A Guide to Audio Signal Chains and Gain Staging

시그널 체인/시그널플로우(signal chains/signal flow)는 믹싱, 레코딩, 라이브 음향에서 오디오 신호가 여러 기기, 프로세서, 플러그인을 거치는 순서를 의미합니다. 이는 음질 최적화, 노이즈 최소화, 효과의 논리적 적용을 위해 필수적으로 고려해야 할 요소입니다.

• 소스는 마이크, 악기, 신디사이저와 같은 소리의 근원지입니다.

• 프리앰프(pre-amp)는 소스에서 나오는 신호의 음량을 증폭하고 조절하는 장치입니다.

• 프로세서는 이퀄라이저, 컴프레서, 디스토션, 모듈레이션 등의 신호 처리 장치로, 원음의 특성을 변형하는 데 사용됩니다.

• 이펙터는 리버브, 딜레이, 코러스처럼 음원에 공간감이나 에코 같은 특수 효과를 더하는 장치입니다.

시그널 체인의 순서

1. 우선 게인 스테이징을 통해 소스를 위한 헤드룸을 확보합니다.

2. 이후 신호를 다음 순서로 처리합니다.

   1. 프리앰프로 약한 신호를 증폭합니다.

   2. 하이패스 필터로 불필요한 저음역대를 제거합니다.

   3. 컴프레서나 게이트 같은 다이내믹 프로세서를 적용합니다.

   4. 이퀄라이저를 사용합니다.

   5. 코러스, 플랜저, 페이저 등의 모듈레이션 이펙트를 적용합니다.

   6. 딜레이, 리버브 등의 시간 기반 이펙트를 적용합니다.

   7. 앰프 시뮬레이터, 이미저 등을 적용합니다.

3. 이후 마스터/버스 트랙에서 맥시마이저/리미터 등을 사용합니다.

이러한 가이드라인은 하나의 참고 기준으로 받아들여야 합니다. 음악은 결국 예술이므로 항상 엄격하게 따를 필요는 없습니다.

Gain Staging in Modern Music Production

게인 스테이징(gain staging)이란 모든 과정에서 신호의 음량을 적절하게 관리하는 것을 말합니다. 이는 최적의 음질을 유지하고 왜곡을 방지하며, 헤드룸을 안전하게 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

• 모든 신호는 0 dBFS를 초과하지 않도록 해야 합니다. 이 수준을 넘으면 소리가 왜곡됩니다.

• 플러그인이 또는 장치의 성능에 최적화된 음량이 고려되어야 합니다. 예를 들어, 대부분의 아날로그 에뮬레이터는 -18 dBFS RMS에서 가장 이상적인 성능을 보입니다.

• 마스터 트랙은 -6 dBFS로 시작합니다.

• 다음은 실제 게인 스테이징을 수행하기 위한 가이드라인입니다:

  1. 입력 게인의 피크를 -12~-6 dBFS로 설정합니다.

  2. 모든 트랙의 페이더를 0 dB에서 시작합니다.

     • 개별 트랙을 -6~-12 dB에서 -6 dBFS 사이로 시작합니다.

     • 버스 트랙은 -12~-6 dBFS RMS 범위 내에 시작합니다.

데시벨과 데시벨 풀 스케일, RMS

데시벨(decibel)은 음압 레벨(SPL, Sound Pressure Level)과 신호 강도(signal intensity)를 측정하기 위한 단위입니다.

• dBFS, deciBel Full Scale는 클리핑 현상이 발생하지 않는 최대 음압을 기준으로한 단위입니다. 예를 들어, 클리핑이 4 db에서 발생한다면 -6 dBFS는 2 db에 해당합니다.

• RMS, Root Mean Square는 시간에 따른 음압의 평균값을 측정하는 단위입니다—피크값만 나타내는 것이 아니라 실제 청취자가 체감하는 음량, 그 에너지의 향상성을 더 정확하게 반영합니다.

