노이즈를 줄이려면 프리앰프 게인을 줄여서 작게 녹음해라? No! 게인을 올리세요!

마이크 프리앰프 노이즈를 줄이려면 “게인을 줄여서 작게 녹음하고 편집시에 증폭한다?!” “프리 앰프 게인을 올리면 노이즈가 많아진다?!”

사실 완전히 틀린말이며 마이크 프리앰프는 최대 게인(gain)에 가까울 수록 SNR이 높기 때문에 클리핑이 발생하지 않는 선에서 헤드룸은 확보하고 게인을 최대한 올려서 녹음하는 것이 노이즈를 줄이는 방법입니다.

아니 어떻게 그럴 수가 있지? 하는 분들도 있을텐데 프리앰프에 아무것도 연결하지 않은 상태에서 게인 노브만 올리고 노이즈가 크게 들리는 것에서 비롯된 오해인 듯 합니다.

프리앰프에 마이크가 연결되지 않은 상태 즉, 임피던스가 걸리지 않은 상태의 노이즈는 “무의미”합니다.

이것은 XLR 더미 플러그로 프리 앰프에 다이나믹 마이크를 연결한 것과 동일한 임피던스를 주고 주변 소음은 녹음되지 않으면서 프리 앰프 자체 노이즈만 확인하는 방법으로 알 수 있습니다.

마이크 프리 앰프의 SNR (신호대잡음비)

게인을 줄여서 작게 녹음한 것을 사용할 수 있는 레벨로 증폭하면 노이즈도 같이 증폭됩니다.

결국 “프리앰프 노이즈를 줄이려면 게인을 낮추라”는 말은 낮은 게인으로 녹음한 것을 높은 게인으로 녹음한 마이크 신호와 동일하게 증폭했을 때 노이즈가 줄어야 한다는 말이고 그것은 낮은 게인에서 프리앰프의 SNR(신호 대 잡음비)가 높아져야 한다는 이야기가 됩니다.

그런데 사실은 그 정반대로 게인을 낮추면 프리 앰프의 SNR도 낮아진다는 사실을 고려하지 않았던 분들이 많을 겁니다.

위 차트는 세가지 오디오 인터페이스의 마이크 프리앰프 SNR을 측정한 결과로 게인이 높을수록 SNR이 좋아지는 것을 알 수 있고 특히 게인이 낮을수록 급격하게 안 좋아진다는 것도 확인됩니다.

SNR 테스트

다이나믹 마이크로 -15db 정도가되는 레벨로 녹음하는 경우를 예로 들겠습니다.

일단 마이크로 음되는 소리는 일정한 크기가 되어야 하니 목소리가 아닌 온라인 톤 제네레이터를 사용해서 녹음합니다.

적당한 다이내믹 마이크를 스피커 앞에 위와 같이 고정합니다.

마이크를 프리앰프에 연결하고 게인을 3시 정도까지 올립니다.

온라인 톤 제네레이터로 1kHz Sine wave를 재생하면서 스피커 음량을 조절해서 약 -15db(정확하지 않아도 됨)로 5~10초 녹음하고 “15db 기준 파일.wav”로 저장합니다.

이제 게인은 그대로 놔두고 마이크 케이블은 제거하고 150옴 XLR 더미 플러그를 연결해서 노이즈만 녹음하고 “게인 3시 노이즈.wav”로 저장합니다.

더미 플러그가 연결된 상태에서 “프리 앰프 게인을 낮춰서” 10시쯤으로 하고 다시 노이즈만 녹음해서 “게인 10시 노이즈.wav”로 저장합니다.

마지막으로 마이크를 다시 연결하고 1kHz Sine wave를 재생하면서 녹음해서 “게인 10시 Sine.wav”로 저장합니다(물론 마이크 위치나 스피커 음량을 바꾸면 안 됩니다).

이제 총 네 개의 파일이 생겼습니다.

1. -15db Sine wave 기준 파일 (게인 3시)
2. 게인 3시 노이즈 파일 (150옴 더미 플러그)
3. 게인 10시 Sine wave 파일
4. 게인 10시 노이즈 파일 (150옴 더미 플러그)

소리 파일의 RMS 비교 / 기준 만들기

평균 RMS 값을 측정할 수 있는 오디오 편집 프로그램(예: 어도비 오디션, Reaper)에서 Sine wave 녹음한 파일부터 확인 해 봅니다.

게인을 높게 3시에 놓고 녹음한 파일은 RMS 평균값이 -15.31db이고 게인 10시에서 녹음한 파일은 당연히 소리가 작아서 -40.53db로 측정되었습니다.

40.53 – 15.31 = 25.22

즉, “게인을 줄여서” 10시에 두고 같은 목소리 크기로 녹음했다면 게인을 3시에 놓고 녹음했을 때보다 25.22db 정도 증폭시켜야 쓸 수 있게됩니다.

게인 10시에서 녹음한 파일을 25.22db 증폭시키고 RMS를 다시 측정해서 비슷해지는지 확인합니다.

프리앰프 노이즈 측정

확인했다면 25.22db 증폭해야 한다는 기준이 생겼고 이제 노이즈 파일을 불러들입니다.

게인을 10시에 두고 작게 녹음한 파일을 위에서 계산해서 찾은 기준값인 25.22db만큼 증폭시키고 두 파일의 RMS 평균을 측정합니다(가청주파수 내의 노이즈만 측정하도록 A-weighting FFT 필터를 적용하면 좋습니다).

분석 해 보면 게인을 3시에 두고 녹음한 노이즈 파일의 RMS는 -89.64db이고 게인을 10시에 놓고 작게 녹음한 파일은 -79.47db로 결국 노이즈가 10db 더 크게 된다는 사실을 알 수 있습니다(다이나믹 마이크를 사용하는 경우).

결론

무조건 게인을 낮게 하고 녹음해서 다시 증폭하는 것은 신호 대 잡음비(SNR)가 낮아지고 프리앰프 노이즈만 더 많이 증폭되어 이득은 전혀 없고 오히려 상황을 안 좋게 만들 뿐입니다.

그렇다고 프리 앰프 게인을 무작정 최대로 올려서 녹음하라는 것은 물론 아닙니다

최대 게인에서는 당연히 클리핑(PAD 사용은 참고 확인) 문제가 발생할 수 있고 프리앰프에 따라서 THD(total harmonic distortion)나 너무 큰 세기의 신호는 AD 컨버팅과정에서도 문제가 생길 수 있기 때문에 적당한 밸런스를 찾는 것이 좋습니다.

적당한 녹음 레벨 기준을 -18 dBFS에서-12 dBFS 사이 정도로 잡고 클리핑이 발생하지 않을 정도의 헤드룸은 확보하면서 게인은 충분히 올려서 녹음하는 것이 프리앰프 노이즈를 줄이는 방법입니다.

참고

• 파일들은 구글 드라이브에 올려 두었으니 받아서 직접 측정해 보시기 바랍니다.
• 잡음(노이즈)을 이야기 할 때 명확히 해야할 것이 있는데 마이크로 녹음되는 주변 잡음(ambient/background noise)인지 프리 앰프, 마이크(케이블)이 발생시키는 “self noise”인지 구분할 필요가 있습니다.
• 게인을 최대로 했을 때 클리핑이 발생한다고 PAD(기능이 있는 경우)를 사용하면 신호 대 잡음비가(SNR)이 좋지 않습니다.

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