신호 대 잡음비(SNR)와 다이나믹 레인지(DR)

신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)

마이크 프리앰프(오디오 인터페이스 또는 믹서의)와 관련된 글과 비디오에 EIN(Equivalent Input Noise)와 함께 자주 언급되는 중요한 수치인 신호 대 잡음비와 다이나믹 레인지에 대해서 간단하게 설명합니다.

급한분들을 위해 : 동일 조건에서 신호 대 잡음비는 수치가 높을수록 좋습니다.

마이크 프리앰프의 노이즈 성능 측정시에 가장 중요한 수치라고 할 수 있는 신호 대 잡음비(SNR = Signal to Noise Ratio)는 보통 프리앰프의 동일 게인에서 신호의 최대 레벨과 노이즈 레벨 두가지를 측정해서 계산합니다.

SNR(dB) = 20 * log 10 (신호 레벨 / 노이즈 레벨)

SNR 계산시에 신호 레벨과 노이즈 레벨은 물론 동일한 단위를 사용해야 하고 주로 dB RMS를 사용합니다.

오디오 인터페이스 신호 대 잡음비 그래프 이해하기

위 측정 결과 그래프의 예를 보면 MOTU M4 프리앰프 게인이 50dB 일 때 SNR이 70dB 정도 되는데 계산 해 보면 10^(70/20) = 3162.2 이므로 마이크 신호의 크기가 노이즈보다 약 3,162배 크다는 의미입니다.

두번째 예: 베링거 UMC204HD의 게인이 10dB 일 때 SNR이 54dB 이므로 10^(54/20) = 501.1 즉, 마이크 신호가 노이즈의 크기보다 501배 정도 크다는 의미입니다.

위 SNR 그래프를 보면 프리앰프 게인이 낮아질 수록 신호 대 잡음비(SNR)도 낮아지는데 “노이즈를 줄이려면 프리앰프 게인을 줄여서 녹음하라”는 말이 왜 잘못된 것인지 이해할 수 있습니다.

다이나믹 레인지(Dynamic Range)

급한분들을 위해 : 동일 조건에서 다이나믹 레인지는 수치가 높을수록 좋습니다.

마이크 프리앰프의 다이나믹 레인지는 왜곡(distortion)이 생기지 않도록 보통 -60dBV 정도의 약한 신호를 주고 측정하는데 실제 사용할 수 있는 신호의 최소 크기(노이즈 플로어를 제외한)부터 최대 크기(클리핑이 발생하지 않는)를 의미합니다.

프리앰프에 따라 입력 신호가 없으면 출력 신호를 완전히 끊어버리는 경우도 있는데 이때 노이즈 레벨만 측정이 불가하고 결국 SNR 계산이 되지 않으므로 다이나믹 레인지 측정 수치로 노이즈 성능을 판단해야 합니다.

오디오 인터페이스의 예를 들면 다이나믹 레인지는 마이크 프리앰프 입력, 밸런스 출력 또는 헤드폰 출력의 다이나믹 레인지가 모두 다르기 때문에 무엇을 측정했는지 조건과 함께 확실히 명시해야 합니다.

측정 조건의 중요성

신호 대 잡음비, 다이나믹 레인지를 측정할 때 어떤 weighting 필터를 사용했는지 터미네이션(termination)의 저항값은 얼마인지, 프리앰프 게인이 얼마인지등 조건에 따라 그 값은 모두 달라지기 때문에 A와 B사의 스펙 쉬트에 나온 SNR 수치를 직접 비교하는 것은 보통 의미가 없습니다.

구체적인 측정 방법

ARTA 같은 측정 프로그램을 사용할 줄 알고 펑션 제너레이터와 RMS 측정이 가능한 멀티 미터기(최소 fluke 정도) 그리고 -60dBu 패드가 필요합니다.

조금 더 구체적으로 설명하면 마이크 프리앰프 다이나믹 레인지 측정시 -60dBu 신호를 줘야 하는데 이것은 신호가 너무 약해 오차가 많이 생길 수 있으므로 펑션 제너레이터로 1kHz 신호를 발생시키면서 멀티미터기로 0dBu를 맞추고 입력단에 패드를 사용합니다.

-60dBu 패드(밸런스와 언밸런스 패드 두개 만드세요)는 1/4와트 탄소피막 저항 몇개로 만들 수 있습니다.

그냥 저항만 연결하면 지저분하니까 이런 XLR 아답터안에 넣는 것이 좋습니다 (마우저 부품번호: Mouser #502-S3FM).

저항값 계산은 이 링크를 참고하시면 됩니다.

관련글

• 마이크 프리앰프 노이즈 비교 방법
• 게인을 올리세요! – 오디오 인터페이스 노이즈 테스트