Comb Filtering

Mark as In Progress

정의

원음 신호에 Time

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Delay가 발생한 동일한 복제 신호가 더해지면서 특정

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Frequency - Hz (주파수) 대역들이 주기적으로 상쇄되거나 증폭되어

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Frequency Response 곡선이 머리빗 모양을 띄는 현상 혹은 그 Signal Processing Filter이다.

설명

1930년대 통신망과 영화 동시 녹음 현장에서 Microphone 두 대에 들어오는 소리의 도달 시간차로 인해 처음 인지된 물리적 왜곡 현상이다. 아날로그 발전 이후에는 이 Delay time을 의도적으로 미세하게 조절하여

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Flanger나

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Chorus 같은 특수 효과를 만드는 핵심 알고리즘으로 정립되었다.

원음 신호와 Delayed된 신호의

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Phase - φ (위상)가 겹치는 곳은 소리가 증폭되고 Phase가 완전히 뒤집는 곳은 소리가 사라지는 Interference 현상이 Frequency Spectrum 전반에 걸쳐 일정한 간격으로 무한히 발생한다. 현업 Audio Pipeline에서는 동시녹음시 반드시 위상정렬을 확인하여 이 Filtering 현상으로 인한 Tone 왜곡을 물리적으로 방지하는 것이 가장 기초적인 원칙이다.

원리

Time Delay 복제

원음 신호를 Millisecond 단위로 미세하게 지연시킨 뒤 다시 원래의 Signal Path에 합산하여 물리적인 파동 Interference 환경을 인위적으로 조성한다.

Constructive Interference 증폭

두 파형의 Phase가 정확히 360도 배수로 일치하는 특정 주파수 대역에서는 에너지가 수학적으로 완벽하게 더해져 원래보다 최대 6 dB까지 진폭 레벨이 커진다.

Destructive Interference 소멸

Delayed Signal의 Phase가 원본과 정확히 180도 배수로 엇갈리는 주파수 대역에서는 양과 음의 Acustic Energy가 맹렬히 충돌하여 해당 대역의 소리가 완벽하게 0으로 소멸하는

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Notch Filter 현상이 발생한다.

Harmonic Distortion 발생

상쇄와 증폭이 번갈아 일어나는 주파수 간격이 기본 Delay Time의 역수에 비례하여 일정한 빗살 간격으로 나타나며 이로 인해 원래 악기가 가진 고유의

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Harmonics (배음) 구조가 훼손되고 차가운 금속성 질감이 덧입혀진다.

구조

Feedforward Comb Filter 수학 연산식

y[n] = x[n] + \alpha x[n-K]

예시

Drum Multi-mic Phase Alignment

Snare Drum을 녹음할 때 Top

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Microphone과 Bottom 마이크의 물리적 거리 차이로 인해 필연적으로 Millisecond 단위의 도달 시간 Delay가 발생한다. 이를 그대로 Mixing Bus에 합치면 Interference 현상이 발생하여 Snare 특유의 알맹이 있는 타격감이 파괴되므로

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Digital Audio Workstation - DAW 내부에서 두 트랙의 파형 시작점을 Sample 단위로 완벽하게 당겨 정렬하거나 Phase Invert 스위치를 조작하여 상쇄를 물리적으로 해결한다.

Flanger 변조 사운드 디자인

Guitar Sound Design 과정에서 원본 신호에 극도로 짧은 Delayed Signal을 병렬로 더하고

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Low Frequency Oscillator - LFO를 이용해 그 Delay Time을 끊임없이 요동치게 구동한다. 빗살 무늬 모양의 뾰족한 상쇄 대역이 Frequency Spectrum 위를 좌우로 거칠게 쓸고 지나가면서 제트기 엔진이 날아가는 듯한 강렬하고 사이키델릭한 Flanger 사운드를 창출하는 필수 파이프라인이다.

Live Room Acoustic 환경 제어

Monitor Speaker에서 일차적으로 방사된 Direct Sound와 Control Room 뒷벽 콘크리트에 부딪혀 수 Millisecond 늦게 Engineer의 청각에 도달하는 반사음이 좁은 공간 내부에서 결합한다. 이 현상으로 인해 모니터링 환경의 전체 주파수 응답 곡선이 심각하게 왜곡되므로 뒷벽에 Bass Trap이나 고밀도 흡음재를 설치하여 반사음 에너지를 소멸시켜 정확한 믹싱 레퍼런스를 현업에서 확보한다.

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