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dbx 잡음 감소 시스템
dbx잡음 감소 시스템에 사용되는 장비를 설명하기 전에 잡음 감 소 이론을 먼저 설명하고자 한다. 현장 마이크를 레코드나 카트리지 로 스위치하거나 혹은 실황장면을 원격 커버할 때 오디오의 질을 균 형있게 유지하는 것은 끊임없는 문제이다. 현장 마이크 음이 양호하 고, 비닐 레코드가 흠집이나 표면 잡음을 제외하고는 양호하지만, 카 트(cart)의 고주파수 끝이 포화되어 왜곡되기도 하고, 원격커버 내 용은 험(hum), 해쉬(hash), 기타 잡음을 내포하게 된다. dbx에 의 해 만들어진 이 유형의 잡음 감소 시스템은 압신기(compander)라 부른다. 이는 압축기(compressor)와 확장기(expander)의 조합어 인데, 이것이 이 시스템의 본질적인 역할이다. 압신기는 프로그램 신 호가 위에 기술한 잡음 매체에 다다르기 전에 신호를 압축하고, 신호 가 잡음매체를 떠난 후에 그 신호를 확장한다. 잡음 감소는 잡음 레 벨에서 압축된 프로그램 신호- 따라서 높은 레벨이다-의 잡음 차단 효과(masking effect)로서 이루어진다.
잡음 감소가 없다면, 높은 레벨의 음악 신호는 보통 잡음이 들리지 않을 정도로 강하게 유지되어야 한다. 그러나 조용한 음악이 흐를 때는 잡음이 들리게 된다. 잡음원 앞에 놓인 압축기는 차단효과가 일어 날 수 있도록 잡음 매체를 통해 신호가 높은 신호 레벨로 흐르게 유 지한다. 반대쪽에서 확장기는 잡음을 줄이면서 동시에 신호를 적절 한 값으로 복원시킨다. 그러면 조용한 음악이 흐를 때에도 잡음이 거 의 들리지 않을 정도로 감쇠될 것이다. 가청레벨은 일정한 신호 대 잡음비(S/N비)에 따라 잡음감소가 없는 비슷한 상황보다 줄어들게 되므로 잡음감소 시스템은 역시 왜곡도 감소시킬 수가 있다. 따라서 낮은 신호레벨일수록 신호왜곡도 일정하게 더 낮아지는 결과가 된다.
이제 dbx 잡음 감소 시스템에 대해 살펴보자. 1 형은 전문가수준 의 오디오 테이프 녹음기용이고 II형은 비선형 주파수 응답 테이프 데크, 카트 머신(cart machine), VCR, 그리고 소비자수준의 장비 용이다. 두 시스템은 호환성이 없지만, 각 유형은 전송 매체의 다이 내믹 레인지를 115dB이상으로 배가한다. 따라서 각 장비는 매체의 잡음을 40dB이상 감소시킬 수 있다.
이러한 dbx 잡음감소 시스템은 녹음하는 동안에는 일정한 2 : 1의 압축비로 입력신호를 압축해 잘 조정된 주파수반응 프리엠파시스 (preemphasis: 송신측에서 S/N비를 개선하기 위해 전송로의 잡음 특성에 따라 미리 입력에 왜곡을 갖게 하는 신호를 삽입)를 부과하 고, 재생되는 동안에는 정확한 보완 디엠파시스(deemphasis: 수신 측에서의 찌그러짐 신호의 복구)로서 신호를 1 : 2로 해독하거나 보 충확장하는 과정이 이어지는 부호기로서 이루어져 있다. 이로써 신 호의 원 입력 다이내믹 레인지가 복원된다. 잡음 매체는 원상태보다 훨씬 감소된 다이내믹 레인지의 신호를 통과시키기 위해 압축기와
확장기 사이에 놓이는 것이 효과적이다. 2 : 1의 압축- 확장 비율은 입력 다이내믹 레인지가 잡음 매체를 통하면 절반으로 차단되는 것 을 의미한다. dbx사(it)는 조용함과 다이내믹 레인지의 견지에서 dbx잡음 감소 시스템이 어느 16bit PCM 디지틀 오디오 시스템보다 주목할만큼 우월하다고 주장한다.
