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LP의 재생 곡선(equalization curve)

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   LP를 듣다 보면, RIAANAB니 하는 암호 같은 소리를 듣게 마련이다. LP 애호가들에게는 어느 정도 중요한 얘길 수가 있는데, '재생 곡선(equalization curve)'이 무언가인가에 따라 LP를 재생할 때의 소리가 달라질 수 있기 때문이다.
   이것이 왜 중요한지 이 페이지에서 좀 다뤄 보겠다.

0. 레코드 제작 공정

   '재생 곡선'78/45/33회전 레코드 제작 과정과 관계가 있기 때문에, 먼저 33회전 LP 제작 공정을 소개하겠다(약간 부정확할 수도 있으나 개요는 정확하다).

   1. 녹음 ; 보통 high speed reel tape 사용. 스테레오 시대에는 channel이 여럿임.
      * Mercury'Living Presense'RCA'living stereo' 녹음 때는 Left, Center, Right 3채널
         방식을 사용.
      * 당연히 더 많은 채널 숫자를 쓴 경우도 있음. 특히 오페라나 오케스트라 녹음에서 그렇다.

   2. master tape 제작
      * multi-channel을 스테레오(2 채널) 또는 모노용(1 채널)으로 줄임
      * 위의 과정이 바로 mixing. 녹음 각 채널 사이의 비율을 결정하므로, mixing을 다시 하면
         전체적인 음향이 바뀔 수 있음 
      * master tape ; mixing을 마친 tape, 이것을 기반으로 LP''stamper를 제작

   3. cutting/press 과정
      * stamper 만들기 ; LP의 소릿골(groove)을 찍어내려면 금속으로 ''을 만들어야 함
         - 이 과정에서는 'Cutting machine'을 사용
         - LP'반대 모양'으로 새겨진 금속판이 metal stamper
      * pressing
         - 문자 그대로, metal stamper 2(앞뒤면이니까) 사이에 녹은 vinyl 덩어리를 넣어 호떡
           누르듯이 '찍는' 과정
         - vinylPVC(polyvinyl chloride, 염화비닐)을 사용. 다 아는 말이지만 초창기에 나온
            LP들이 근래 나온 것보다 무거운데, 비용 절감을 위해 후에 125g으로 표준화

  여기까지는 왜 '재생 곡선'이 필요한가가 전혀 나오지 않는다. 다음 단락에서 얘기하겠다.

1. '바늘 레코드 재생'에서 왜 '재생 곡선'이 필요한가

   에디슨이 레코드를 만들 무렵에는 '재생 곡선'이란 개념이 전혀 없었다. 하지만 사람들이 소리를 어떤 매체의 표면에 소릿골의 형태로 저장하게 되면서, "어떻게 하면 이 매체의 장점은 살리고 단점을 피할까"하는 연구를 하게 되었는데, 공통적으로 얻은 결론은 다음과 같다.

  1. 저음 영역; 소리가 클 경우 소릿골의 진폭(좌우 또는 상하로 움직이는 정도)이 크다. 바늘에 스트레스를 줄 뿐 아니라, 좌우 방향(lateral) cutting 방식에서는 레코드 표면의 자리를 많이 차지하고, 상하 방향(vertical) cutting 방식에서는 레코드 제작이 어렵다.

  2. 고음 영역; 레코드 표면에 상처가 난 경우 튀는 소리(tick)가 나는데, 이 소리가 녹음한 음악 자체에 비해 너무 크게 들린다.

   이런 문제를 피하기 위해 등장한 해결책이 '재생 곡선'이다. 기본적인 아이디어는 '소릿골을 만들 때는 저음을 줄이고, 고음을 키운다. 재생할 때는 반대로 저음을 키우고 고음을 줄이면 위의 두 문제를 피할 수 있다' 정도로 요약할 수 있겠다. 따라서 cutting기에서 스탬퍼를 만들 때, 녹음된 소리를 그대로 보내지 않고 저음을 줄이고 고음을 키워서 cutting을 한 후, 레코드를 재생할 때는 카트리지에서 오는 신호를 증폭할 때에 거꾸로 저음을 더 증폭하고 고음을 덜 증폭해 스피커로 보내게 된다.

