이퀄라이저

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1. 개요2. 역사3. 종류

3.1. 그래픽 이퀄라이저(Graphic Equalizer)3.2. 파라메트릭 이퀄라이저(Parametric Equalizer)

4. 이퀄라이저를 사용할 때 주의해야할 점

4.1. 이퀄라이저 차트만을 믿고 조정하는 것4.2. 위상변이4.3. 합성 임피던스에 의한 의도치 않은 주파수 응답 왜곡

5. 이퀄라이저 프로그램

5.1. 윈도우 프로그램5.2. 모바일 앱

1. 개요

Equalizer

이퀄라이저는 전기 신호의 주파수 특성을 변경하는 이펙터이다. 이퀄라이저를 사용하여 음향 신호의 특정 주파수 대역을 강조(Boost)하거나 감소(Cut)시킬 수 있다. 음장을 생성할 수 있는 경우도 있으며, 음질을 개선하려는 용도와 함께 음색을 조정하는 용도로도 사용된다. 우리말로는 등화기(等化器)라고 한다.

2. 역사

이퀄라이저의 역사는 전화 기술의 발전과정에 의해 시작되었다고 할 수 있다.

1900년대 초반 미국에서는 전화가 막 보급되고 있었다. 그런데 전화선의 길이가 길어질수록 외부에서 전기적 잡음이 추가되고, 고음은 점차 감쇠되어 통화 품질이 떨어지는 문제가 발생했다. 이 문제를 해결할 방안을 찾던 1915년 조지 애슐리 캠벨이 감쇠만 가능한 패시브 이퀄라이저의 일종인 Band-Pass 필터를 개발하면서 이퀄라이저의 역사가 시작되었다.

그러던 1906년, 플레밍의 오른손 법칙으로 유명한 그 플레밍이 발명한 진공관 발전 기술을 음향에 응용하여 Lee de Forest의 Audion을 시작으로 음향 신호를 증폭하는 것이 가능해졌다. 그에 따라 특정 주파수 대역의 증폭과 감쇠가 모두 가능한 액티브 이퀄라이저가 개발되고 상용화 되기 시작했다.

이퀄라이저의 발전은 영화의 발전과도 그 역사를 함께했다. 1920년대 말 헐리웃 영화 산업은 1927년의 재즈싱어를 시작으로 유성영화 시대를 맞이하면서 영화관에 음향 시스템을 도입하기 시작했다. 현재 우리에게는 당연한 부분이지만, 당시 그들에게는 스크린과 함께 소리가 재생되는 것은 상당한 충격이었다.[1] 자연스레 사람들의 관심은 영화관의 음향에 쏠리기 시작했다. 하지만 초기 영화관의 음향시스템은 엉망이었고, 당연히 관객들 또한 그런 부분을 느끼고 있었다. 그 문제를 해결하고자 존 보크만이라는 한 음향 엔지니어는 조정하고자 하는 주파수 대역을 변경하는 것이 가능한 최초의 가변형 이퀄라이저를 만들어 영화관의 음향시스템을 개선하는데 사용했다.

1940~50년대 초반까지는 제2차 세계 대전의 여파로 인해 별다른 발전이 없었다.

그러던 1950년대 말, Langevin, Cinema Engineering, Pultec 등의 회사들은 각각 존 보크만의 기술을 토대로 가변형 이퀄라이저들을 제작했다. 마침내, 이 시기에 최초의 상업적인 가변형 이퀄라이저인 Langevin EQ-251A가 출시되기에 이른다. 아래 사진의 모습처럼, 이 이퀄라이저는 노브를 이용해 저역대와 고역대의 주파수를 선택한 후, 슬라이더로 선택된 주파수 대역의 증폭과 감쇠를 조정하는 방식이다.