dbx 180A는 두 개의 변조와 복조 채널을 제공하는 I 형의 시스템 이다. 따라서 이 시스템은 두 개의 스테레오 신호 채널 혹은 두 개의 독립된 단일 채널 신호를 처리할 수 있다. 이 시스템의 원래 용도는 녹음중의 테이프 마찰음(hiss)을 방지하는 것으로 녹음상에 이미 존 재하는 마찰음을 제거하거나, 부호화되지 않고 녹음된 테이프의 마 찰음을 감소시키지는 않는다.
은 dbx 180A의 전면 패널이다. 선반에 올려놓는 dbx 180A의 후면 패널에는 두 개의 나사못 단자로 된 전기절연 스트립이 있다. 한 스트립은 부호기 입력 부분을 두 개의 채널을 갖는 콘솔 출 력에 연결하고, 해독기 출력 부분은 두 개의 채널을 갖는 콘솔 입력 에 연결한다. 두번째 스트립은 두 개의 녹음기 출력을 두 개의 해독 기 입력에 연결하고, 두 개의 녹음기 입력을 두 개의 해독기 출력에 연결한다.
180A 모델의 전면 패널은 채널 1과 채널 2의 입출력 스위치와 LED 표시기를 포함하고 있다. 보턴을 누르면 그 채널만의 부호기와 해독기가 맞물린다. 아웃 포지션은 입력을 직접 출력으로 바이패스 시킨다. 다음은 오목하게 들어가 있어 나사못으로 조정하게 되어 있 는 레벨조정 컨트롤이 있는데 이것은 각 채널에서 부호기와 해독기 의 이득을 조정한다. 이 컨트롤은 보통 장치가 설치될 때 고정되는, 그리 중요하지 않은 조정 장치이다. dbx 900 프레임 과 911 모듈이다.
dbx 900 시리즈는 아홉 개의 채널과 잡음 감소 기능을 가지며 선 반에 올려놓는 I 형의 모듈 시스템이다. 911 모듈 각각은 독립적인 부호기- 해독기이며, 콘솔의 마이크 전치증폭기와 테이프 녹음기의 라인 레벨 입력 사이에서 다중트랙 녹음기의 어느 트랙에도 연결될 수 있다. 패널 컨트롤에는 잡음감소(NR) 스위치와 오목하게 들어가 있는 녹음, 재생 레벨 조정 스위치들이 있다.
dbx사는 잡음 감소 시스템 외에도 컴프레서 -리미터와 디엣서 (deessers: 오디오 신호로부터 치찰음을 제거하는데 사용), 잡음 게 이트(원격 중계에서 종종 생기는 배경 잡음을 제거하기 위해 사용), 그리고 실시간 스펙트럼 분석기 등과 같은 다른 신호처리 장치도 생 산하고 있다.
돌비 잡음 감소 시스템
돌비 잡음감소 시스템은 Ray M. Dolby 박사의 고안 물이다. 이 시스템은 전문가용으로 사용되는 A형, 준전문가용으로 사용되는 B형, 준전문가급으로서 소비자용 오픈 릴과 카세트 테이 프에서 흔히 볼 수 있는 C형이 있다. 또한 돌비 SR(스펙트럼 녹음) 과 HAX(헤드룸 확장) 처리기가 있다. 돌비 SR은 주로 원판 녹음용 으로 사용된다. 돌비 HX는 프로그램 주파수에 상응하게 바이어스 전류(bias currenty : 계전기의 동작을 안정시키기 위해 계전기의 전선에 항상 흐르는 미소전류)를 변화시키기 위해 녹음과정에서 사용 되는 동적 비보정(해독기가 필요없다) 시스템이다. 여기서는 돌비A형 잡음 감소 시스템에 대해 설명하겠다. 이 시스템은 잡음 부분의 앞 뒤 신호를 모두 이용할 수 있는 오디오 녹음 혹은 전송 시스템에 서 사용된다. 돌비 A형 시스템은 두가지 면에서 기존의 압신기와 다 른 복잡한 형태의 압축과 확장이 사용된다.
