소리를 다루는 오디오 프로세스 작업은 다양한 이펙트를 활용하여 사운드를 디자인하고 우리가 원하는 목적에 맞게
편집, 믹싱하는 과정이다. 이때 사용하는 이펙터 중 하모닉스 계열은 써지컬 프로세스(Surgical Process) 단계1)에서
사용하는 EQ와는 다르게 오디오의 배음을 컨트롤하는 방식이며 배음을 증가했을 때 주로 장점이 나타나므로
이것을 다른 이펙터와 연계하면 적은 프로세스를 거치고도 높은 효과를 얻을 수 있다. 이번 주제에서는 음악적인
이해와 본질적인 접근으로 오디오 믹싱에서 응용할 수 있는 하모닉스 믹싱 테크닉에 대해 알아보고자 한다.
1) 써지컬(Surgical)의 사전적 의미는 외과의, 수술의 라는 뜻으로 보통 서지컬 이큐(Surgical EQ)는 불필요한 음역을 컷(cut)하는 필터, 풀파라매트릭 EQ, 노치필터 등을 말한다. 서지컬 프로세스란 이 과정에서 다이내믹 계열의 이펙터(컴프레서, 리미터, 게이트, 덕킹 등)까지 포함하여 입력 소스를 다듬는 과정에 대한 정의.
1. 하모닉스에 대한 이해(선형성과 비선형성의 관점)
소리는 공기의 진동이다. 이러한 진동에 의해 발생한 기본음(Fundamental)은 n차 배수의 배음(Overtones)을 파생시킨다. 우리가 일반적으로 듣는 소리는 이처럼 기본음과 배음으로 구성된 복합음(Complex tone)이다. 피아노의 C2 건반을 눌러 연주를 하면 C2음(65.4Hz) 이외에도 정수배의 배음들이 생긴다. 2)
2) 실제로 자연적인 배음은 정수배의 근삿값으로 정확하게 일치하지는 않는다.
| 사운드 | 기본음 | 배음 | |||||||
| 차수 | 1st | 2nd | 3rd | 4th | 5th | 6th | 7th | 8th | 9th |
| 주파수(Hz) | 65.4 | 130.8 | 196.2 | 261.6 | 327 | 392.4 | 457.8 | 523.2 | 588.6 |
즉, 소리의 기본음은 음높이(Pitch)를 나타내고 기본음에 의해서 파생된 배음은 그 비율과 구성에 따라 음색(Timbre)을 결정짓는 요소로도 작용한다.
하모닉스는 소리의 매질인 공기의 특성이며 선형성(Linearity)과 비선형성(Non Linearity)에 관계없이 나타난다. 여기서 비선형성이란 130dB 이상의 높은 음압에서 나타나는 현상으로 강력한 두 음이 동시에 울릴 때 합과 차이만큼의 주파수에서 새로운 음이 발생하는 것으로 증명되었다. 이 현상은 이탈리아 바이올리니스트 주세페 타르티니(Giuseppe Tartini)에 의해서 주로 제기되어 타르티니 음(Tartini tones)이라고도 한다.
이후 헬름홀츠(Helmholtz) 실험으로도 확인되었고 콤비네이션 톤(Combination Tones)이라고도 불린다. 근접한 두음에 의해서만 발생하는 맥놀이(Beat)와는 다르며 두음의 간격과는 무관하다.
일반적으로 공기는 그림 5와 같이 전형적인 선형성을 갖는다. 그러나 소닉붐(Sonic Boom)처럼 특정 레벨 이상의 높은 음압에서는 그림 6과 같은 비선형적인 특성을 나타낸다.
예를 들어 4,000Hz와 4,500Hz의 주파수 음이 130dB 이상으로 강하게 울리면 500Hz와 8,500Hz에서 새로운 음이 생긴다. 이 음은 기본음보다 높은 음역에서 생기는 하모닉스와는 다르게 낮은 음역에서도 생긴다. 상대적으로 저음역보다 고음역의 소리가 마스킹이 잘 되므로 이때 두 음중 500Hz가 더 잘 들리게 된다. 이런 원리는 초지향성 스피커의 제작에 응용될 수 있다.
주파수가 높을수록 소리의 직진성은 강해진다. 즉, 가청주파수를 넘어서는 두 주파수의 초음파를 강하게 출력하면 주파수의 합과 차의 위치에서 새로운 음이 생기고 이중 주파수의 차로 만들어진 음만 가청주파수 내에 남게 된다. 이런 원리로 높은 직진성의 초지향성 음을 만들 수 있다.
