[Uketronics #2] 우쿨렐레 공연에 필요한 전자장치's

[첫번째벗]

= 우쿨렐레 연주자를 위한 전자공학 기초상식 =

[Uke 전자장치#2] 우쿨렐레용 전자장치 종합

Ukers' column #3

1. 서론

   픽업이 달린 우쿨렐레를 가지고 있다면, "plug-in" 연주와 녹음에 필요한 기본적인 전자장치에 대해 알아두어야 한다. 물론 잘 몰라도 연주하는 데에 그리 문제는 없지만, 전문 연주자를 꿈꾸고 있다면 기본적인 사항은 알아두는 것도 좋을 듯싶다.

- 에디슨(Thomas Alva Edison, 1847-1931) 이전에는 음성과 악기 소리를 살리기 위해서는 음향 공학적으로 설계한 원형극장(amphitheater), 예배당(cathedral), 음악당(concert hall) 등을 만들어 소리를 멀리 전달하였다.

출처: http://en.wikipedia.org/

그리스․로마 전성시대의 큰 도시, 에페수스(Ephesus, 터키)의

야외 원형극장, "the Great Theatre".

고대의 '공연자, 검투사, 설교자'의 잔향이 서려 있는 곳

저 아래쪽 무대 중앙에서 소리치면, 꼭대기 좌석까지 들린다고 한다.

- 하프, 가야금, 바이올린, 기타 등과 같은 현악기(String instruments)는 줄(현:絃)의 진동이 “몸통”에서 울려 음량(volume)과 음색(tone)이 조절되도록 만들어졌다. “상판”과 하판의 두께, 나무 재질, 단판/합판, 그리고 울림구멍(sound hole) 등이 줄의 진동과 얼마나 잘 어우러지는지가 악기의 품질을 결정짓는다.

- 전기․전자 기술이 빠르게 발전하면서, 픽업/스피커, 전축/녹음기, 진공관/트랜지스터, EQ/이펙터 등이 발명/발전되면서 음악의 시공간이 놀랍도록 확장되고 있다. 연주 실력이 제일 중요하겠지만, 진보하는 과학기술의 활용도 놓칠 수 없는 부분이다.

- 여기서는 우쿨렐레 연주자를 위한 대표적인 전자장치를 중심으로 간단하게 살펴보기로 한다.

2. 우쿨렐레용 전자장치

- 튜너(tuner)는 우쿨렐레에서 "필수" 전자장치로, 정확한 음정(주파수)으로 맞추는 데에 요긴하며, 대부분 클립형을 사용하고 있다.

- 픽업(pickup)은 줄의 진동을 감지해서 전기적 신호로 바꿔주는 장치로, 악기의 울림 신호를 앰프로 바로 전달하므로 주변 잡음(noise)이 적어서 공연이나 녹음할 때 요긴하다. 픽업(or 마이크)에서 만들어진 전기 신호는 매우 작아서 만만하므로 노이즈(불청객 신호)가 끼어들기 쉽다. 따라서 픽업 단자(endpin)에 증폭기(preamplifier)를 달아서 신호를 빨리 키워주는 것이 좋다. 앰프와 연결하려면 엔드핀 잭(¼")이 필요하다.

Active Pickup (Under-Saddle Transducer[UST],  Endpin Preamp, 9V 건전지, 주머니)

아래 글 "[Uke용 전자장치#1]우쿨렐레 픽업 (Ukulele Pickup) 소개" 참조

- 앰프(amp)란 마이크(microphone), 기타(amplified guitar) 등에 쓰이는 amplifier(증폭기)의 비공식 약칭으로, 받은 신호를 키워서 스피커(loudspeaker)로 내보내는 전자장치이다.

- 전단증폭기(preamp)는 믹서(mixing console)나 녹음장비 등과 잘 연결될 수 있도록 소리 신호의 레벨(~50㎷ → ~5V)을 키워주고, 전력증폭기(power amp, PA)는 신호의 출력(power, W=VxI[A])을 키워주는 역할을 담당한다.

