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이퀄라이저

이퀄라이저주파수 대역별로 여러가지 다양한 필터를 조합하여 소리의 톤 조절을 할 수 있도록 만들어진 장비이다.

이퀄라이저의 최초의 사용은 전화선을 통한 목소리의 전달에서 송신 측에서 전송한 소리와 수신측에서 받은 소리의 차이를 보정하기 위해 사용되기 시작한 것이 그 시초이다. 그 당시의 신호 전송에서는 로우 임피던스에서 출력하여 하이 임피던스로 입력하지 않고 입출력 임피던스를 모두 600옴으로 매칭하여 사용하였기 때문에 임피던스의 영향에서 소리의 대역폭이 감소하여 소리의 하이와 로우가 깍이는 현상이 발생했기 때문에 이퀄라이저를 사용하여 감쇄된 하이와 로우를 다시 되살리는 것에 사용하였다.

이퀄라이저의 기본적인 사용 방식

음색 조정

Musical EQ

이퀄라이저의 뜻은 Equal1) 해주는 장치라는 뜻이다.

이러한 관점으로 볼 때 이퀄라이저는 원래 실제의 악기 소리마이크프리앰프를 통해 녹음되는 소리의 차이를 귀로 듣고 분석하여 원래 의도한 소리와 동일하게 톤을 조정하는 것이 가장 기본적인 사용 방법이다.

예전의 마이크프리앰프는 성능이 부족하여 실제의 소리가 그대로 재현되지 않았고 장비의 대역폭의 제한으로 인해 저음역대와 고음역대의 정보가 매우 부족하게 들어오는 경우가 많았다. 따라서 초창기의 이퀄라이저들은 이러한 부족한 저음역대와 부족한 고음역대의 정보를 복원할 목적으로 Bass 와 Treble 의 2밴드 이퀄라이저로 시작되었다.

음색 수정

Surgical EQ

이퀄라이저가 발전하여 회로가 점점 정교해짐에 따라, 이퀄라이저를 통해서 소리의 원하지 않는 특정 구간만을 효과적으로 제거하거나, 저음역대나 고음역대의 노이즈를 제거하는 것이 가능해짐에 따라 이퀄라이저를 원하지 않는 요소들을 수정하는 것에도 사용하기 시작했다. 이러한 방식의 이퀄라이저 사용은 API 사의 이퀄라이저가 해당 대역의 Gain을 크게 높히거나 크게 줄일수록 필터가 날카롭게 좁아지는 Propotional Q 방식을 도입함으로써 사용되기 시작했다.



이퀄라이저의 타입

다이내믹 이퀄라이저

다이내믹 이퀄라이저이퀄라이저컴프레서의 기능을 융합하여, 해당 대역에 신호가 있을 때 동적으로 이퀄라이저 동작을 하도록 만들어진 시그널 프로세서이다.

기본적으로 다이내믹 이퀄라이저와 멀티 밴드 컴프레서는 사실상 같은 것이지만, 멀티 밴드 컴프레서의 경우는 사용 방법이 컴프레서에 가깝고, 다이내믹 이퀄라이저는 이러한 사용 방법을 좀 더 이퀄라이저의 사용 방법에 가깝게 변형시킨 경우에 해당한다.

다이내믹 이퀄라이저는 해당 대역에 신호가 있을 때에만 동작하기 때문에, Corrective 이퀄라이저로 사용하기 매우 유리한 점이 많다.


그래픽 이퀄라이저

그래픽 이퀄라이저는 각각의 주파수 대역을 세분화 하여 작은 페이더/슬라이더를 통해 각각의 주파수 대역의 레벨을 조정함으로써 소리를 조정하는 장비이다.

주로 출력에서 스피커주파수 반응 등을 튜닝하기 위해 사용하는 경우가 많다.

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Klark teknik의 DN360 그래픽 이퀄라이저/WRAP>

<WRAP centeralign box>{{음향:hardware:outboard:equalizer:pasted:20220113-035515.png|
Klark teknik DN360과 디자인이 유사한 Waves GEQ

Proportional-Q EQ

Constant-Q EQ

Interpolating EQ

Interpolationg EQ가 도입되기 이전에는 6dB이상의 부스트나 컷을 권장하지 않았으나, Interpolationg EQ가 도입되면서 그 이상의 부스트나 컷도 가능하다.

Constant-Q EQ

Interpolating EQ

리니어 페이즈 이퀄라이저

Linear phase Equalizer

디지털 이퀄라이저 설계에서 사용되는 필터 알고리즘을 FIR 필터 알고리즘을 사용함으로써 위상 왜곡이 발생하지 않도록 만들어진 이퀄라이저를 말한다. 다만, 청감상 더 좋은 쪽은 아날로그 필터 설계를 본따 알고리즘을 만든 IIR 필터2)가 더 좋다.3) 따라서 리니어 페이즈 이퀄라이저위상 왜곡이 발생하지 말아야 할 경우4)에만 사용하는 것이 좋다.