3) 항공기가 340m/s 이상의 초음속으로 비행할 때 발생하는 200 dB 정도의 폭발음
사실 우리가 다루는 일반적인 어쿠스틱의 범위에서는 선형성만 고려하면 된다. 선형성과 비선형성의 개념은 매우 중요하다. 하모닉스를 다루면서 이 부분을 이야기하는 이유는 기기의 오디오 성능을 평가하는 척도인 전고조파 왜곡(Total Harmonics Distortion : THD)에서도 기본음 대비 배음의 비율, 선형성의 정도가 기본 요소이며 이것들과 밀접한 관련이 있기 때문이다.
THD=I1I22+I32+I42+⋯×100%
I _{1} :기본파의진폭,`````I _{2} .I _{3} ``:고주파의`진폭
※왜곡율 계산 예시 : 왜곡율 0.1% = 20log(THD) = 20log(0.001) = -60dB
(+4dBu, 20~20,000Hz, Unity Gain)
| 음향 장비 | 종류 | % THD | 측정 조건 |
| Digico S31 | 음향콘솔 | < 0.05 % | Unity Gain, 10dB input, @ 1kHz |
| MIDAS M32R | 음향콘솔 | < 0.01 % | 0 dB gain, 0dBu output |
| DPA 4011A | 마이크 | < 1% | 136 dB SPL RMS, 139dB SPL peak |
| Genelec 8040B | 액티브 스피커 | < 0.5% | > 100 Hz, 50~100Hz <2% |
| AVID Carbon | 오디오인터페이스 | < 0.0003% | 20 Hz ~ 20kHz +-0.1dB |
어쿠스틱 조건에서는 입력 음이 매질 내에 있다는 전제에서 이미 하모닉스를 포함하고 있으므로 출력 음의 하모닉스 생성은 특별한 것이 없는 선형성을 유지한다.(우리는 순음을 들을 수 없는 이치와 같다) 반면 전기 신호의 조건 내에서는 오디오기기를 통과하면서 이전에 없던 하모닉스가 발생하므로 비선형적이며 이것의 정도로 오디오기기의 성능을 평가하기도 한다.
| 입력소스 | 매질 | 특성 | 출력 | 하모닉스 활용 |
| 어쿠스틱 주파수+하모닉스 | 공기 | 선형성(130dB SPL 이하) | 어쿠스틱 주파수‘+하모닉스‘ | ∎음색 변화(Timbre)∎소리의 두터워짐∎질감의 세추레이션∎소리의 색채감∎공격적 사운드 |
| 전기 신호 | 오디오기기 | 비선형성 | 전기 신호+하모닉스 | ∎기기의 성능 척도∎악기 음의 합성 |
매질에 따라 발생하는 하모닉스는 표3의 정리처럼 다양하게 응용될 수 있다. 선형성의 경우에는 하모닉스를 음색, 질감, 특성 등의 변화에 응용할 수 있다. 비선형성의 경우에는 하모닉스의 증가가 입력 신호를 왜곡시키므로 이것을 최소화하는 목적이나 오디오기기 측정의 척도로 활용할 수 있고 악기 음의 합성에 응용할 수 있다.
2. 짝수 배음과 홀수 배음의 음악적 분석
하모닉스를 그림 9처럼 시그널 스펙트럼으로 나타낼 수 있다. 기본음과 배음은 이처럼 구성되어 있다. 종류가 같은 소리도 음높이(Pitch), 음량(Level), 음색(Timbre)에 따라 스펙트럼의 분포와 비율이 달라진다. 우리는 이것으로 소리의 다름을 인지할 수 있다.
또, 기본음과 배음의 비율을 조정하면서 변화를 줄 수 있다. 여기에서 소리의 3요소 중 음높이는 기본음이, 음색은 배음이 결정한다. 배음은 기본음을 포함한 짝수 배음(Even Overtones)과 홀수 배음(Odd Overtones)으로 나누어 생각해 볼 수 있는데 이것의 스펙트럼은 다음과 같다.
짝수 배음과 홀수 배음은 각각 명확한 특징이 있다. 이것을 활용하면 기본적인 사운드의 퀄리티를 높일 수 있고 오디오 믹싱에서 연결 단계별로 이펙터 조합의 효과를 높일 수 있다. 배음의 종류별로 나타나는 특징은 아래 표 4와 같다.
| 하모닉스 | 배음열 구성 | 사운드적인 특징 |
| 짝수 배음 | F + 2nd + 4th + 6th + 8th + … | Loudness, Fatness, Clarity, Musical |
| 홀수 배음 | F + 3rd + 5th + 7th + 9th + … | Blurriness, Harsh, More Textured |
그렇다면 배음 열에 따라 이런 특징이 나타나는 이유는 무엇일까? 이것을 위해 배음의 구성을 음악적으로 이해해볼 필요가 있다. 오디오를 다루고 시스템을 구성하고 공간 사운드를 개선하는 것은 결국 좋은 소리를 만들기 위함이고 공간에서 이뤄지는 퍼포먼스를 관객에게 잘 전달하고자 하는 노력의 일환이므로 음향에 관한 기술적인 부분 이면의 음악적인 접근으로 이해하는 것도 필요하다.