- 연습용은 물론 거리연주(busking)를 위해서는 증폭기는 물론이고, EQ(+간단한 믹서), 이펙터, 스피커까지 내장된 휴대용 콤보(combo, combination) 앰프가 많이 사용되고 있다. 콤보 앰프를 흔히 ‘앰프’라고 부르기도 한다.

출처: http://www.fishman.com/product/loudbox-mini

우쿨렐레 연주에는 “어쿠스틱 앰프(콤보)”를 주로 사용한다.

기타에 비해 우크 소리가 작아서 앰프가 있으면 유용하다.

앰프 선택에 대한 자세한 내용은 아래의 글을 참조하시기 바란다.

[Uketronics #3] 우쿨렐레 어쿠스틱 앰프 추천과 이펙터

- DI(Direct injection box, 다이렉트 박스)란 압전(piezo) 픽업에서 나온 악기 신호를 혼합기(Mixer)가 잘 받아들일 수 있는 신호로 변환해주는 기기이다. 픽업 신호의 임피던스(high Z → low Z)와 밸런스(unbalanced → balanced)를 잡아주어 음색의 변화와 노이즈(특히, 긴 케이블)가 타는 것을 방지하는 역할을 한다. 패시브 픽업과 연결할 경우에는 프리앰프가 내장된 다이렉트박스(active DI)를 사용하면 좋다. 프리앰프도 작은 신호를 증폭하면서 임피던스도 낮아지므로, D.I. 역할과 일부 중복되기도 한다.

"D.I. Out" 단자가 있으면 무대공연이 편해진다.

출처: http://www.lrbaggs.com/preamps

Para Acoustic Direct Box & Preamp with 5-band EQ by LR Baggs ($169)

어떤 픽업(Active or Passive)도 감당한다는 어쿠스틱 전문 D.I.

- 이퀄라이저(equalizer, EQ)란 악기의 픽업에서 나오는 음향(sound)의 톤(음색)과 음량(진폭) 등을 조절해주는 장치로, 전자회로(픽업/증폭기/잭/라인…)를 거치면서 뒤틀어진 소리(주파수 특성)를 원래대로 펴주는 보상장치(equalizer)이다. 보통 고음(Treble), 중음(Middle), 저음(Bass) 3대역별 음량을 동그란 손잡이(knob)를 돌려서 조절한다.

- 믹서(mixer, 혼합기, mixing console)란 다양한 소리(악기's+보컬's) 신호의 입력레벨을 조정하여 하나로 합치는 복합장치로, 신호를 가공하는 앰프, EQ, 필터(특정 주파수만 걸러내는 장치), 이펙터를 내장하는 것이 보통이다. 믹서(or 앰프)는 마이크(low Z) 신호 중심으로 설계된 경우가 많아서, 피에조 픽업(high Z)의 미약한 신호를 D.I.나 프리앰프를 통해 노이즈에 강한 balanced 신호로 바꾸어 주는 것이 좋다.

출처: http://www.mackie.com/products/profx16/

Mackie ProFX16 Compact 4-Bus Mixer with USB & Effects ($400)

- 마이크(microphone)는 공기의 진동을 감지해서 전기적 신호로 바꿔주는 장치로, 보컬 녹음과 악기 마이킹 등에 필수 장비다.

- 콘덴서 타입(슈튜디오 녹음용)의 AKG C214($318), Audio-Technica AT2020($102), CAD U37($47) 등이 있고,

- 다이내믹 타입(라이브 공연용)의 슈어(Shure)사의 SM58($86/10만원, 국민마이크)과 무대용 BETA58A($157), 그리고 Behringer XM8500 microphone($37/6만원) 등이 있으며,

- 악기 마이킹(+보컬) 용도로는 Shure SM57($99), 블루(Blue Microphones)사의 enCore 100i($89, 13만원)와 Snowball iCE($45) 등도 가성비가 좋아서 널리 사용되고 있다.

