0. 음향 시스템을 사용하면 볼륨을 올려가면 갑자기 '삐'하는 소리가 나서 깜짝 놀라 다시 볼륨을 줄이는 경험은 누구나 다 해 보았을 것이다. 이것을 하울링(howling) 또는 명음(singing)이라고 한다. 하울링은 마이크의 음량을 너무 올리거나 스피커 앞에 마이크를 둔 경우에 발생되는 소리로서, 이것이 지속되면 스피커와 앰프 등 음향기기가 파손되게 된다. 음성 시스템의 설계의 상당 부분은 하울링과의 전쟁이라고 해도 과언이 아니다. 마이크와 스피커가 같은 공간에서 존재하는 음향 시스템에서는 이러한 문제가 생긴다. 음향 시스템의 하울링을 최소화하는 방법에 대해서 설명한다.
1. 하울링 음향 시스템의 하울링은 스피커와 마이크가 같은 실내에 있으므로 마이크→앰프→스피커→마이크의 루프에서 발진이 생기는 현상이다. 음량을 올리기 위해서 증폭기의 이득을 올려 가면 루프 이득이 1. 루프 위상이 0이 되는 주파수에서 하울링이 생기고, 발진 음이 생겨서 확성 불능 상태가 된다. 이러한 상태가 되면 시스템은 순식간에 최대 파워 상태가 되어 파손되게 된다. 하울링을 억제하여 안전하게 확성하는 것은 음향 시스템에서 가장 중요한 것이다. 하울링이 일어나지 않게 하기 위해서는 스피커로부터 마이크로 입사되는 음을 적게 하면 되지만, 음량을 올리면 반드시 하울링이 생기므로 어느 정도의 음량까지 올릴 수 있는가가 음향 시스템의 안정성의 성능을 좌우한다. 가정용 스피커는 음질을 중시하여 설계되고 있는 데 비하여, 음향 시스템용 스피커는 하울링에 대한 안정성이나 명료성을 중시하여 설계된다. 피드백의 구조는 그림과 같이 복잡하지만, 어느 특정 주파수가 공명하여 계속적으로 울리는 것이다. 피드백은 음원(마이크)가 감지하기 쉬운 주파수 음을 픽업하여 그것이 무한 루프로 계속 재생되어 생기는 것이다.
2. 하울링 주파수 8∼16kHz 대역과 16∼62Hz대역의 피드백은 거의 생기지 않으므로 이 주파수 범위는 제일 나중에 체크해도 된다. 대부분의 다이나믹 마이크는 구조상 2kHz에 공진 주파수가 존재한다. 그러나 2kHz는 음성의 명료도에 가장 중요한 주파수 대역이고, 하울링을 방지하기 위하여 대역을 차단하면 문제가 생기므로 곤란해진다. 한편, 리본 마이크(예를 들면 Beyer M260)는 공진 주파수를 고역에 설정하여 2kHz 대역의 하울링을 방지하고 있다. 콘덴서 마이크는 공진 주파수가 8kHz 부근이므로 2kHz 대역의 하울링이 일어나지 않지만,고역이 하울링을 방지하기위해서는 고음역을 약간차단하면된다.
0. 하울링의 억제 방법 하울링을 방지하기 위해서는 전기 회로와 음장을 포함한 전체 시스템을 고려해야 하며, 일반적인 대책은 다음과 같다. 피드백은 특정 주파수가 원인이므로 전기적 또는 음향적으로 제거할 수 있다. 피드백을 제거하는 가장 일반적인 방법은 그래픽 이퀄라이저를 사용하는 것이다. 하울링이 생기기 시작하는 주파수 대역을 이퀄라이저로 낮추면 된다. 9∼15 밴드의 그래픽 이퀄라이저를 사용하면 낮은 주파수 범위의 특성이 변하므로, 이퀄라이저의 슬라이더를 너무 가변시키면 음색이 변해버리므로 주의해야 한다. 더 좋은 방법은 31밴드의 좁은 대역폭의 이퀄라이저 또는 노치 필터(notch filter)로 사용하는 것이다. 이것은 10밴드 이퀄라이저와 조정하는 방법은 마찬가지지만, 영향을 미치는 주파수의 폭이 좁으므로 음색의 변화를 최소화 하면서 하울링을 억제할 수 있다. 또 대역폭 또는 Q 제어와 조합하여 레벨을 제어하면서 예상되는 주파수를 낮추어 가는 방법이나 파라메트릭 이퀄라이저를 사용할 수도 있다. 이상의 해결책은 어느 주파수가 울리는가를 결정하는 것은 듣는 사람의 청감에 달려 있다. 이것은 다른 주파수의 대역을 선택해 버릴 수도 있다는 의미이다. 따라서 오디오 스펙트럼을 시간적으로 모니터 하면서 조정하는 것도 좋은 방법이다. 음향적으로 해결하면 보다 간단하게 해결할 수 있다. 이것은 스피커의 위치를 바꾸거나 마이크를 다른 방향으로 향하게 하는 방법이다. 피드백은 반사된 음이 시스템으로 다시 입력되어 생기는 것이다. 이것을 막으면 피드백의 문제는 최소한으로 억제할 수 있다. 이러한 방법을 몇가지 소개한다.