그러나 EQ-251A 이퀄라이저에도 한계가 존재했다. 가변형 이퀄라이저이지만 사실상 선택할 수 있는 가변 주파수 대역들이 저음역대 2개, 고음역대 4개 정도로 제한적이기도 하며 선택한 하나의 주파수 대역 밖에 조절할 수 없다는 점이었다. 그래서 아예 고정 주파수 대역 여러개를 한꺼번에 조절할 수 있는 그래픽 이퀄라이저가 출시된다. 대표적으로 아래 사진의 Cinema Engineering의 7080B가 있다.

훗날 그래픽 이퀄라이저는 각각 10개, 20개, 30개의 주파수 대역을 조절할 수 있는 10밴드, 20밴드, 30밴드로 발전한다.

1962년 어느 날, C.P. Boner. Dr.s Boner[2]교수는, 그 동안의 경험을 토대로 공간에서 발생하는 비정상적인 정재파는 한 주파수 대역에서만 발생하는 것이라고 생각했다. 그리고 이를 실험해보기 위해 특정한 주파수 대역의 소리만을 감소시킬 수 있는 새로운 Filter를 만들었다. 그리고 그의 직감은 정확하게 들어 맞았다. 정확히 설정한 주파수 대역의 소리만 레벨을 줄였을 뿐인데[3] 더 이상 방 안의 소리가 공진하지 않는다는 사실을 깨닫게 되었고, 그렇게 노치 필터가 탄생하게 되었다. 현재 디지털 소프트웨어, 하드웨어 이퀄라이저의 대부분은 이 노치 필터를 탑재하고 있다.

1966년은 이퀄라이저의 역사상 가장 중요한 한 해였다. 바로 파라메트릭 이퀄라이저가 개발되었기 때문이다. 그 주인공은 조지 마센버그, 대니얼 플릭킹어, 버지스 맥닐, 밥 뮤소의 4인방이었다. 당시 버지스 맥닐과 조지 마센버그는 3개의 주파수 대역을 독립적으로 조정이 가능한 이퀄라이저를 레코딩 콘솔의 채널스트립에 장착할 것을 구상했다고 한다. 놀랍게도 이걸 구상하고 개발할 당시의 그들은 겨우 고등학생이었다고...

그러던 1971년, 대니얼 플릭킹어는 위에서 설명했던 가변형 이퀄라이저인 Langevin EQ-251A의 한계였던 선택할 수 있는 가변 주파수 대역들이 제한적이었던 것을 떠올리며, 조정하고 싶은 주파수를 사용자가 자유롭게 선택할 수는 없을까? 하는 고민을 했다. 그러다가 정말로 그러한 형태의 가변형 이퀄라이저를 발명해냈는데, 그것이 바로 Sweepable 이퀄라이저다. 아래 사진에 네모 박스에 점선 표시한 부분이 바로 그것이다.

그리고 밥 뮤소는 그들의 아이디어대로 Q값[4]이 고정된 주파수를 자유롭게 선택할 수 있는 Sweepable 3밴드 파라메트릭 이퀄라이저를 만들어왔고, 그렇게 파라메트릭 이퀄라이저가 탄생한 것이다.

1970년대 후반에는 디지털 이퀄라이저들이 출시되기 시작했고, 1987년에는 디지털 오디오의 선두주자였던 야마하가 세계 최초로 DSP를 기반으로 하는 Yamaha DEQ7 디지털 풀 파라메트릭 이퀄라이저를 출시했다.

그 후 1980년대 말에 들어서 최초로 개인용 컴퓨터에서 구동할 수 있는 소프트웨어 이퀄라이저가 등장하였다.

3. 종류

크게 그래픽(Graphic Equalizer), 풀 파라메트릭(Full Parametric Equalizer), 세미 파라메트릭(Semi-Parametric Equalizer)으로 나뉜다.