파라메트릭 이퀄라이저

다양한 필터 뱅크의 파라미터를 조절하여 소리의 톤을 조정하는 장치. 그래픽 이퀄라이저가 많은 수의 필터가 고정되어 있으면서 레벨만 조정 가능한 것에 비하여 파라메트릭 이퀄라이저는 몇개의 필터들을 가지고 필터의 다양한 파라미터를 조절하여 사용한다. 주로 채널에서 소리의 톤을 조정하기 위해 사용하는 경우가 많다.

패시브 파라메트릭 이퀄라이저의 원조라고 볼 수 있는 Pulteq-EQ


Filter Type

Shelving type

셸빙 필터는 특정 주파수 이상 또는 이하의 영역에 대한 게인 조절을 수행합니다. 이것은 주로 저음 또는 고음을 부각하거나 억제하는 데 사용됩니다. 저음 셸빙 필터는 저음을 부각하거나 감소시킬 때 사용되며, 고음 셸빙 필터는 고음을 부각하거나 감소시킬 때 사용됩니다.



Peaking type

Peaking 필터는 특정 주파수 대역을 선택하여 해당 주파수에서 음량을 증가 또는 감소시키는 필터입니다. 이것은 특정 주파수를 강조하거나 억제하는 데 사용됩니다. 일반적으로 중점 주파수, 퀄리티 팩터(Q), 그리고 게인(Gain)을 조절하여 사용합니다.



Bandpass type

밴드패스 필터는 특정 주파수 대역을 선택하여 해당 주파수 대역을 강조하고 나머지 주파수를 억제하는 필터입니다. 주로 특정 주파수 영역을 강조하기 위해 사용됩니다.

Lowpass type

로우패스 필터는 선택한 주파수 이상의 모든 주파수를 통과시키고 선택한 주파수 이하의 주파수를 억제합니다. 고음을 제거하거나 저음을 강조하는 데 사용됩니다.


HightPass type

하이패스 필터는 선택한 주파수 이하의 모든 주파수를 통과시키고 선택한 주파수 이상의 주파수를 억제합니다. 저음을 제거하거나 고음을 강조하는 데 사용됩니다.



디지털 필터

디지털 필터의 일반적인 내용인 파라미터나 Type은 아날로그 필터와 동일하다. 하지만 디지털 필터는 동작 방식에 따라 크게 두가지로 나뉘게 된다.

FIR filter

Finite Impulse Response Filter

필터의 설계상 각 주파수의 탭에 대하여 각기 따로 연산해야 하므로 레이턴시가 필연적으로 발생하며, 탭의 갯수가 늘어날 수록 레이턴시가 점점 늘어난다. 위상 왜곡이 발생하지 않기 때문에 Linear 필터 설계가 가능하다.

FIR 필터에 임펄스 신호를 입력하였을 때 출력 반응이 유한하다.(그래서 Finite Impulse Response라는 이름이 붙었다.)

IIR filter

Infiite Impulse Response Filter

아날로그 필터의 설계를 그대로 디지털로 적용하는 방식의 필터이다. 아래에 있는 그림들처럼 Butterworth 나 Elliptic 등의 아날로그 소자 설계를 바탕으로 디지털 알고리즘으로 적용하여 사용하게 된다.

필터의 설계 자체는 각 주파수 탭에 따른 기반이 아니고 모든 주파수 데이터에 대해 동일한 함수를 거치게 되므로 레이턴시 측면에서 매우 유리하고, 빠르게 동작한다.

FIR 필터에 임펄스 신호를 입력하였을 때, 결과로 나오는 출력 반응이 무한하게 반복된다. 피드백이 있기 때문이다. (그래서 Infinite impulse Response라는 이름이 붙었다.)

일반적인 디지털 이퀄라이저필터 설계에 많이 사용된다.

Butterworth 의 IIR 알고리즘

2Pole filter의 IIR 알고리즘

2Pole filter의 아날로그 회로

1)
Equal : 동일함
2)
natural phase
3)
왜냐면 자연계의 모든 주파수 특성은 위상이 변하는 것이 자연스럽기 때문이다. 특히 FIR 필터 알고리즘을 저역 주파수에서 사용할 경우에는 Pre-Ringing 이라는 원음을 크게 왜곡 시키는 현상이 일어난다.
4)
예를 들면 특정 주파수 성분만 제거하여도 원래의 소리 특성을 유지해야 할 때
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음향/signal_processor/equalizer/start.1680666668.txt.gz · 마지막으로 수정됨: 2023/04/05 저자 정승환