초에 초고감도와는 거리가 먼 놈들이란 뜻이며 유닛 자체가 가지고 있는 잡음(화이트노이즈를 포함하여)이 꽤 크기 때문에, 어떤 제품들은 유닛 양단에 0.001~0.01uF의 콘덴서를 병렬로 달아놓아 고역의 잡음을 제거하기도 하더군요. 이 경우 들을 수 있는 주파수 대역이 얼마인지 아시는지요? 대략 6~8kHz에서 로우패스됩니다. 겨우 사람 목소리만 전달된다는 뜻이지요. 악기 녹음이나 '생생한 현장의 원음' 따위는 기대할 수도 없다는 뜻이기도 합니다. (궁금한 분들은 이 콘덴서를 제거해보시라~ 목소리보다 잡음이 더 많게 들릴 수도 있을 것입니다.)

괜히 남의 제품들을 폄하하거나 왜곡하려는 의도가 아닙니다. 소비자로서 진실을 아는 것이 중요하다는 것이며, 시중에 판매되고 있는 제품들보다 훠얼씬 성능 좋은 마이크를 (적어도 감도가 -35dB 이상이며 잡음비도 훨씬 좋은) 단돈 2,000원이면 여러분이 직접 만들 수 있음을 알려 드리려는 것입니다. 하다 못해, 앞에 언급했던 600원짜리 유닛을 사다가 (또는 고장난 핸드폰에서 떼어 내어) 교체해보시라~! 소리의 세계가 달라질 것입니다.ㅎㅎ (이것이 DIY의 묘미이기도 하지요~)

다음 글에 나올 예정이지만, 이런 유닛(-30dB 정도)을 사다가 아래 회로도(그림 2)처럼 전원(건전지)과 저항 하나만 붙이면 꽤나 고감도의 콘덴서 마이크가 완성됩니다 (보청기로 써도 좋을 정도입니다) - 물론 음질은 별개 문제이지만, 일단 고감도의 채팅이나 음성 녹음용으로는 큰 문제가 없을 것입니다- (참고로, 고급품인 옥타바 마이크의 공개된 회로도를 그림 3에 첨부)

[그림 2] 가장 단순한 콘덴서 마이크 

치이이~ 하는 화이트노이즈가 거슬리거나 단순히 음성에만 용도를 국한시켜도 좋다면, 오른쪽 두 단자(출력) 사이에 1000pF 정도의 콘덴서를 추가하시면 됩니다 (좀 답답하게 들릴 수는 있겠지만..)

이렇게 회로를 꾸며서 여러가지 자신이 좋아하는 케이스에 넣어서 사용하면 얼마나 재미있고 보람 있겠는가? 인터넷을 조금만 뒤지면, 이런 마이크를 직접 제작하여 공개하거나 팔고 있는 분들을 꽤 발견할 수 있을겁니다. 특히 PC관련 커뮤니티나 MP3, 아이팟 동호회 등에서 그렇습니다. 그리고 많은 사람들이 이 마이크의 성능과 기발한 디자인에 감탄하며 신기해 하기도 하지만, 서두에 말씀드렸다시피 이것 또한 전문 녹음용으로는 부족하지요. 잡음이 많고 주파수 특성이 나쁘기 때문입니다 (그림 1). (물론 녹음 결과나 음질 등은 다분히 주관적이며 사용 용도가 천차만별이므로, 좋다고 판단되시면 사용하셔도 상관 없겠지요!! ^^)

아무튼, 위의 기본 회로를 포함하여 여러가지 마이크의 회로들을 다음 편에 공개할 예정이니 참고하시기 바랍니다.

[그림 3] 전문 마이크의 회로도 (Oktava MK319)  

[그림 4] 보급형 마이크 AKG Perception 100의 내부 

[그림 5] 자작 마이크의 내부 

그러면, 과연 좋은 전문가용 마이크들의 특성은 어떻길래, 어떻게 만들길래 그리 비쌀까?