2. 재생 곡선의 모양

   말은 쉽지만, '저음과 고음'을 어느 영역으로 결정하는가, 그리고 얼마나 증폭해야 하는가는 결국에는 경험으로 정해졌다. 레코드를 제작하면서 '이 정도면 소리가 좋구나'라 얻은 느낌으로 여러 수치를 결정한 것이다.
   78
회전 시대에는 전혀 통일이 되지 않았다가, 미국 Columbia1948년 최초의 LP를 낸 이후(나탄 밀스타인 독주, 브루노 발터가 뉴욕 필을 지휘한 멘델스존의 협주곡으로 ML 4001로 발매) 논의가 활발해지고 여러 가지 재생 곡선이 쓰이다가 1954년에야 RCA'New orthophonic' 곡선이 RIAA(Recording Industry Association of America) 곡선으로 채택되었다. 이 후 이 곡선이 유럽에서도 쓰이면서 1960년대 초~중반에서야 완전히 RIAA로 전세계의 LP 재생 곡선이 통일되었다.
   RIAA
재생 곡선의 모양은 아래와 같다. 아래는 '(레코드를 돌릴 때의) 재생 곡선'이므로, 표준인 1000Hz보다 저음을 더 증폭하고 고음은 상대적으로 덜 증폭하도록 나와 있음에 주의해야 한다. 가청 주파수 20~20,000 Hz의 어느 구간에서 어떻게 되는지가 잘 보인다. 표준을 1,000Hz 부근으로 놓은 것은, 사람의 귀가 이 주파수에서 가장 예민하기 때문이다.

   이론적으로는 위의 점선으로 정의하지만, 실제 포노 이퀄라이저를 만들 때는 실선의 부드러운 곡선을 적용한다.
   
위에 나오는 몇 가지 용어를 설명하면 아래와 같다.

  • lower bass turnover ; 이 주파수 아래에서는 (이론적으로) 더 이상 증폭 수치에 변화가 없음

  • bass turnover ; 이 주파수 아래의 저음은 (이론적으로) 차차로 증폭을 크게 함

  • treble turnover ; 이 주파수 위부터 (이론적으로) 차차로 증폭을 줄여 나감

  • cut at 10kHz ; 10,000 Hz에서, 1,000Hz에 비해 실제 증폭을 덜 하는 정도

  • boost at 50Hz ; 50Hz에서, 1,000Hz에 비해 실제 증폭을 더 하는 정도

  • slope ; 주파수가 2배가 될 때마다(즉 한 옥타브마다) 6 dB만큼 증폭도를 줄인다.

   실제, 여러 가지 다른 곡선들은 위에 나오는 몇 가지 수치들이 다르다(, slope는 모두 같다). 종류는 모두 100가지가 넘는다고 하지만, 중요한 몇 가지만 나열하면 아래와 같다.

  SYSTEM Company Treble turnover Bass turnover Lower bass turnover Cut @ 10 kHz Boost @ 50 Hz
미국 RIAA RCA 2.1215 kHz 500.5 Hz 50.5 Hz 13.6 dB 17 dB
NARTB(=NAB) National Asso. of Broadcasters 1.6 kHz 500 Hz (~60Hz) 16 dB 16 dB
Columbia LP Columbia 1.59 kHz 500 Hz 100 Hz 16 dB 12.5 dB
AES Audio Eng. Society 2.5 kHz 400 Hz ? 12 dB ?
유럽 CCIR - 3.18 kHz 500 Hz 50 Hz 10.5 dB 17 dB
ffrr LP Decca(UK) 3 kHz 500(450) Hz 100 Hz 10.5(11) dB 12.5 dB
EMI LP EMI 2.5 kHz 500 Hz 70 Hz 12 dB 14.5 dB

   무미건조한 숫자만으로는 눈에 잘 들어오지가 않으니 그래프로 대략 그리면 아래와 같다. 정확하지는 않고, RIAA 외의 다른 곡선들도 그냥 1,000Hz'기준'으로 잡았음을 유념하시기 바란다. 여러 곡선의 차이는 대략 100Hz 이하의 저음과 2,000Hz 이상의 고음에서 현저하다는 것이 눈에 잘 보인다.

   RIAA '재생 곡선'의 특징을 요약하면
   

      1. 알려진 곡선 중 저음을 가장 많이 증폭한다.
          Columbia
ffrrRIAA의 차이는 50Hz에서 4.5 dB나 된다.
      2.
고음 쪽은 여러 가지 곡선의 중간 정도이다.
          10,000Hz에서 차이는 최대 ±3 dB 정도다.

   
   
좀 차이가 있다고 해도 RIAA는 당시 미국에서 쓰이던 곡선들의 tolerance 안에 들어왔으며, 이 때문에 표준으로 채택되었다고 한다(1953년 당시 미국에서 만든 LP들은, RIAA 곡선을 안 쓴 것이라도 RIAA 곡선을 적용한 경우 그럭저럭 실제에 가깝게 재생된다는 얘기다).

