필수 오디오 필터 가이드 : 하이패스, 로우패스 및 밴드패스 필터 사용 방법

NI 의 글(Essential audio filters guide: How to use high-pass, low-pass, and band-pass filters)를 옮긴다. 아래는 원문 링크

https://blog.native-instruments.com/audio-filters-guide/

Essential audio filters guide: How to use high-pass, low-pass, and band-pass filters | Native Instruments Blog

 

전자음악 제작과 믹싱의 가장 기본적인 구성 요소 중 하나는 필터이다. 오디오 필터는 소리신호를 특정한 방식으로 조작하는 처리 기술로, 오디오 신호의 주파수 응답을 수정하거나 음색이나 질감을 변경하여 원치 않는 노이즈나 아티팩트를 제거하거나 오디오의 특정 측면을 강화하는 데 사용된다. 필터는 이퀄라이저뿐만 아니라 시뮬레이터와 샘플러에서도 등장한다. 필터는 어디에나 존재하지만, 사용하기 위해서는 그 작동 방식을 알고 각 목적에 가장 적합한 필터를 알아야 한다.

 

우리는 다양한 종류의 필터를 살펴보고, 그들의 사용 방법을 알아보며 때로는 혼동스러울 수 있는 용어를 설명하겠다. 이 과정에서 이러한 다양한 필터가 어떻게 사용되며 사용된 소리에 어떤 영향을 미치는지에 대한 몇 가지 예시를 살펴보게 될 것이다.

 

What is an audio filter?

오디오 필터는 오디오 신호의 주파수 특성을 조절하는 장비나 소프트웨어이다. 필터의 기본 아이디어는 이름 그대로 특정 주파수를 걸러내거나 다른 주파수를 허용하는 것이다. 오디오 필터를 사용하여 특정 주파수나 밴드라 불리는 전체 주파수 그룹을 걸러낼 수 있다.

 

저역 통과 필터(Low-pass filter), 고역 통과 필터(High-pass filter), 밴드 패스 필터(Band-pass filter), 노치 필터(Notch filter)등 다양한 종류의 오디오 필터가 있다. 각 필터 유형마다 고유한 특성이 있으며 오디오 처리에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 이러한 필터들은 iZotope Neutron과 같은 필터 플러그인을 통해 접근할 수 있다.

 

What is a low-pass filter?

로우패스 필터는 저주파 신호가 통과하도록 하지만 고주파 신호를 차단하거나 약화시키는 유형의 오디오 필터이다. 다른 말로 하면, 로우패스 필터는 저주파를 통과 시키고 고주파를 차단 하거나 걸러 낸다.

 

이러한 필터링이 일어나는 지점을 컷오프(Cutoff)라고 하며 시작 주파수로 지정된다. 이 주파수 이상의 것들을 얼마나 뾰족하게 필터링 하는지를 슬로프(Slope)라고 하며, 때로는 곡선(Curve)라고도 한다. 이것은 더 점진적이거나 더 심한 컷오프를 가능하게 하는 기울기로, 일반적으로 "데시벨 당 옥타브"를 나타내는 dB/oct로 지정된다. 이것은 주파수 스펙트럼(옥타브로 측정된) 전체에서 게인레벨(데시벨로 측정된)을 얼마나 뾰족하게 감소시키는지를 설명한다.

 

대부분의 필터는 6의 배수로 증가하는 dB/oct의 증가분 단위로 작동하며 각 증가분마다 두배로 증가한다. 이것이 어떻게 작용하는지 들어보자. 여기서는 KONTAKT 라이브러리인 THE ATTIC에서 만든 시냅사이저 멜로디이다. 이 라이브러리에는 고전적인 오래된 Korg 아날로그 신스의 샘플 뱅크가 훌륭하게 포함되어 있다.

Samples from a classic Korg analog synth

https://soundcloud.com/nativeinstruments/01-melody-no-filter/s-QqfjYQugnFw

01 Melody No Filter

 

이제 iZotope Neutron을 사용하여 로우패스 필터를 적용해 보겠다.

Low-pass filter in iZotope Neutron

필터의 기울기가 점진적임을 확인 할 수 있다. 2,365 Hz의 컷오프 주파수 이상의 주파수를 부드럽게 차단하고 있다. 이것이 어떻게 들리는 들어보자

https://soundcloud.com/nativeinstruments/02-melody-low-pass-6-db-oct/s-csNPR7Me7au

 

높은 주파수가 존재하지만 감소되었다는 것을 들을 수 있다. 고역은 감소되었지만 완전히 제거되지는 않았다. 이로써 6 dB/oct 필터가 믹스에서 다른 요소에 공간을 만들고 모든 것을 제거하지 않을때 유용한 상황에 적합하다는 것을 알 수 있다.

 

다음으로, 필터의 다음 증가분인 12 dB/oct를 살펴보겠다.