문득 생각하기에는 주파수 특성이 평탄할 수록 좋을 거라는 예상을 할 수도 있겠으나 실제로는 전혀 그렇지 않습니다. 오히려 기묘하게 왜곡하고 비틀어진 주파수 특성들이 오묘한 음색을 만들면서 고가의 대열에 서 있지요. 안그렇겠는가요? 평탄한 특성에서 어떻게 "찰진 소리, 샤방샤방한 소리, 풍성한 소리"가 녹음될 수 있겠습니까? 있는 그대로 녹음될텐데 말이죠. 다른 표현으로 말하면 원래의 소리를 적절하게 "이퀄라이징"한 것이 고급 마이크들의 소리입니다. 소리를 편집해본 분들은 이해하시겠지만, 녹음된 소리를 듣기 좋게 또는 각 사람이나 악기에 어울리게 편집하는 첫 과정이 거의 이퀄라이징입니다 (이 바닥에서는 이큐질이라고 부르지만..). 즉, 마이크 자체가 미리 이퀄라이징을 해 놓고 일련의 특성(개성)을 가진 소리를 만들어 놓은 것이 전체 마이크시스템인 것이죠. (주파수 특성이 최대한 평탄한 마이크는 대부분 측정용 표준화 마이크들이다)

물론 이런 특징들을 단순히 회로가 결정하는 것은 아니라 최초에 소리를 받아들이는 부품, 정확히는 다이어프램(diaphragm)이라고 부르는 일종의 커패시터형 진동판에서 대부분 결정됩니다. 가장 중요한 소재이니만큼 가격도 비싸지만 개별적으로 구하기도 쉽지 않습니다. 쉽게 구할 수 있는 것은 범용(음성용)으로 제작된 다이어프램에 초단 증폭 및 임피던스 매칭을 위해 추가한 최소한의 증폭기(JFET가 많지요)를 내장한 마이크 유닛(정확히는 Electret Microphone Unit)이며, 전세계적으로 종류는 수천가지이지만 크기와 특성들은 비스무리합니다. (목적 자체가 대량생산을 위한 초저가의 모델이기 때문에)

[그림 6] 범용 마이크 유닛의 예 

세상의 모든 마이크의 주파수 특성을 입수하는건 힘든 일입니다. 별 수 없이 제가 가지고 있거나 주변에서 빌릴 수 있는 마이크에 한하여 실험을 해 보았고, 아래는 그 중 하나인 ADK 마이크의 화이트노이즈 입사 출력 특성입니다. 물론 규준화된 실험 상황이나 장비가 갖추어져 있지 않기 때문에 다만 상대적인 평가를 위한 참고자료일 뿐이니 오해 않으시길 바랍니다.

참고로 화이트노이즈를 출력한 장비는 B&W 스피커이며 이 또한 왜곡을 많이 가지고 있습니다. 이 스피커가 4kHz대에서 약간 부스트된 특성임을 감안한다면, 이 마이크가 4kHz 대역을 얼마나 깎고 있는지를 짐작할 수 있겠지요. ADK 마이크는 옆방의 문식군이 애호하는 모델이며, 자신의 목소리에 잘 맞는다고 느끼고 있습니다. 더 유명하고 비싼 마이크도 많지만 노래 녹음에 다 실패했다고 하며 유독 이 마이크가 잘 살려준다고 결론을 내렸었습니다. (예전에 100만원을 호가하던 모델 같은데 지금은 단종되고 그다지 이름도 알려져 있지 않네요..)

[그림 7] ADK 마이크 주파수 특성 / 화이트노이즈(20-20kHz)의 반응 특성 - B&W스피커 대응 

앞의 샘플 중 솔로 보컬을 녹음해준 당사자가 이 친구인데, 아이러니하게도 자기가 사용해 본 100만원짜리 마이크보다도 600원짜리 자작 마이크가 자신 목소리에 더 좋다고 판단해 주었다지요..ㅡ.ㅡ

그러면 당장 이 자작 마이크를 실전에 사용하면 될까? 조금은 불행하게도 아직 이 마이크에는 치명적인 결점이 남아있습니다. 원본을 헤드폰으로 잘 들어보시면 알 수 있지만, 유닛이 가지고 있는 자체 노이즈(화이트노이즈)가 고급 마이크에 비하면 상당히 크기 때문입니다. 아무리 잘 만들었다 해도 개미 지나가는 소리에도 경기를 일으키는 고급 스튜디오에서의 사용은 어려울 것 같습니다. 다만 '가격대비 성능비가 높은' 마이크를 원하는 대상을 위한 모델이며, 자작을 할 수 있다는 장점과 내 마음대로 튜닝하여 음색이나 음질을 바꿀 수 있다는 매력, 그리고 사후 편집을 통해 더 좋은 소리를 만들 수 있다고 자신하는 분들에 한정될 것입니다.