3. 레코드와 재생 곡선

   레코드를 사서 듣는 입장에서는 어떤 레코드가 어떤 곡선을 적용해서 만들었는가가 중요하다. 자료를 찾아 볼 수 있던 경우를 정리하면 아래와 같다.

  Label 초기 RIAA 전환 비고
미국 Columbia Columbia LP ~1954 * 대체로 ML 49**부터
RCA   1953 * New Orthophonic(1953) = RIAA
* LM
시리얼 중기 이후에 해당
Westminster AES, NAB 1954 * Record에 해당 곡선이 대부분 적혀 있음
유럽 Decca ffrr LP 1955 * London label; Decca LXT보다 약간 일찍
EMI ffrr LP
(EMI LP?)
1955 * ffrr LP; HMV, Columbia 모두 해당
* RIAA; HMV ALP 12**번대 후반,
   Columbia 33CX 13**번대 후반부터

   미국은 RIAA가 가장 빨리 표준화된 만큼, 1954년 이후에 발매된 음반은 거의 RIAA로 보아도 된다(즉 스테레오 음반은 완벽하게 RIAA). 유럽은 좀 골치가 아픈데, 큰 회사들은 대체로 1955~57년 정도까지 RIAA로 바꾼 반면에(즉 스테레오는 거의 100% RIAA) 일부 작은 회사들은 1960년대 초반까지도 RIAA를 채용하지 않았다고 알고 있다. 심지어는 같은 회사 안에서도 프로듀서/엔지니어에 따라 달랐던 경우도 있다고 한다. 일부 유럽 초기 LPffrr LP 외에 CCIR을 사용한 경우가 있다는데 더 이상의 세부 정보는 찾기가 곤란했다.

   실제 어떤 레코드가 non-RIAA란 짐작이 가면, 듣는 입장에서는 먼저 그 레코드에 어떤 곡선을 사용했는가를 알아야 하며, 둘째 증폭 곡선을 수정해야 한다. 첫째도 어렵지만(몇 큰 레코드 회사 외에는 사실상 불가능한 경우도 많다) 후자는 더 어려울 수도 있다. 후자의 경우는 phono preamplifier가 특정 곡선을 뒷받침해 주든지(이런 모델도 있는데 값이 매우 비싸다), 아니면 그래픽 이퀄라이저를 사용하면 된다.
   
그래픽 이퀄라이저를 쓰는 경우 채널 수가 적으면 당연히 큰 효과를 볼 수 없으며, 적어도 12채널 정도는 돼야 세부 조정이 가능할 것이다. 가령 Columbia LP(초창기)RIAA의 차이를 보면 저음 쪽에서는 RIAA5dB까지, 고음 쪽에서는 2.4dB 가량 증폭이 크다. 따라서 Columbia 초기 LP를 들을 때는 곡선 차이에 맞게 그래픽 이퀄라이저의 증폭을 줄여 주면 되는 셈이다(당연히, 1,000Hz 부근은 손대지 않아도 된다).

[ Sources ]

1. RIAA curve
   * 개략 및 역사; http://en.wikipedia.org/wiki/RIAA_equalization
   * 기술적 문제 ; http://www.euronet.nl/~mgw/background/riaa/uk_riaa_background_1.html

2. Other curves
   * Reproduction of 78s records ; SP의 커브 정보도 나와 있는 매우 좋은 페이지
   * Vadlyd phono preamp ; 모든 커브를 지원하는 프리앰프. 심지어는 lateral/vertical cutting 까지도 지원한다. 대단하지만 아마 가격이...

더 자세히    사실 모노랄 LP를 현재의 스테레오 RIAA 커브로 재생할 때 소리가 달라지는 요인은 재생 커브 뿐이 아니다. 모노랄 LP는 몇 예외를 빼고는 거의 '좌우 진동 방식의 소릿골(lateral cut groove)'이며, 스테레오의 45/45 커팅은 수직 방향 진동의 요소까지도 포함하기 때문이다(partly vertical cut groove). 나는 이 분야까지는 모르지만, 수직 방향 커팅의 경우에라도 현재의 스테레오 카트리지로 재생할 때 아주 심하게 왜곡이 일어나지는 않는다고 한다.

(c) 2009~, 이영록 ; 링크는 자유지만, 인용시에는 미리 메일을 주시기 바랍니다.

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Created ; 1st Mar. 2009

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