상: Dynamic microphone (Shure, SM58, $99) 우: Condenser microphone (그림: AKG C214, $318) (AKG C414 XLII, $670)

자료출처: http://en.wikipedia.org/wiki/Microphone#Condenser_microphone

- 스피커(speaker)는 전기신호를 소리로 바꾸어주므로, 마이크(다이내믹)의 역할과 정반대이다. 자석의 진동으로 얇은 콘(cone)을 흔들어 공기가 울리면서 소리를 낸다. 가정용으로는 다양한 크기의 스피커를 함께 사용하는데, 저음부를 담당하는 가장 큰 직경의 드라이버(driver) 콘을 우퍼(woofer, 저주파)라 하고, 중간은 midrange driver, 작은 것을 트위터(tweeter, 고주파)라고 한다. 스피커가 들어있는 사각 나무통을 speaker cabinet라 한다.

가정용 스피커(Loudspeaker, or speaker)에는 3종의 다이내믹 드라이버(dynamic drivers)가 내장된 경우가 많다.   1. Mid-range driver   2. Tweeter   3. Woofers ※ 큰 스피커 안에 들어있는 각각의 작은 스피커(1,2,3)를 드라이버(driver)라 한다. ※ 마이크가 소리를 잡아내는 감지기(sensor)라면, 스피커는 소리를 만들어내는 진동기(actuator)이다.

자료출처: http://en.wikipedia.org/wiki/Loudspeaker

3. 우쿨렐레 연결방법

- "우크"와 "앰프"를 연결하는 기본적인 방법은 간단하다. 픽업(꽁지) 또는 EQ(측면)가 달린 uke의 엔드핀에 케이블 플러그(55 line, ¼“)로 스피커가 달린 앰프(콤보형)와 연결하면 새로운 세계가 열린다. 대부분의 유크도 기타와 같이 55(¼“) 케이블을 사용한다.

출처: http://www.roland.com/products/ac-33/

가장 기본적인 연결: “Uke(기타) 픽업―케이블―앰프”

※약어: EQ(equalizer), PA(power amplifier), 스피커(Loudspeaker)

- 집에서 간단하게 녹음하려면 컴퓨터와 연결하는 ‘오디오 인터페이스(AI)’의 성능이 음질에 큰 영향을 미친다. 참고로 홈레코딩을 위해서는 AI 외에, 마이크/픽업, 컴퓨터, 소프트웨어(Cubase…), 헤드폰이나 모니터 스피커, 믹서 등도 필요하다.

- 초보자용 AI로는 저렴한 Behringer UCA 202 interface($30)만 있어도 어느 정도는 충분하다. 무료로 다운로드 받을 수 있는 녹음/편집/재생용 소프트웨어(www.behringer.com)도 제공된다.

- 성능과 견고성이 비교적 우수한 메탈케이스의 Focusrite Scarlett USB recording audio interface 시리즈('2i2' → '2-in/2-out', $150)도 많이 사용되고 있다. 마이크용 프리앰프도 달려있어서 보컬 녹음에도 효과적이다.

AI계의 베스트셀러, Focusrite Scarlett 2i2

- 임피던스(impedance)란 교류(alternating) 회로에서 '전압(V)과 전류(I)의 비(比)'로, 주파수가 ‘zero’인(=시간에 따른 전류의 방향이 일정한) 직류회로의 저항(resistance: R=V/I)의 확장 개념이다.

- 임피던스가 서로 잘 맞아야(matching, 정합) 에너지가 가장 효율적으로 전달된다. 마치 물이 들어오는 통로와 나가는 통로의 직경(전도도)이 비슷하면 잘 흐르는 것과 비슷하다.

- 주의할 점은, 앰프 출력(W, 와트수)이 스피커 출력보다 크면 스피커에 무리가 갈 수도 있다. 큰물이 작은 통로로 빨리 빠져나가려다가는 호스가 터지기 쉬운 것과 유사하다.

픽업(마이크)과 앰프(믹서/녹음기)를 연결하기 위한 부품에 대해서 알아보자.

4. 입출력 커넥터의 종류

- "폰" 플러그(커넥터)와 잭(소켓)은 기타와 uke 등과 같은 현악기(모노, TS)는 물론, 헤드폰(스테레오, TRS)에도 많이 사용되는 연결기이다. 주로 어쿠스틱 기타용 ¼"(6.35㎜, TS)로 픽업과 앰프(스피커)를 연결하는 데 사용한다. 즉, 픽업 엔드핀과 앰프 jack(socket, consent)에 아래 그림의 phone plug(connector)를 넣어서 고정한다. 양쪽 플러그 사이는 케이블(cable)로 연결된다.