12 dB/oct low-pass filter in Neutron

기울기가 더 가파르게 나타나며, 이를 듣기로도 약간 다르게 인식된다. 2,365 Hz 이상의 주파수에서 더 많은 게인을 차단하는 것을 들을 수 있다.

https://soundcloud.com/nativeinstruments/03-melody-low-pass-12-db-oct/s-1kDnP9VPPdy

03 Melody Low - Pass 12 DB Oct

24 dB/oct 필터로 변경할 때 얼마나 변화하는지 들어보자.

https://soundcloud.com/nativeinstruments/04-melody-low-pass-24-db-oct/s-mSdsTXIVhZT

04 Melody Low - Pass 24 DB Oct

48 dB/oct의 기울기에 도달했을 때, 컷오프에서 매우 급격한 하강을 볼 수 있다. 이는 컷오프 이상의 주파수 중 상당한 부분을 제거하고 그 차이를 들을 수 있다.

48 dB/oct low-pass filter in Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/05-melody-low-pass-48-db-oct/s-1WzSM4dHx3a

05 Melody Low - Pass 48 DB Oct

 

What is a high-pass filter?

하이패스 필터는 고주파 신호가 통과하도록 하지만 저주파 신호를 차단하거나 약화시키는 유형의 오디오 필터이다. 하이패스 필터는 저주파수를 차단하는 데 유용하기 때문에 때때로 로우컷(low cut)이라고도 불리며, 로우패스 필터가 때로는 하이컷(High cut)이라고 불리기도 한다.

 

우리는 KONTAKT 라이브러리 MODULAR ICONS를 사용하여 이 베이스 시퀀스를 만들었다. 이 라이브러리는 아날로그 모듈러 시스템에서 파생된 웨이브폼과 샘플을 사용한다.

 

이제 203 Hz의 컷오프를 설정하고 6 dB/oct의 하이패스 필터를 사용하여 그 아래의 주파수를 차단하는 경우 어떤 일이 발생하는지 들어보자

High-pass filter in iZotope Neutron

그리고 이것이 어떻게 들리는지 들어보자. 로우패스 필터와 유사하게, 낮은 주파수로 갈수록 점진적으로 하강하여 더 많이 차단되는 것을 볼 수 있다.

https://soundcloud.com/nativeinstruments/06-bass-high-pass-6-db-oct/s-4NivwmxnNJK

06 Bass High - Pass 6 DB Oct

 

우리가 증가분을 따라 진행함에 따라, 컷오프가 더 공격적으로 변화하는 것을 볼 수 있다.

12 dB/oct high-pass filter in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/07-bass-high-pass-12-db-oct/s-FDXaPcVdNil

07 Bass High - Pass 12 DB Oct

 

각각의 새로운 필터 단계마다 저주파 소리가 점점 줄어드는 것을 듣게 된다.

24 dB/oct high-pass filter in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/08-bass-high-pass-24-db-oct/s-ssgyJeMyliH

08 Bass High - Pass 24 DB Oct

 

더 가파른 기울기는 신디사이저에서 듣는 필터와 더 비슷한 소리를 내게 된다.

48 dB/oct high-pass filter in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/09-bass-high-pass-48-db-oct/s-oUldLoiozwq

09 Bass High - Pass 48 DB Oct

 

48 dB/oct의 기울기에 도달했을 때, 203 Hz의 컷오프 아래의 주파수를 거의 들을 수 없게 된다. 우리는 이 소리를 컷오프 포인트 위의 주파수로만 격리시켰으며, 컷오프 포인트를 더 높게 이동하면 상승하는 만큼 강력하게 차단될 것이다.

 

What is a band-pass filter?

밴드패스 필터는 특정 주파수 범위(또는 밴드로도 알려짐)를 통과시키면서 이 범위 아래 및 위의 주파수를 차단하는 유형의 오디오 필터이다. 이는 오디오 신호에서 특정 주파수 범위를 격리하거나, 특정 주파수 범위를 부스팅하거나 감소하여 소리의 음색 특성을 형성하는 데 유용할 수 있다.

 

밴드패스 필터를 사용할 때는 하이패스 및 로우패스 주파수를 모두 사용하여 특정 범위의 소리를 선택하는 방법으로 생각하는 것이 도움이 된다.

 

이것이 밴드패스 필터의 모습이다.

Band-pass filter in iZotope Neutron

튜토리얼 초반에 사용한 멜로디를 필터 없이 다시 들어보자. 그런 다음, 같은 멜로디에 밴드패스 필터가 어떻게 작동하는지에 대한 예시를 들어보자.

https://soundcloud.com/nativeinstruments/01-melody-no-filter/s-QqfjYQugnFw

01 Melody No Filter

https://soundcloud.com/nativeinstruments/10-melody-band-pass/s-2BEzKlRXG6E

10 Melody Band - Pass

 

고주파수와 저주파수 모두 차단되어 들리는 것을 들을 수 있다. 이 효과는 오래된 전화기를 통해 듣는 것과 매우 유사한 소리다. 이는 초기 전화기가 더 낮은 대역폭을 가지고 있어서 좁은 주파수 그룹을 전달했었기 때문이다.