또, 이퀄라이저에 증폭/감쇠 기능이 장착되어 있는지의 여부에 따라 Filter와 같이 특정 주파수 대역의 에너지를 감쇠시킬 수만 있는 이퀄라이저의 경우 패시브(Passive Equalizer)[5], 증폭과 감쇠가 모두 가능하다면 액티브(Active Equalizer)로 분류한다. Pultec의 EQP-1A 같은 이퀄라이저의 경우 BOOST라고는 써 있는데, 사실 이는 그 주파수 대역의 레벨을 증폭하는 것이 아니라, 선택한 주파수 대역 이외의 나머지 주파수 대역을 감쇠시킴으로서 선택한 주파수 대역의 소리가 상대적으로 증폭되는 것처럼 들리는 효과를 이용한 것이다.[6]

프로그램 이퀄라이저[7]라는 용어도 따로 있는데, 이는 이퀄라이저의 종류라기보다는 믹스 버스에 적용하는 이퀄라이저라는 개념에 가깝다.

3.1. 그래픽 이퀄라이저(Graphic Equalizer)

그래픽 EQ(소프트웨어)

그래픽 EQ(하드웨어)

그래픽 EQ는 조작 슬라이더의 볼륨의 상태가 마치 주파수 특성 그래프처럼 되어 있고 슬라이더의 상하가 그대로 주파수 포인트의 레벨 증감의 상태를 나타낸다. 여러 종류의 타입이 있는데, 고음과 저음만 제어하는 2밴드 타입, 대역을 1옥타브로 하는 10밴드, 2/3옥타브로 하는 15밴드, 1/3옥타브로 하는 31밴드 등이 있다.

그래픽 EQ는 주로 청취하는 공간에서 들리는 소리가 공간의 특성에 의하여 왜곡되는 경우, 그것을 보정하기 위한 용도로 개발되었다. 즉, 스피커의 소리를 최대한 원음에 가깝게 만들기 위한 목적으로 개발되었다는 의미다.

그래픽EQ의 사용 의도 및 목적은, 공간의 특성으로 인하여 발생하는 룸 모드 등, 원래 음원에 비해 정확하지 않은 응답을 가진 주파수 대역들을 증폭하고 감쇄시켜 주파수 균형을 최대한 평탄하게 만드는 것이다. 쉽게 표현하자면, 땅에 있는 구덩이는 흙으로 메우고, 울퉁불퉁한 산은 깎아서 평지로 만드는 것과 같은 이치라고 이해하면 된다. 이를 룸 트리트먼트라고 칭한다.

하지만 MP3나 PMP, 스마트폰 등의 미디어 플레이어에 내장된 소프트웨어 이퀄라이저는 일반적으로 음색의 불균형을 더 강조해서 보다 듣기 좋은 음색을 내기 위해 사용한다. 그렇지 않은 경우도 있지만 MP3에 내장된 EQ 소프트웨어로는 그런 용도 이외 쓰기는 매우 힘들다. 컨트롤 가능한 음역대의 한계가 명확하기 때문. 스마트폰의 일부 뮤직플레이어가 지원하는 이퀄라이저의 경우엔 원음에 가깝게 튜닝하는 목적으로 사용이 가능하다. 다만 그런 경우도 스피커의 룸 튜닝같은 용도보다는 헤드폰이나 이어폰의 특성을 수정하는 용도로 쓰이는것이 일반적이다.

3.2. 파라메트릭 이퀄라이저(Parametric Equalizer)

<bgcolor=#140b0a>

파라메트릭 EQ(하드웨어)

파라메트릭 EQ(소프트웨어)

파라메트릭 EQ의 경우, 고정형 EQ인 그래픽 EQ와는 다르게 조정할 주파수 대역의 범위를 임의로 정할 수 있는 것이 특징이다. 중심 주파수 대역을 정하는 기능과 선택한 주파수 대역의 증폭과 감쇄 기능까지 있다면 세미 파라메트릭 EQ라고 하며, Q(=Bandwidth)[8]값을 제어하는 옵션까지 탑재하면 풀 파라메트릭 EQ라고 한다.