그림 13은 피아노 C2 음의 배음을 9차수까지 악보로 나타낸 것이다. 맨 아래의 숫자는 배음의 주파수이다. 이번에는 이렇게 나열한 배음 열을 코드 음(Chord Note)으로 환산하여 짝수 배음과 홀수 배음으로 나눠 분석하였다.
짝수 배음은 기본음 위에 1옥타브씩 높아지며 겹치는 것과 같은 효과를 낸다. 그리고 완전음정 5도가 1번씩 구성되는 음처럼 쌓인다. 이것은 마치 건축물의 골조를 만드는 것과 비슷하다고 볼 수 있다. 따라서 기본음을 두텁게 만들어 주고 경계를 더욱 선명하게 해주며 음악적으로 들리게 해준다.
반면, 홀수 배음은 중복되는 음 없이 불규칙한 구성으로 나열되어 있다. 이렇게 배음이 쌓일수록 경계가 흐려지게 되며 기본음의 존재감은 약해진다. 그리고 이와 같은 불규칙성으로 불협의 엉킴과 불편한 질감이 증가하게 된다. 아래 그림 14는 두 가지의 배음에서 나타나는 특징과 원인을 분석한 내용이다. 그림 15는 이것을 화성(Chord)으로 쌓아 올린 것이다.
짝수 배음과 홀수 배음의 구성음을 화성으로 쌓아 보면 우리에게 익숙한 코드 구성음과 같아진다. 물론 이것은 음향적인 특성을 파악하기 위해 두 종류의 배음으로 나누어 배열해본 것으로 실제 화성학에서의 음과 화성을 의미하는 것은 아니다.
짝수 배음은 3음(3rd note)이 생략된 C코드와 같다. 코드 노트 3음(3rd note)은 장3화음 또는, 단3화음의 성격을 결정짓는 중요한 음이다. 이 음이 생략되어 있다는 것은 짝수 배음이 어떤 사운드에 적용되더라도 그 사운드의 성격에는 관여하지 않으면서 존재감을 향상시킬 수 있다는 의미이기도 하다. 그래서 이것이 증가하면 소리의 풍성함(Loundness), 따뜻함(Warmness), 두터움(Fatness), 경계의 선명함(Clarity), 음악적 임(Musical)의 효과가 증가한다.
홀수 배음은 특정 음의 중복 없이 C7에 9번째 텐션 음이 추가된 C79th 와 같은 구성이다. 짝수 배음의 경우와는 반대로 장3화음처럼 화성이 결정되어 있으며 이것이 사운드에 적용될수록 그 사운드의 성격에 관여하거나 방해하게 된다. 그래서 홀수 배음이 증가하면 경계가 흐려지고(Blurriness) 드러나지 않던 질감이 도드라지며(More Textured) 거칠어지게 된다. (Harshness)
4) 3음은 성질을 나타내므로 중복하거나 생략하지 않는다, 백병동, 화성학, 수문당, 1986, p.44
이처럼 배음의 종류와 적용에 따라 전체적인 사운드가 달라지므로 이것을 나누어 잘 활용하게 되면 믹싱에 있어서 응용의 범위가 넓어지고 다른 이펙터와 연계하여 좋은 효과를 얻을 수 있다.
3. 하모닉스 세츄레이션이 발생되는 3가지 경우
지금까지는 짝수 배음과 홀수 배음으로 나누어서 각각의 특징과 원인에 대해서 알아보았다. 다음은 우리가 사용하는 일반적인 오디오기기나 프로세스 과정에서 발생하는 포화된 일그러짐에 대해서 알아보고자 한다. 하모닉스 세츄레이션(Harmonics Saturation)이란 고조파 포화, 즉, 배음의 포화에 의한 일그러짐, 또는 왜곡(Distortion)을 의미한다. THD는 오디오 시그널의 왜곡을 의미하므로 음질이 나빠지는 단점으로 작용하지만 다음의 3가지 세츄레이션은 음향 효과를 높이는 장점으로 작용한다.