a. 피드백을 일으키는 마이크의 음량을 올리려면 마이크의 이득을 올린다.이것은 마이크와 음원을 가깝게 하면 된다. 또 악기의 가장 콘 소리가 나오는 부분에 마이크를 세팅하면 된다. 예를 들어 기타를 빅업할 경우에 브리지보다 사운드 홀쪽이 더큰신호를 픽업할수가 있다.
b. 마이크는 절대로 스피커를 향하지 않도록 한다. 왜냐하면 피드백이 일어나기 쉽기 때문이다. 메인 스피커는 항상 무대 마이크의 전방에 설치하여 가능한 한 떨어뜨려 놓는다.
c. 지향성 마이크를 사용한다. 마이크에는 특정한 픽업 패턴이 있으며, 단일 지향성 마이크는 마이크 뒤에서 입사하는 음은 거의 픽업하지 않으며, 마이크 앞 방향에서 입사한 음많을 픽업하므로 피드백을 최소화 할 수 있다. 지향성 마이크는 홀이나 극장에서 PA용으로 확성해서 사용하는 경우에 하울링을 억제하는 효과가 있다. 스프커에서의 직접음이나 무대에서 생기는 반사음을 효과적으로 감소시키고 하울링이 생기지 않도록 지향성 마이크를 사용된다. 마이크와 스피커의 배치에 따라서는 하이퍼 카디오이드가 가장 좋은 형태이고, 무지향성 마이크를 사용한 경우와 비교하여 4∼6dB의 하울링 개선 효과를 얻을 수 있다. 보통 카디오이드 패턴은 주 음원에 대해서 180。방향에 필요없는 음원이 있는 경우에 사용된다.
d. 같은 종류의 마이크를 사용한다. 사슬의 가장 약한 부분에 맞추어서 연쇄 반응이 일어나는 것과 같이, 다른 종류의 마이크를 여러개 설치하면 성능이 좋지 않은 마이크의 픽업에 의해 피드백이 일어나면 연쇄 반응을 일으킨다. 따라서 가능한 한 마이크의 종류를 같은 것을 사용한다.
e. 다이렉트 박스로 픽업한다. 다이렉트 박스는 앰프로부터 라인 레벨 신호를 직접 믹서에 보내는 변압기이다. 이 장치는 보통 인밸런스의 고 임피던스 신호를 바란스의 저 임피던스 신호를 변환한다. 또 접촉형 픽업 앰프는 피아노나 기타 등의 음향 악기로부터 보다 큰 이득을 얻기 위하여 사용한다.
f. 마이크의 수는 가능한한 적게 한다. 마이크의 수를 늘리면 피드백이 일으키지 않고 올릴수 있는 이득이 줄어든다. 일반적으로 무대에서는 여러사람이 동시에 연주할 경우에는 여러개의 마이크를 동시에 사용하는 경우 많다. 그러나 사용하는 마이크수를 늘려가면 하울링이 일어나기쉽다.똑같은 레벨로 열려있는 마이크의 개수가 배가되면 하울링 마진이 3dB씩 떨어진다.
g. 마이크의 배후에 스피커를 설치한다. 플로어 마이크를 사용하는 경우는 단일 지향성이나 초지향성 마이크를 사용하고, 마이크의 끝이 스피커의 중심을 향하도록 각도를 잡는다. 이것은 스피커로부터의 축력이 마이크에 픽업되는 소리를 최소로 하기 위해서이다.
h. 주파수 특성이 평탄한 마이크를 사용한다. 마이크의 주파수 특성이 불규칙하면 평탄한 특성의 마이크보다 피드백이 일어나기 쉽다.또한,음향기기의 주파수 특성을 평탄하게 보정한다. 특히 마이크나 스피커는 특성이 좋은것을 사용한다.이것은 전송주파수 특성에 peak가 있으면, 그주파수에서 하울링이 생기기 때문이다. 따라서 실내의 전송특성도 평탄해야한다.
I. 무대부분에 흡음성의 재료를 배치한다.카페트나 다른 흡음성의 소재를 벽에부착하여 음의반사를 최소한으로한다. j 실내의 잔향시간을 가능한 한 짧게 하여 반사음을 적게 한다. 또, 스피커로부터 방사된 음향 에너지를 흡음률이 높은 객석을 향하도록 한다.