상당히 편리해보이지만, 그에 상응하는 큰 단점이 있다. 그래픽 EQ처럼 한 번의 동작으로 빠르게 조작 하는 것이 어렵다는 것이다. 왜냐하면, 그래픽 EQ는 고정형 EQ이기 때문에 주파수 포인트들이 정해져있어 증폭/감쇠만 하면 되지만, 보통 하드웨어 방식의 파라메트릭 EQ의 경우 슬라이더가 2~4개 정도이므로 주파수 대역 전체를 빠르게 세팅하기 어렵다. 최근의 소프트웨어 기반 파라메트릭 이퀄라이저들은 슬라이더의 개수에 제한이 없는 것도 있어 그 현상은 어느 정도 해결이 가능하다.

대부분의 아날로그/디지털 믹서나 기타 앰프에 기본 장착 되어 있으며, 고급형 아날로그 믹서들의 경우는 중역대의 주파수 범위중 어느 주파수를 선택해 조정할 것인지 결정할 수 있는 EQ를 장착한 경우도 있다. 많은 디지털 믹서들이 LCD 스크린에 표시되는 RTA[9]를 통해 EQ가 얼마나 적용되고 있는지 눈으로 직접 확인할 수 있게 되어있어 매우 편리하다.

4. 이퀄라이저를 사용할 때 주의해야할 점

4.1. 이퀄라이저 차트만을 믿고 조정하는 것

가장 큰 문제라고 할 수 있다. 이퀄라이저를 조정하는 법을 아는 것 보다 그 주파수 대역의 소리가 어떤 느낌을 주는지도 제대로 모르고 어떻게 이퀄라이저를 조정할지부터 생각하는 문제를 범하기 쉽다. 더욱이 대부분의 이퀄라이저 차트는 악기에서 생성되는 배음구조 같은 것들은 생각하지 않고 적어둔 경우가 많다는 사실이다. 순수 기본음만 존재하는 정현파를 제외한 악기나 사람 목소리, 그리고 자연계에 존재하는 대부분의 소리들은 기본음과 함께 여러가지 배음[10]들을 가지고 있다. 그런데 그 배음 구조는 고려하지도 않고 기본음을 기준해 설명하고 있으며, 심지어 악기의 기본음이 어느 주파수 대역에 위치해 있는지 조차 잘못 설명된 경우도 있었다. 그런 정확하지도 않은 자료들을 바탕으로 그대로 따라해서 조정을 시도하니 문제가 더더욱 커지는 것이다.

아무것도 모르는 초심자 입장에서는 이것을 그대로 따라하며 잘못된 방법으로 이퀄라이저를 다루게 될 확률이 높다. 믹싱을 할 때 이퀄라이저를 사용하는 경우는 더더욱. 애초에 이퀄라이저를 사용하는 목적 자체가 소리를 듣기 좋게 만드는 것도 있지만, 하나의 소리가 다른 소리들과는 뚜렷하게 구분되는 느낌이면서도 잘 들리게 하는 것이 주된 목적임을 잊으면 안된다. 사용해봤자 소리의 변화도 체감을 할 수 없는 상황에서 암만 열심히 건드려봤자 무슨 소용이겠는가? 그 만큼 이퀄라이저는 상황에 따라 조절하는 방법도 제각기 다른 어려운 이펙터다.

때문에, 인터넷에 돌아다니는 그 흔한 이퀄라이저 차트만 믿고 조정하면 안된다. 이퀄라이저 사용의 가장 올바른 자세는, 열심히 청음훈련을 하면서 자신의 귀에 들리는 정보를 바탕으로 조정하는 것이다. 한번 소스(소리)를 가만히 들어보며 이퀄라이저로 여러가지 대역의 소리들을 크고 작게 증폭하고 감쇄해 가면서 그 주파수 대역의 에너지가 변화하는 느낌을 직접 체감해보라. 소리를 듣는 능력이 바로 이퀄라이저 사용의 가장 중요한 바탕이다.

