[Microphone]마이크로폰 사운드 회절(Sound Diffraction)

 

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마이크로폰에 의한 회절(Diffraction)

회절이란 소리나 빛의 파동이 방해를 받아 틀어지는 현상을 말 합니다. 마이크로폰으로 소리의 압력(음압, SPL)을 측정할 때 주파수에 따라 마이크로폰의 영향이 달라 집니다. 측정 시 이러한 요소를 고려해야 정밀한 측정이 가능 해집니다.

 

 

 

저주파(Low Frequency)에서의 회절

 

100Hz에서 소리의 파장(Wavelength) 길이는 약 3.4m 입니다. 1/2 인치 마이크로폰의 직경은 약 12.5mm로 이는 약 270배 정도 파장보다 작습니다. 즉, 음장(Sound field)에서 마이크로폰은 작은 물체로 인식되어 회절이 거의 발생하지 않습니다. 

 

 

 

 

 

고주파(High Frequency)에서의 회절

 

20kHz에서 소리의 파장(Wavelength) 길이는 약 17mm 입니다. 이는 1/2인치 마이크로폰의 직경과 유사합니다. 해당 주파수에서는 음장은 마이크로폰의 방해를 받고 위 그림과 같이 회절이 발생하게 됩니다. 즉, 실제보다 큰 음압이 발생하게 됩니다. 

 

 

 

 

 

주파수 변화에 회절 효과

 

위 그림은 동일 음압으로 소리가 진행되어도 주파수에 따라 측정값이 변화하는 과정을 보여 줍니다. 주파수가 증가함에 따라 하단의 이미지를 통해 회절(Diffraction)이 발생함을 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

마이크로폰 각도에 따른 회절(Diffraction)

위 그림은 음원(Sound Source)가 마이크로폰에 90도 위치에서 나올 경우의 주파수 응답입니다. 저주파에서는 마이크로폰으로 들어오는 압력에서 회절이 거의 없기 때문에 Flat한 형태를 보여 줍니다. 약 20kHz 구간에서 회절이 발생하면서 음압에 변화가 생기고 그 뒤로는 음압이 빠르게 떨어집니다. 

 

음압이 떨어지는 이유는 다이아프램에 들어오는 음압이 고주파에서 파장이 짧기 때문에 상쇄되어 들어오기 때문입니다. 

 

 

위 그림과 같이 20kHz 영역에서 45도만 마이크로폰을 이동해서 배치했을 경우 회절이 6dB로 크게 감소하였음을 알 수 있습니다. 동일한 이유로 90도인 경우 회절 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 90도에서는 회절의 영향이 최대 2dB 정도만 발생하였습니다. 

 

 

 

 

방향성(Directionality)

 

앞서 각 음원과 마이크로폰과의 각도에 따른 회절의 변화를 보았습니다. 이러한 회절의 변화를 통해 아래 그림과 같이 방향성을 알수 있게 됩니다. 

 

아래 그림에서 볼 수 있듯이 저주파의 경우 모든 방향에서 동일하게 값을 유지하고 고주파에서는 각도에 따라 값이 빠르게 감소 함을 알 수 있습니다.