3.1. 튜브 세츄레이션
진공관 회로에서 발생하는 고조파 왜곡을 의미한다. 진공관은 기본적으로 효율이 낮고 노이즈플로어(Noise Floor)가 높아 SN비(Signal to Noise)도 낮으며 고조파 왜곡도 높은 편이다. 그런데도 진공관으로 증폭된 사운드는 청감상 좋게 들린다. 이것은 기본적으로 진공관의 과열(Heating)이 강력한 소프트 클리핑(Soft Clipping)을 만들며 짝수 배음을 증폭하기 때문이다.
여기서 진공관은 + 값의 시그널에 대해서만 증폭하므로 오디오와 같은 교류 시그널은 파형의 반쪽만 증폭하게 된다. 이때 바이어스 전압(Bias Voltage)을 사용하여 0 이상에서 정상적인 증폭이 가능하도록 조정한다. 모든 시그널이 0 이상의 높은 전압으로 증폭되어 있으며 과도한 입력에 의해 허용 한도 이상이 되면 짝수 배음의 증가와 소프트 클리핑의 일그러짐이 발생한다.
3.2. 테이프 세츄레이션
테이프 세츄레이션은 피크(허용 입력레벨)를 넘어서는 신호가 입력되었을 때 아날로그 테이프 레코더 헤드가 허용하는 이상의 강자성체에 의해 자성이 포화하여 나타나는 현상이다. 이때 피크 이상의 신호에 대해서는 소프트 클리핑이 생긴다. 테이프 세츄레이션으로 홀수 배음이 증가하면서 왜곡이 발생함에도 청감상 따뜻하고 두터워지며 단단한 음의 특성이 나타나는 것은 이런 자성의 포화로 인한 왜곡이 소프트 클리핑을 만들기 때문이다.
[Cliff from I now live in Arlington, VA (Outside Washington DC), USA]
과거 아날로그 테이프 레코딩 시절에는 일부러 피크를 넘겨 효과를 만들었고 디지털 레코딩의 AD 컨버팅 기술에서는 UV22 디더링 기술로도 유명한 아포지(APOGEE)가 1992년부터 적용한 소프트 리미트(Soft Limit) 기술로 이와 유사한 소프트 세츄레이션(Soft Saturation), 소프트 크러쉬(Soft Crush) 효과를 만들었다. 물론 피크를 넘겨서 일그러짐을 만들어내는 것과 –4dBfs ~ -2dBfs에서 강력한 소프트 리미팅으로 효과를 만들어내는 기술은 원리는 다르지만, 효과는 같다고 볼 수 있다.
아날로그 테이프에 소리를 녹음하고 다시 출력하는 것은 생각보다 간단한 기술이 아니었다. 테이프를 자화하기 위해서는 일정 레벨 이상의 진폭이 필요하다. 오디오 시그널은 필연적으로 다이내믹이 생길 수밖에 없으며 이때 낮은 레벨의 시그널은 레코딩에 열화가 생기는 문제가 있었다. 바이어스(Bias) 기능은 이것보다 낮은 레벨의 시그널에 귀로 들리지 않는 초음파 대역의 높은 주파수를 믹스하여 충분한 레벨 이상으로 녹음하고 플레이 시에는 필터링으로 원래의 시그널을 복원하여 출력하는 기능이다.
Ips(Inch per Second) 기능은 테이프의 헤드가 지나가는 길이를 의미한다. ips가 높을수록 테이프의 속도가 빠르며 같은 시간에 많은 면적이 녹음에 사용되므로 노이즈는 줄어들며 음질은 좋아진다. 15ips, 30ips의 포맷이 있다.
그 외에 테이프 타입에 따라 선택할 수 있는 Tape Type, 부족한 음역의 보강과 감쇄에 필요한 기능인 Emphasis EQ가 있다.
3.3. 트랜지스터 세츄레이션
트랜지스터의 과도한 증폭으로 발생하는 고조파 왜곡을 의미한다. 트랜지스터의 증폭 기능으로 오디오 시그널을 증폭할 때 허용하는 최대레벨을 넘으면 하드 클리핑(Hard Clipping)이 생기며 이때 고조파 왜곡으로 홀수 배음이 증가한다.
트랜지스터 중 NPN형은 앞선 진공관과 마찬가지로 –로 들어오는 시그널에 대해서는 동작하지 않는다. 오디오 시그널과 같은 +/-가 있는 교류 신호의 경우 + 부분만 증폭한다. 이것을 해결하기 위해 바이어스 전압을 사용하여 시그널에 최대 레벨만큼 개인(Gain)을 올려주면 시그널 형태 그대로 0 이상으로 옮겨지게 되고 비로소 트랜지스터가 정상적으로 증폭할 수 있게 된다. 트랜지스터 세츄레이션은 이 과정에서 증폭의 범위 이상으로 벗어날 때 발생하고 그 이상의 값은 오류로 하드 클리핑이 생긴다.