아래의 사진은 인터넷에 흔하게 올라와있는 EQ차트이다. 이러한 차트는 이해를 돕기위해 소개하는 수준을 제외하면 믿지 않는 것이 좋다. 내용의 곡해가 상당부분 존재하기 때문이다.

4.2. 위상변이

또, 특정 주파수를 너무 과하게 증폭하거나 감쇠시키는 경우, 위상변이 현상이 발생한다.

아래 사진은 킥 드럼의 파형인데, 왼쪽이 아무것도 하지 않은 원본 파형이고, 오른쪽은 80Hz 대역에 Q(Bandwidth)값 1.0에 각각 16dB를 증폭/감쇠한 후의 소리의 파형을 나타낸 것이다.

증폭(Boost)

감쇄(Cut)

사진을 보면 알 수 있듯, 감쇠보다는 부스트가 훨씬 더 위상변이가 크게 일어난다는 것을 확인할 수 있을 것이다. 과유불급이라고, 이퀄라이저를 사용하여 과하게 조정할 시 이렇듯 원래의 소리를 크게 왜곡시키므로 적절한 사용이 필요하다. 1~3dB 조정하는 것으로는 그다지 큰 문제를 일으키지는 않으나, 6dB 정도까지 조절하는 등 큰 폭의 이퀄라이징은 위상변이를 일으키면서 의도와는 다른 소리를 만들어낼 수 있으므로 주의하는 것이 좋다.

만약 자신이 믹싱을 하고 있다고 가정하면, 킥 드럼 소스가 킥 드럼 내부의 소리(Kick In), 외부의 소리(Kick Out) 두 가지가 주어졌다. 그런데, Kick Out의 소리가 마음에 들지 않아 저렇게 심하게 증폭을 시킨 후 두 소리를 같이 재생하면 어떻게 되겠는가? 당연히 킥 드럼의 소리는 원본과 크게 달라질 것이고 위상 변이로 인하여 여러가지 배음 왜곡효과가 일어나게 될 것이다. 즉, 킥 드럼의 소리만 망가지는 것이 아니라 당신의 믹싱 전체가 크게 망가질 수 있으므로 위상변이가 일어나지 않을 만큼만 조절하는 것이 좋다. 이것을 고려하지 않는다면, 분명히 믹싱 후반부에 가면 갈 수록 원하던 소리에 다가가기는 커녕 오히려 퇴보하게 될 것이다. 소리를 아무리 마음대로 다룰 수 있다고 한들, 절제할 필요가 있는 것이다.

4.3. 합성 임피던스에 의한 의도치 않은 주파수 응답 왜곡

조합되는 기기간 합성 임피던스로 인해 주파수 응답 왜곡이 발생하는 현상이 있다. 합성 임피던스는 소스기기 또는 앰프[11]의 출력 임피던스와 스피커나 헤드폰, 이어폰 등과 같은 리시버의 임피던스의 합으로 나타나는데, 합성 임피던스에 따라 주파수 응답에서 왜곡이 발생하여 소리가 변화하는 현상이다. 간단히 요약하면 같은 이어폰이더라도 꽂히는 스마트폰 마다 다른 임피던스를 가지기 때문에 조합에 따라 다른 소리가 나온다고 이해하면 쉽다. 이러한 현상 때문에 조합에 따라 원하는 타겟에 맞추기 위해선 모두 다른 이퀄라이저 프리셋이 요구됨을 알 수 있다. 심지어 몇몇 소스기기들은 기본 튜닝부터 주파수 응답이 착색된 채 출시 되는 점 까지 고려 한다면 더욱 머리 아파지는 요소다. 때문에 이퀄라이저 프리셋에는 정답이란 없으며 인터넷에서 흔히 배포되는 프리셋들을 이러한 합성 임피던스가 고려되지 않은 엉터리 EQ인 경우가 상당히 많기 때문에 주의를 요한다.