또 한 가지의 병행 목표가 있습니다.

마이크만 저렴하고 좋으면 뭐하겠는가. 막상 녹음 결과를 저장하는 녹음기, 레코더가 없거나 비싼데...

애초에 좋은 장비로 녹음해야 하는 조건이었다면 이런 마이크를 만들지도 않았을 것이겠지만요.

의도적인 것이기도 하지만, 위의 녹음 샘들들은 비싼 녹음 장비에 녹음한 것이 아닙니다.

14만원짜리 보이스레코더에 녹음한 것입니다. (컴퓨터 마이크 단자에 녹음한 결과도 비슷합니다)

물론 "가격대비 성능이 꽤 좋은" 보이스레코더이기에 이만큼이나마 가능했지만, 이제는 쉽게 판단하실 수 있을 겁니다. 더 좋은 장비(녹음기)로 녹음한다면 더 좋은 소리가 나왔을 것이라는 것을... (음질은 둘째 치고 보이스레코더 자체에서 발생하는 노이즈도 상당합니다. 당연한 얘기지만 비싼 장비일 수록 노이즈가 적으며, 사실 모든 전자회로는 노이즈를 자체적으로 가지고 있긴 합니다.)

- 실은 보이스레코더 및 각종 녹음기와 MP3에 대해서도 할 말이 많습니다. 거품과 과대 광고, 장단점 및 문제들을 많이 보아왔고 나름대로 연구를 좀 했었지요. 틈나는 대로 올리도록 하겠습니다 -

= 자작 마이크로 공연실황 녹음 중 (위의 샘플) =

아직 서론인데 글이 다소 길어지기에..ㅡ.ㅡ 조금 정리를 하고 다음편에 다시 올리고자 합니다.

현재까지 개발하고 연구한 내용과 자작 마이크의 특징은 다음과 같습니다.

(1) 주변(국내)에서 쉽게 구할 수 있는 재료 및 부품으로 만들 수 있다.

(2) 최상의 감도와 음질을 이끌어 내었다 - 감도가 높을 수록 좋은것 만은 아닙니다. 추후에 설명~

(3) 가격이 저렴하다 (부품 원가로만 2만원 이하)

(4) PC, MP3 및 각종 녹음기와의 연결이 간단하다.

본 제작과 연구의 의미와 목표는 다음과 같습니다.

(1) 저렴하고 쓸만한 전문 녹음용 마이크의 제작 및 보급

(2) 누구나 저렴하고 간편하게 녹음할 수 있는 레코딩 문화의 저변 확대 (이건 제살 깎아 먹는 일 아닌감 ㅎㅎ)

(3) 누구나 만들 수 있고 업그레이드 가능한 마이크 제작 정보의 공개 (..라고는 했지만, 사실 회로에 대한 지식이 조금은 있어야 좋겠지요..;;)

향후에 두서 없이 올릴 내용들은 다음과 같습니다.

(1) 기본 마이크, 자작 마이크의 회로 및 원리 (기본 회로들이니 전공하신 분들은 쉽게 이해하실 듯)

(2) 자작 마이크 및 각종 마이크의 주파수 특성

(3) 바이어스 및 팬텀파워에 대하여

(4) 각종 녹음기(레코더)의 특징 및 장단점

(5) 회로 및 기구(케이스)의 제작 방법

(6) 기판(PCB)의 제작 방법

아무쪼록 DIYer 들께 도움이 되기를 바라며...

참, 위에 올렸던 샘플들의 녹음 원본 소스를 아래에 첨부합니다.

(1) 클래식 앙상블의 공연 실황 원본

(2) 아카펠라 공연 실황 원본

(3) 클라리넷과 피아노 듀엣 원본

(4) 가수 보컬 솔로 원본

다음에 올릴 글들은, 위의 녹음 소스가 그런대로 쓸만하다고 판단되시는 분들만 읽어주세요~^^;;

-- 2009.11.9