4. 하모닉스를 다루는 오디오 플러그인
배음을 종류별로 컨트롤하고 3가지 하모닉스 세츄레이션의 장점을 잘 활용하면 디지털 내에서 이뤄지는 오디오의 단점을 극복할 수 있다. 이미 많은 오디오 아웃보드 장비들이 모델링이 되어 소프트웨어로 제작되었고 DSP Accelerator에서 구동되던 플러그인도 네이티브 플러그인으로 전환되어 DSP 게이지(Gauge)로 트랙수를 체크할 필요도 없으며 지금 다루는 하모닉스 계열의 이펙터도 PC 시스템이 허용하는 만큼 얼마든지 편집과 믹싱에 적용할 수 있게 되었다. 이번에는 이런 하모닉스를 다루고 세츄레이션을 모델링할 수 있는 플러그인을 소개하고 간단한 사용 방법에 대해서 소개하고자 한다.
(http://www.facebook.com/mariomusicfactory)
하모닉스를 자유롭게 다룰 수 있는 플러그인은 대표적으로 WAVES의 Cobalt Saphira가 있다. 이 플러그인은 짝수 배음과 홀수 배음을 나누어 자유롭게 컨트롤할 수 있고 간단한 아날로그 테이프 레코더 에뮬레이션도 적용할 수 있으며 하모닉스 별 EQ로 음색을 조절할 수 있다는 장점이 있다.
대략적인 기능은 짝수 배음과 홀수 배음에 대하여 Send(-30dB ~ +30dB)와 Return(-100dB ~ +100dB)으로 양을 조절하여 컨트롤할 수 있고 On/Off로 활성화와 비활성화를 바로 설정할 수 있다. Harmonics Mode는 A부터 G까지 7개의 모드가 설정되어 있는데 A, B, D는 자연스러운 하모닉스를 구현할 수 있고 C는 펀치감을 부가할 수 있다. 그리고 E, F, G는 지저분한 사운드의 연출에 사용할 수 있다. Harmonics Display 창에서 7개의 하모닉스 비율을 그래프로 확인할 수 있고 EQ를 활성화하면 Even과 Odd에 대한 4 밴드 EQ를 적용할 수 있다. 각각 로우와 하이에는 필터(Filter), 셸프(Shelf)를 선택할 수 있는 EQ가 있고 미드 로우와 미드 하이는 파라매트릭 EQ가 적용되어 있다. 테이프 스피드는 5개의 ips가 있으며 테이프 모듈레이션의 깊이, 활성화 등을 선택할 수 있다.
4.1. 튜브 세츄레이션 플러그인
최근에 한시적으로 무료로 공개되어 화제가 되었던 Plugin Alliance의 Black Box HG-2는 12AX7 진공관을 기본으로 모델링한 플러그인이다. 대체로 튜브와 트랜지스터 세츄레이션 계열의 플러그인은 조절할 수 있는 노브가 많지 않고 간단하여 사용하기에도 어렵지 않다.
HG-2는 크게 PENTODE Section과 TRIODE Section의 두 가지 세츄레이션으로 나눌 수 있다. 왼쪽의 입력단에 대한 섹션은 바이어스 전압(Bias Voltage)이 적용된 이후의 세츄레이션에 대한 값에 해당한다. PENTODE는 짝수 배음의 가감을 조절한다. SATURATION은 튜브 세츄레이션에 대한 양이다. Sat. FREQ는 세츄레이션이 적용되는 음역을 선택할 수 있다. LOW는 저음역, FLAT은 모든 음역에 동일하게 적용되며 HIGH는 고음역 위주로 양을 조절할 수 있다.
오른쪽의 출력단에 대한 섹션은 트랜스포머 이후로 감소한 출력단의 세츄레이션 적용 부분이다. TRIODE는 이때 발생하는 3차 배수에 대한 레벨값이다. Air는 10kHz 대역의 레벨값을 조절할 수 있다.
4.2. 테이프 세츄레이션 플러그인
테이프 세츄레이션을 표방하는 플러그인은 WAVES와 Universal Audio 같은 메이저 회사부터 소규모 제조사의 제품까지 다양하다. 3.2에서 테이프 세츄레이션에 대해 설명한 것처럼 기본적인 기능은 크게 다르지 않다. 이런 종류의 플러그인이 갖추어야 할 기본적이고 핵심적인 기능은 자성의 포화로 인한 왜곡, 즉 소프트 클리핑으로 인한 따뜻하고 단단한 질감의 구현과 자연스러운 아날로그의 표현이다. 그림 25은 WAVES가 ABBEY ROAD의 J37을 복각한 대표적인 테이프 레코더 에뮬레이터 플러그인으로 주요 기능을 살펴보면 다음과 같다.