첫째로, 이 시스템은 내 부적으로 잡음을 카바하는 큰 신호는 처리과정없이 회로를 통과하는 반면, 압신은 사이드- 체인에서 낮은 레벨의 신호에만 영향을 미치 는 이중경로 시스템이다. 둘째로, 돌비 A형은 네 개의 독립된 주파 수 대역의 낮은 레벨에서 압신이 발생하는 다중대역 시스템이다. 그결과로 오디오 스펙트럼의 한 부분의 신호의 존재가 다른 부분의 잡 음 감소를 저해할 수 없으며, 통례적인 압신기에 의해 부작용으로 일 어나는 바람소리(swishing)나 물소리(pumping)를 제거하는 경향 이 있다. 돌비 A형은 30Hz부터 5KHz까지는 10dB의 잡음을 감소시 키며, 15KHz에서는 15dB까지 올라간다. 테이프 전사(print-tbrou-gth) 현상을 통해 생기는 테이프 잡음, 끼어드는 말, 낮은 레벨의 험, 그리고 증폭기 잡음은 모두 제거된다. 덧붙여서 전 주파수 영역에 걸 친 고조파 왜곡(harmonic distortion)이 제거될 수 있는데, 이는 낮 은 녹음 레벨에서는 만족할만큼 SN비가 얻어지기 때문이다.
라인 이퀄라이제이션
라디오나 텔레비전 방송국이 방송을 할 수 있을 정도의 질을 갖는 라인을 음악이나 다른 고질의 프로그램을 전송하기 위해 취할 때, 그 라인은 전화회사에 의해 라인 거리에 의한 라인 주파수 손실을 보상 하기 위해 이퀄라이즈되며, 몇 개의 라인 증폭기가 라인 전송원과 방 송국간에 필히 존재하게 된다.
청취 환경의 이퀄라이제이션
판별력을 갖고 음의 청각적 질을 판단하기 위해서는 다음 두 가지 가 요구된다. 즉, 정확한 한 쌍의 귀와 만족할 만한 청취 환경이다.
이러한 작업환경은 실내 음향학과 모니터 확성기의 조합으로 이루어 진다. 어떤 음향조건이나 확성기도 추가 윤색으로 판단되는 음의 주 파수 특성을 변경해서는 안된다. 그래서 청취 환경은 가능한한 단순 하고 꾸밈이 없어야 한다.
실내 음향학적 설계와 모니터 확성기가 언제나 완벽하게 이러한 기준을 만족시키지는 않기 때문에, 실내와 스피커 조합의 반향 시간 을 조정함으로써 청취환경을 재조정하기 위해 이퀄라이즈 기법을 사 용한다.
핑크 노이즈 발진기의 출력은 오디오 시스템으로 보내지고, 이 시 스템의 음은 확성기 모니터를 통해 발산된다. 그리고나서 음은 청취 환경 쪽에 위치하는 마이크에 의해 픽업되어 스펙트럼 분석기에 직 접 연결된다. 판독된 곡선이 비선형적 특성을 나타낸다면, 대개 파라 메트리 이퀄라이저가 실내 오디오 모니터 시스템에 삽입되어, 분석 기 판독이 가능한한 평평한 곡선에 가까와질 때까지 실내와 스피커 의 조합을 보정하는데 사용된다. 실내의 변수나 확성기가 변화하지 않는 한 이러한 작업은 한 번만 하면 된다. 이퀄라이저 컨트롤 위의 덮개판은 컨트롤이 세팅된 후부터 필요하기 전까지 변화하지 않도록 보호하는 장치이다.