이 문제를 회피 하기 위해선 기본적으로 출력 임피던스가 매우 낮은 소스기기나 앰프를 사용함으로써 해결 할 수 있다.[12]

5. 이퀄라이저 프로그램

5.1. 윈도우 프로그램

Equalizer APO : 오픈소스 프로그램이고 PEQ, GEQ 등 있을 기능은 다 있으며 사용법도 크게 어렵지 않아 흔히 쓰인다.

5.2. 모바일 앱

모바일 이퀄라이저 앱의 경우 크게 뮤직 플레이어 등의 관련 프로그램의 기능으로 제공되는 경우, 이퀄라이저가 메인인 경우로 나뉠 수 있다.

제공하는 방식은 크게 베이스 강화 등의 이펙터, GEQ, PEQ, Convolution으로 나뉠 수 있는데, 무료 이퀄라이저 앱 중에서는 루팅하지 않으면 설치가 귀찮은 Viper4Android, Rootless JamesDSP를 제외하면 Convolution 혹은 PEQ가 제공되는 경우가 없다시피하고, 무료 뮤직 플레이어 중에서도 하이비 뮤직, 피오 뮤직 말고는 없다시피하다.

유료 앱 중엔 뉴트론 플레이어, USB Audio Player Pro 등이 PEQ를 지원하며, 대부분의 앱이 GEQ를 지원한다.

[1] 음향시스템이 없던 시절에도 소리의 재생 방법은 있었다. 배우는 직접 스크린을 보면서 싱크를 맞추어 연기했고 악단 역시 지휘자가 영상 싱크를 보면서 화면의 상황에 맞게 직접 연주를 지휘하는 등, 이런식으로 영화관 내부에서 실시간으로 연기,연주를 하면서 음향 시스템의 부재를 해결했다. [2] 오늘날의 룸 어쿠스틱{공간의 특성으로 인해 발생하는 비정상적인 왜곡현상(정재파 등)을 바로 잡는 것} 튜닝과 건축음향학의 발전에 이바지 한 인물이다 [3] 원래 기존의 이퀄라이저들은 조정할 경우 설정한 주파수 이외의 다른 주파수에도 영향을 주게 된다. 그러나, 그가 설계한 이퀄라이저는 정확히 설정한 주파수에만 영향을 주는 전혀 새로운 방식이었다. [4] 파라메트릭 이퀄라이저 항목에 설명되어있다. [5] Pultec의 EQP-1A, MEQ-5가 여기에 속한다. [6] 예를 들어 300Hz를 증폭한다고 노브를 돌렸을 경우, 300Hz 이외의 주파수들을 감쇠시키는 것이다. 이렇게 할 경우 증폭 없이 300Hz의 소리가 상대적으로 큰 것처럼 느끼게 되며, 실제로 이러한 방식이 안들리는 대역을 액티브 이퀄라이저를 통해 억지로 증폭하는 것보다 마스킹 효과 같은 것들을 피하는데 많은 도움을 준다. [7] Pultec의 EQP-1A 이퀄라이저가 여기에 속한다. [8] 주파수 대역폭의 영향범위 [9] 여기서는 현재 이퀄라이저로 입력되고 있는 소리 신호의 주파수 성분을 분석하여 나타내는 역할을 한다. [10] 대부분의 소리는 기본음 주파수에 곱하기 2,3,4 등의 정수배의 배음 주파수들이 존재한다. [11] mp3플레이어나 스마트폰 등에도 앰프가 내장 되어 있다. [12] 예컨대 아이폰 4의 출력 임피던스는 0.97Ω으로 포터블 기기치곤 매우 낮은 출력 임피던스를 가지므로 합성 임피던스에 의한 낮은 왜곡율을 기대 할 수 있다.