TAPE FORMULA는 모델링 된 레코딩 공식의 유형을 888, 811, 815로 선택할 수 있다. 기본적으로 발생하는 3차, 5차 배음의 비율이 달라진다. SPEED는 7.5 ips(Inch Per Second)에서 15 ips 사이의 테이프 속도를 결정할 수 있다. 15 ips에 가까울수록 고음역에 대한 반응이 좋아지며 노이즈는 감쇄한다. BIAS는 초음파 바이어스 시그널의 레벨을 결정한다. SATURATION LEVEL은 고조파 왜곡에 대한 양이다.
테이프 세츄레이션 플러그인을 사용할 때 주의할 점은 왜곡이 발생할 정도로 입력이 과도해야 한다는 것이다. 신사적으로 입력 받아서는 제대로 하모닉스 세츄레이션의 효과를 볼 수 없다. 과도함에 의한 일그러짐이 이 플러그인의 목적이기 때문이다.
4.3. 트랜지스터 세츄레이션 플러그인
트랜지스터 세츄레이션 방식은 청감상의 장점보다 단점으로 느껴지는 부분이 많아서인지 관련 플러그인이 많지 않다. 물론 오버드라이브(Overdrive), 퍼즈(Fuzz) 계열까지 확대하면 에뮬레이션 이펙트의 폭은 넓다. 그중에서 무료이고 시스템의 자원도 적게 소모하면서 간단하게 효과를 낼 수 있는 Accentize의 PreFET 플러그인이 대표적이다. 사용법도 Drive 노브를 돌리는 것으로 간단하게 세츄레이션의 양을 조절할 수 있다.
5. 라이브 음향의 하모닉스 이해와 응용
지금까지 하모닉스에 대한 이해와 플러그인의 활용에 대해 알아보았다. 대체로 플러그인은 DAW에서 버추얼 이펙터로 인서트하여 오디오 믹싱에서 적용할 수 있는 부분이다. 최근의 라이브 믹싱 콘솔은 기본적인 채널스트립 이펙터의 성능에도 부족함이 없고 플러그인 형태로 인서트 이펙트를 지원하기도 한다. 이중 콘솔 내에서 활용 가능한 하모닉스 세츄레이션 플러그인을 소개하고자 한다.
라이브에서는 공진, 불필요한 잡음 등을 제거하고 다이내믹을 조정하는 목적으로 필터, EQ, 컴프레서, 게이트 등이 일차적으로 쓰인다. 즉, 소스를 다듬는 감쇄의 방향으로 서지컬 프로세스가 진행되고 대체로 채널스트립의 이펙터는 이렇게 소진된다. 그 외에 공간계 이펙터의 패러럴 프로세스로 색채감, 질감, 공간감을 부가하는 정도로만 사운드 디자인을 하는 것이 한계이고 현실이다. 그래서 더욱 마이킹이 중요해지는 이유이기도 하다. 상업적인 디지털음원의 믹싱 & 마스터링 정도로 스킬이 적용되기에는 물리적인 시간적으로나 최대한 변수를 줄여야 하는 라이브의 현실로 보나 한계가 분명한 것이 사실이다.
위에서 언급한 써지컬 프로세스가 소스를 정제하는 목적으로 쓰인다면 하모닉스 테크닉은 기본음 위의 정수배 배음만을 골라서 가감할 수 있다는 점에서 훨씬 유리한 점이 많다.
5.1 라이브 믹싱 콘솔의 하모닉스 콘트롤 방법
MIDAS M32R은 크기도 작고 프리앰프, I/O, RTA, 이펙터 등이 가격 대비 놀라운 성능으로 갖춰져 있어 주변에서도 흔히 볼 수 있는 콘솔이다. 이 콘솔에서 추가로 지원하는 16개의 모델링 플러그인은 마치 DAW에서 사용하는 것과 같은 느낌이 들 정도로 UI가 잘 정리되어 있고 사용에도 편리하다. 그중에서 하모닉스를 다룰 수 있는 플러그인으로는 Dual Tube Stage/Stereo Tube Stage가 있다.
이 이펙터는 이름에서도 알 수 있듯이 튜브 세츄레이션을 모델링한 것이다. 기능에 대해서는 일반적인 세츄레이션 이펙터와 크게 다르지 않아서 주요 기능 몇 가지만 소개한다. DRIVE는 진공관의 세츄레이션의 양을 조절할 수 있다. EVEN과 ODD는 우리가 여러 번 얘기했던 짝수 배음과 홀수 배음의 양이다. 이 둘을 각각 조절할 수 있다. 그 외에 나머지 기능은 필터와 음역대별 개인/리덕션 조절에 관한 부분이다. 파라매터는 콘솔의 노브로 바로 조절할 수 있어서 직관적으로 사용할 수 있다.