출처: http://en.wikipedia.org/wiki/Phone_connector_(audio)

다양한 종류의 폰 플러그: 왼쪽부터,

①2.5㎜ mono (TS), ②3.5㎜(⅛“) mono (TS),

③ 3.5㎜ stereo (TRS), ④6.35㎜(¼ in) (TRS)

- TRS는 Tip(Left, +), Ring(Right, -), Sleeve(Shield, Ground)의 약자로, XRL처럼 차폐(shield, 접지)된 중심에 2개의 전선(wires, ±)이 있다. 악기용으로는 R(Ring)이 없는 TS(mono)가 사용된다.

헤드폰에 많이 쓰이는 TRS 커넥터 (T/R/S 사이의 검정 줄은 절연체)

- RCA 단자는 휴대폰(MP3, CD player, PC)에서 오디오 기기(스피커)로 출력할 때 주로 사용된다. 아날로그 스테레오 폰 플러그 신호를 적색(Red=Right)과 백색(Left, 검정도 사용)의 RCA 플러그(주로 3.5㎜)를 통해 연결한다. 가정용 영상장비에 추가되는 황색(노랑) 단자는 비디오를 위한 단자이다. RCA는 회사(Radio Corporation of America) 이름에서 유래되었다.

폰 플러그(3.5㎜, stereo, TRS, 검정)와 연결된 스테레오 오디오 RCA plug(3.5㎜, red/white)

가정용 Audio(적,백)/Video(황) Extension Cable로 널리 사용된다.

Phono (or cinch) connector 또는 A/V jacks라고도 한다.

- XLR은 마이크용으로 많이 사용되는 커넥터(핀수: 3~7개)로, 둥근 모양 때문에 캐논(cannon, 대포)이라고도 한다. 차폐(shield, 접지)된 중심에 2개의 전선(wires, ±)이 있는 Balanced audio 신호용이며, 음극/양극 단자를 이용하여 전원공급도 가능하다. 소형 전자기기를 위한 미니 XLR 커넥터도 있다.

그림출처: http://en.wikipedia.org/wiki/XLR_connector

XLR3 케이블 커넥터 (좌[左]:암, 우[右]:수), 3구잭이라고도 한다.

①섀시 접지(Chassis ground, cable shield, X),

②양극단자(hot, L=left, +), ③음극단자(cold, R-right, -)

※ 극성(전압±)이 바뀐 양극/음극 라인을 따라 각각 음성신호가 전달되면, 외부 노이즈가

한쪽 선에 들어와도 극성을 또다시 바꾸어서 합치면 노이즈(+1)는 상쇄되고 신호(+10)만 남는다. 이를 "balanced signal"이라고 한다.

※ 예를 들면, "+10 = 5+5 = (+5) - (-5) = (+5+1) - (-5+1) = (+6) + (+4) = +10"

※ 2개의 선으로 구성된 unbalanced cable은 음극이 접지로 사용되므로 노이즈를 상쇄시킬 수 없다.

- 그밖에 앰프 단자에는 AUX in cable, 라인아웃 잭(L/mono, R), 헤드폰 잭(스테레오), 풋 스위치 잭(TRS), 어댑터용 DC(13V) in 잭 등이 달려있다.

- 내용이 복잡하다면, "픽업―케이블―앰프”만 기억해도 충분하다.

Uke와 Amp 사이를 연결하는 케이블's

① Fender사 ($19.26, 기타 범용),

② Vox사 ($36.99, 어쿠스틱 전용)

(VOX CLASS A VAC-19 어쿠스틱 기타 케이블 6m, 46,500원)

다음 편에는 우쿨렐레 연주자가 악기 다음으로 탐내는

“앰프와 이펙터”에 대해서 알아보기로 하겠습니다.

[Uketronics #3] 우쿨렐레에 적합한 어쿠스틱 앰프 추천과...