 

What is a band-stop filter?

로우패스의 반대는 하이패스인 것처럼, 밴드패스의 반대는 밴드스톱이다. 밴드스톱 필터는 모든 것을 통과시키되, 제거할 주파수 범위를 선택하는 필터이다. 이는 shelf EQ 모양과 비슷하지만 목표나 중심 주파수 주변의 주파수 그룹에 초점을 맞춘다. 어떤 모습인지 보고 원래의 필터되지 않은 멜로디와 비교하여 어떻게 들리는지 들어보자.

Band-stop filter in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/01-melody-no-filter/s-QqfjYQugnFw

01 Melody No Filter

https://soundcloud.com/nativeinstruments/11-melody-band-stop/s-8NuHjtQDnFL

11 Melody Band - Stop

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What is a notch filter?

노치 필터는 특정 주파수를 제거하거나 줄이는 필터이다. 이는 밴드스톱 필터와 유사하지만 정확하게 즉정된 주파수에 초점을 맞춘다. 때로는 프로듀서나 믹스 엔지니어들이 "수술적인" 이퀄라이징을 언급하기도 하는데, 이는 주파수를 매우 신중하게 제거하거나 줄이면서 다른 주파수를 보존하는 것을 의미한다. 이 작업은 노치 필터를 사용하여 수행된다.

 

이것이 notch 필터라고 불리는 이유는 목표 주파수에서 주파수 응답에 notch 또는 감쇠된 부분을 생성하기 때문이다. 노치 필터는 오디오 신호에 존재할 수 있는 특정 불필요한 주파수나 ringing을 제거하는데 자주 사용된다. 또한 특정 주파수나 주파수 범위를 제거하여 소리의 음색 특성을 형성하는 데에도 사용된다.

 

노치 필터는 특정 주파수를 대상으로 지정할 수 있으면서 주변에 얼마나 많은 다른 주파수가 영향을 받을지 선택할 수 있다. 이는 로우패스와 하이패스 필터에서 언급한 기울기와 유사하다. 하지만 노치 필터는 밴드패스 필터와 유사하게 양 방향의 기울기를 가지며, 이것을 Q factor로 설명한다.

 

Q 팩터 또는 Q는 픽터나 다른 주파수 의존 시스템의 주파수 응답에서 피크 또는 딥의 좁음을 측정하는 지표이다. 이는 필터의 중심 주파수와 필터의 대역폭의 비율로 정의 된다. 높은 Q값은 좁은 피크 또는 딥을 나타내고, 낮은 Q값은 넓은 피크 또는 딥을 나타낸다.

 

이제 노치 필터를 실제로 듣고 보자. 이것은 753 Hz로 설정된 노치 필터이며, 매우 높은 Q 값을 사용하여 매우 좁은 선택을 만든다. 이는 선택한 주파수와 주변의 몇 가지 주파수만을 줄인다.

Notch filter, high Q in iZotope Neutron

이 효과는 매우 미묘하며, 필터링되지 않은 버전과 노치가 줄어든 버전 사이의 차이를 거의 듣기 어렵다.

https://soundcloud.com/nativeinstruments/01-melody-no-filter/s-QqfjYQugnFw

01 Melody No Filter

https://soundcloud.com/nativeinstruments/12-melody-notch-filter-high-q/s-yVSFSqCv2ot

12 Melody Notch Filter, High Q

 

높은 Q 노치 필터는 특정 공명 또는 불쾌한 고조파를 제거하는데 이상적이다. 이는 믹싱과 마스터링에 매우 유용할 수 있다.

 

Q 팩터를 줄이면 노치 필터는 더 넓은 주파수 범위를 커버할 수 있다. 이것은 중간 정도의 Q를 가진 노치로, 이전 버전보다 약간 덜 정밀하다.

Notch filter, medium Q in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/13-melody-notch-filter-medium/s-7wB1krjuRJQ

13 Melody Notch Filter, Medium Q

 

낮은 Q 팩터를 가진 노치 필터는 대상 주파수 주변의 더 넓은 주파수 범위를 차단하며, 이는 밴드스톱과 매우 유사하다. 이것은 더 쉽게 들을 수 있는데, 중앙에서 일부 주파수 영역이 밴드스톱과 마찬가지로 빠져 있는 것을 들을 수 있다.

Notch filter, wide Q in iZotope Neutron

https://soundcloud.com/nativeinstruments/14-melody-notch-filter-low-q/s-sP9eqV3OlBB

14 Melody Notch Filter, Wide Q

 

이러한 필터 유형들은 믹싱에 도움이 되는 도구로 사용되거나 사운드 디자인에서 음색을 창조적으로 형성하는데 유용하다. KONTAKT와 Neutron에서 음악 제작과 믹싱을 위한 다양한 오디오 도구에서 이러한 필터들을 볼 수 있다. 이제 이들이 무엇이며 어떻게 사용되는지 알게 되었다.