라이브 믹싱 콘솔에서 특정 입력 채널, 또는 마스터 아웃 채널에 하모닉스 세츄레이션을 거는 것만으로 사운드의 변화에 큰 효과를 줄 수 있다. 단, 이것은 음원이 정제된 후를 전제로 한다. 그렇지 않은 경우 원치 않은 음까지 세츄레이션 되는 결과를 초래할 수도 있다. 그림 29은 실제로 이 플러그인을 적용해서 어느 정도의 하모닉스 증폭의 효과가 있는지 스펙트럼으로 나타낸 것이다.
참고로 이 콘솔의 플러그인 중 Dual Exciter/Stereo Exciter라는 익사이터 계열의 이펙터도 있다. 이것도 배음과 음색을 조절할 수 있다. 단, Harmonics로 배음의 양만을 조절할 수 있고 Timbre로 음색만 바꿀 수 있어서 짝수 배음과 홀수 배음의 장점을 구분하여 얻을 수는 없다. 물론 이것도 서지컬 프로세스와는 반대로 음원 소스를 보상하는 쪽으로 플러그인을 잘 활용하면 좋은 효과를 얻을 수 있다.
플러그인 형태는 아니지만, DIGICO S31 콘솔은 기본 채널스트립에 자체적으로 DIGITUBE라는 튜브 세츄레이션 기능을 포함하고 있다. 사용 방법도 간단해서 채널스트립 세트업 창에서 입력 단계의 DIGITube On을 활성화하면 적용된다. Drive는 세츄레이션 양을 조절할 수 있다.
5.2 DSP Aeccelerator를 확장한 믹싱 콘솔의 플러그인 활용
믹싱 콘솔 자체에서 튜브 세츄레이션 기능이나 플러그인 이펙터를 지원하지 않는다면 하모닉스 세츄레이션을 적용할 수 없는 것인가? 사운드크래프트 Vi2000이나 야마하 CL5는 오래되지 않은 콘솔로 기능이나 성능에 나무랄 데가 없는 장비이다. 다만, 인서트 이펙터의 종류와 지원에 약간의 아쉬운 점이 있다.
마찬가지로 이 콘솔에서는 직접적으로 하모닉스 테크닉을 적용할 수 없다. 하지만 콘솔 슬롯에 확장 I/O 카드를 장착해서 외부 DSP 체이시스(Chasis)로 연결하면 하모닉스 이펙트 플러그인 뿐만 아니라 다양한 이펙터를 확장하는 효과를 얻을 수 있다.
MADI I/O 카드를 장착한 사운드크래프트 Vi2000을 Universal Audio의 라이브 랙(Live Rack)에 연결하면 UAD2 플러그인을 실시간으로 사용할 수 있다. 단, 콘솔 내부에서 플러그인을 직접 띄워 컨트롤하는 것이 아니라 MADI 옵티컬로 디지털 오디오 입출력을 구성해서 마치 아웃보드 이펙터 기기를 사용하는 것과 같은 간접 방식이므로 별도의 PC가 필요하다. 하모닉스 세츄레이션은 Vertigo VSM-3와 Ampex ATR 102로 적용해볼 수 있다.
그 외에 WSG I/O 카드를 장착할 수 있는 콘솔은 Waves의 SoundGrid DSP server의 플러그인을 사용할 수 있다. 이것도 AES50으로 디지털 오디오 입출력을 구성하여 간접 컨트롤 하는 방식이므로 별도의 PC가 필요하다. 앞서 소개한 Cobalt Saphira와 J37을 그대로 쓸 수 있다.
5.3 라이브 믹싱에서 음원에 따른 하모닉스 적용 예시
이번에는 하모닉스에 대해 음원별로 적용한 예시를 다음과 같이 정리해 보았다. 참고로 이것은 개인적인 의견일 뿐 절대적인 것은 아니며 상황에 따라 달라질 수 있다.
▪킥 드럼
– 저음역이 충분하다면 다른 음역을 마스킹할 수 있으므로 토날 EQ(Tonal EQ)보다는 짝수 배음을 보상하는 방법이 효과적일 수 있다.
▪스네어 드럼
– 스네어는 스네피(Snappy)가 다른 드럼과 차별된 질감을 표현해주므로 홀수 배음으로 약간의 공격적이며 질감이 도드라지는 방향이 좋다.
▪하이햇
– 마이크에 음압이 강한 킥과 스네어도 유입 되므로 200~300Hz까지 하이 패스 필터를 걸게 된다. 짝수 배음으로 살짝 올려 보상하고 홀수 배음으로 엣지 감을 희석하면 코러스, 플랜저의 이펙터와 함께 사용할 때 효과적이다.