강당이나 홀에서의 실내 이퀄라이즈에서 수동적 노치 필터와 능동 적 노치 필터 모두 사용이 증가하고 있다. 노치 필터는 작은 범위의 주파수-보통 중앙 주파수로부터 ±10Hz-를 경감하는 필터이다.
노치필터는 프로그램 오디오에 별로 윤색을 가하지 않고 행해지는 강당등의 PA 시스템으로부터 종종 골치를 썩히는 '울림 소리(ring mode)'를 제거한다. 울림소리는 홀의 본위(주) 주기와 반향 시간 이 PA 시스템없이 주파수를 증폭하기에 충분한 주파수이다. 만약 시스템이 이러한 주파수를 더 증폭한다면, 피드백이 자주 발생할 것 이다. 더 전통적인 1/3 옥타브 이퀄라이저는 음을 더 잘 교정하기 위해 대개 노치필터 뒤에 놓여진다.
울림효과때문에 시스템이 크게 작동하는 것 같지 않을때라도 피드 백이 가능하다. 노치필터로서 울림소리 주파수의 이득을 감소시킴으 로써, 피드백이 발생하기 전에 PA 프로그램물에 필요한 전체 이득 을 증가시킬 수가 있다.
과도한 이퀄라이제이션
이퀄라이즈 과잉효과에 대해 알아보기로 하자. 조작자가 복잡한 음악 믹스 때문에 경험하게 될 혼란에 대해서는 이미 언급하였다. 덧 붙여서, 특정 상황으로 인해 회로가 과부화를 일으킬 수도 있다.
오디오 시스템의 이퀄라이즈에서, 이퀄라이저는 전치 이퀄라이즈 (주어진 증폭 단계 전에)로서 혹은 후치 이퀄라이즈(중폭단계 후에) 로서 삽입-부착되거나 스위치를 넣어서 -될 수 있다. 독자들은 중 폭기가 단계별로 설계되어 있으며, 각각의 단계는 특정한 수의 데시 벨 이득을 갖는다는 것을 기억해야 한다. 각각의 후속 단계는 전단계 의 이득 증가를 왜곡없이 다루도록 설계되어 있다. 그래서 그 단계가 충분한 헤드룸을 가졌다고 하면, 이퀄라이즈는 특정 주파수 부족을 교정하거나 보상하게 된다. 만약 전치 이퀄라이즈가 사용되어 그 중 폭기를 통해 흐르는 신호의 특정 주파수의 이득을 버스트하면, 그 이 득 버스트는 증폭기에 설계된 전체 이득에 추가될 것이다. 저주파수 레벨일때, 추가되는 능동적 이퀄라이저 이득은 아무 문제도 야기하 지 않는다. 그러나 버스트된 주파수가 처음부터 비교적 높은 이득 레 벨이고 이득이 추가되어 이 주파수가 더 높은 상태가 된다면, 이퀄라 이저의 추가 이득 버스트가 증폭기를 과부하하거나 뒤따를 증폭기 단계를 과부하할 것이다. 이러한 추가 이득은 오디오 신호의 피크에 서 증폭기가 비선형 상태로 작동하게 하거나 포화 상태에 이르도록 할 것이다.
우리의 관심은 시스템 안에서의 전체 이득에 있다. 따라서 강한 이 퀄라이제이션이 시스템에 유입되어 시스템의 이득량이 변하게 되면 어느 정도의 보상 레벨이 과부하를 막기 위해 필요해진다.
제한 증폭기(limiter amplifier)가 입력 레벨에 관계없이 일정한 출력 컨트롤을 위해 종종 사용되는데 보통 30에서 40dB의 레벨 피 크(1 msec)에서 순간적으로 작동되고 릴리즈될 때까지 수초가 걸린다.