  • 일반적으로 RMS를 계산하기 위한 시간값으로 300 ms를 사용합니다.

사운드 엔지니어링에서 헤드룸(headroom)은 사운드 시스템이 기준 출력 음량을 초과했을 때 클리핑 현상 없이 원래의 파형을 유지할 수 있는 여유 범위를 의미합니다.

결국, 믹스는 각 트랙의 게인 스테이징을 통해 설정된 이상적인 레벨을 기반으로 여러 음향 프로세스를 거쳐 최종 완성됩니다.

Mastering Chain: Final Touch to Your Mixing

마스터 트랙 체인은 음악 제작의 최종 단계에서 전체적인 사운드를 완성하는 중요한 과정입니다. 이 섹션에서는 다양한 오디오 장치에서의 재생을 고려한 주파수 조정, 음압 레벨 관리, 스테레오 이미징, 그리고 서브베이스 처리와 같은 핵심적인 마스터링 기법들을 다룹니다.

• 보급형 이어폰(애플 이어팟, 삼성 이어버드 등)은 드라이버의 물리적 한계로 인해 중저음역대가 변형됩니다. 이러한 특성을 보정하기 위해 최종적으로 사운드 시스템에 대한 최적화를 수행해야합니다.

  • 2-5 kHz 대역을 증폭하여 음성의 명료도를 개선합니다.

  • 200-500 Hz 대역을 감소시켜 과도한 저음을 제거합니다.

  • 대부분의 이어폰은 60 Hz 미만의 서브베이스를 재생할 때 큰 불안정성을 보입니다. 해당 영역의 복잡성은 재생에서 오류와 변형을 가져옵니다. 따라서 기타, 보컬 등 서브베이스가 불필요한 모든 악기에는 하이패스 필터를 적용합니다.

• 내 믹스와 다른 믹스 간의 전반적인 음압 차이를 비교하기 위해 Loudness Penalty Analyzer 등을 활용할 수 있습니다.

  • 그외에도 maximizer, final limiter 등의 도구를 사용할 수 있습니다.

• 킥이나 베이스의 스테레오는 대부분 불안정성을 초래하므로, 150 Hz 미만의 영역은 모노로 처리합니다.

• 스테레오 요소들은 헤드룸을 쉽게 초과할 수 있습니다. 따라서 각 요소가 마스터 트랙에서의 스테레오 헤드룸에 미치는 영향을 분석하고 교정해야 합니다.

마스터 트랙의 시그널 체인 순서

• 보급형 이어폰(애플 이어팟, 삼성 이어버드 등)은 드라이버의 물리적 한계로 인해 중저음역대가 변형됩니다. 이러한 특성을 보정하기 위해 최종적으로 사운드 시스템에 대한 최적화를 수행해야합니다.

  • 2-5 kHz 대역을 증폭하여 음성의 명료도를 개선합니다.

  • 200-500 Hz 대역을 감소시켜 과도한 저음을 제거합니다.

  • 대부분의 이어폰은 60 Hz 미만의 서브베이스를 재생할 때 큰 불안정성을 보입니다. 해당 영역의 복잡성은 재생에서 오류와 변형을 가져옵니다. 따라서 기타, 보컬 등 서브베이스가 불필요한 모든 악기에는 하이패스 필터를 적용합니다.

• 내 믹스와 다른 믹스 간의 전반적인 음압 차이를 비교하기 위해 Loudness Penalty Analyzer 등을 활용할 수 있습니다.

  • 그외에도 maximizer, final limiter 등의 도구를 사용할 수 있습니다.

• 킥이나 베이스의 스테레오는 대부분 불안정성을 초래하므로, 150 Hz 미만의 영역은 모노로 처리합니다.

• 스테레오 요소들은 헤드룸을 쉽게 초과할 수 있습니다. 따라서 각 요소가 마스터 트랙에서의 스테레오 헤드룸에 미치는 영향을 분석하고 교정해야 합니다.