▪심벌
– 심벌은 다른 드럼 악기의 간섭을 피하고자 600Hz까지 하이 패스 필터를 거는 경우도 있다. 하이햇처럼 짝수 배음으로 음역을 보상하고 홀수 배음으로 예리한 경계를 희석한다.
5) 써지컬 EQ의 반대 개념으로 믹싱이나 사운드 디자인 단계에서 톤 메이킹에 사용된다. Musical EQ라고도 한다.
▪보컬
– 하모닉스 테크닉에 가장 크게 효과를 볼 수 있는 음원이 보컬이다. 남성 보컬은 색채감을 증가하는 홀수 배음으로, 여성 보컬은 존재감을 높이기 위한 짝수 배음으로 보상한다.
▪코러스
– 메인 보컬과의 블렌딩(Blending)이 중요한 파트이므로 전체 그룹의 버스에 색채감을 부가하는 홀수 배음을 높이는 쪽으로 디자인한다.
▪피아노
– 음역이 넓고 다이내믹의 표현력도 섬세한 피아노는 마이킹과 사운드 디자인이 어려운 악기이다. 악기 구성에 따라, 연주 패턴에 따라, 장르에 따라 다를 수 있는데 재즈처럼 구성이 단조롭고 음압이 세지 않다면 짝수 배음을 보상해 주고 리듬감이 있으며 음압이 센 락킹(Rocking)한 음악인 경우는 색채감을 주는 홀수 배음으로 보상한다.
▪어쿠스틱 기타
– 마이킹을 한 기타의 경우 EQ로 손상된 음원의 에너지, 존재감을 보상하는 쪽으로 짝수 배음을 올려주고 픽업으로 연결한 경우 자연스러운 하모닉스가 부족할 수 있으므로 짝수 배음과 홀수 배음을 적절히 보상하여 자연스러운 소리를 연출한다.
▪일렉 기타
– 클린 기타 계열은 자체적인 하모닉스가 부족하므로 의도하는 방향으로 짝수 배음과 홀수 배음을 적절하게 블렌딩한다. 오버드라이브 계열의 이펙터가 적용된 일렉 기타의 경우는 이미 과도한 드라이브가 걸려 있으므로 하모닉스를 적용하지 않을 수도 있다.
6. 맺음말
진공관은 THD가 10% 이상인 경우도 있다. 일반적으로 좋은 성능을 내는 오디오기기의 경우 1%가 넘지 않는다는 것을 생각해 보면 진공관은 수치상으로는 오디오 감상에 적합하지 않다고 볼 수 있다. 또, 바이닐(Vinyl) LP도 자글거리는 특유의 노이즈로 다이내믹 레인지가 디지털음원보다 떨어진다. 그런데도 우리가 진공관이나 LP에서 좋은 감성을 느끼는 것은 무엇일까? 이것은 단순히 수치와 데이터상의 이상적인 결과 이외에도 연계된 우리의 감각에 의해 좋은 감성으로 기억하고 있기 때문이다. 모델링 이펙터와 디지털 오디오의 지향점도 궁극적으로는 여기에 있다고 볼 수 있다. 하모닉스를 다루는 것도 결국엔 좋은 소리를 만들고 좋은 감성을 전달하기 위한 믹싱 테크닉이다. 
[참고 자료]
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최영하, 성굉모, “비선형 왜곡을 이용한 클라리넷 음의 합성”, 1988
Kirill Shaposhnikov, How to Perform a Nonlinear Distotion Analysis of a Loudspeaker Driver, COMSOL Blog, June 18, 2018
(https://www.comsol.com/blogs/how-to-perform-a-nonlinear-distortion-analysis-of-a-loudspeaker-driver/)
Julia Kursell, “A Third Note: Helmholtz, Palestrina, and the Early History of Musicology”, The University of Chicago Press on behalf of The History of Science Society, 2015
Andrew “Pi” Pyzdek, The World Through Sound: Linearity, ASA(Acoustical Society America), https://acousticstoday.org/the-world-through-sound-linearity/
Tony R. Kuphaldt, Lessons In Electric Curcuits Vol.III Chapter 13 Electron Tube https://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/Semi/SEMI_13.html
https://ccrma.stanford.edu/~jay/subpages/Lectures/Lecture7-Magnetic_recording.pdf
http://recipes.egloos.com/v/5832185
http://www.labreport.ru/test/psx100se/sl/index.htm
https://www.waves.com/soundgrid-systems
https://www.uaudio.com/uad-accelerators/uad2-live-rack.html
