[음향]Fliter(필터)에 대해

저번에는 EQ에 관해서 정리해봤습니다.

이번에는 Filter 종류와 Filter에 대해서 알아보도록하겠습니다.

 

필터는 어디서 부터 나왔을까요?

우리가 synthesizer(신디사이저) 역사를 보면 처음에 나온것은 가산 합성법입니다.

(가산 합성법 OSC를 통해 Sine wave를 추가하여 소리를 만드는 방식)

 

여기서 한가지 문제가 발생합니다.

가산 합성법 소리를 추가해서 소리를 합성하는 방식이기때문에 OSC가 추가적으로 필요합니다.

이것을 조금더 효율적으로 하기위해서 감산 합성 방식의 synthesizer(신디사이저가) 나왔습니다.

감산 합성 방식은 즉, OSC에서 발진한 소리를 특정 주파수 대역을 깎아 소리를 만드는 것입니다.

즉 여기서 특정 주파수 대역을 깍아주는 부분이 필터 입니다.

Filter 구동 방식으로 Cutoff Frequency 이 지점부터 Filter가 작동하게 됩니다.

또한 Filter는 이 지점으로부터 기울기(polo : 폴)에 따라 조금더 넓은 범위에서 작동하겠습니다.

(synthesizer에서는 폴값이라고 부릅니다.)

이 내용은 종류를 말하고 마지막에 설명하겠습니다.

이제부터 대표적인 필터 5종류를 알려드리겠습니다.

Low Pass Filter(High Cut Filter, LPF)

낮은(Low) 주파수를 통과(pass)시키는 Filter입니다.

고음역대 주파수를 컷해주 저주파소리를 내보는 필터입니다.

다른 말로하면 저음역대는 내보내지만 고음역대를 없애기 때문에 High Cut Filter라고도 부릅니다.

 

High Pass Filter(Low Cut Filter, HPF)

높은(High) 주파수를 통과(pass)시키는 Filter입니다.

저음역대 주파수를 컷해주고 고음역대소리를 내보는 필터입니다.

다른 말로하면 고음역대를 내보재니만 저음역대를 없애기 때문에 Low Cut Filter라고도 부릅니다.

 

Band Pass Filter(BPF)

특정 주파수 대역 사이의 주파수들만 통과 시키는 필터입니다.

통과하는 주파수 대역을 통과 대역(Passband)라고 하며

통과 대역의 너비(폭)를 대역폭(Bandwidth)라고 합니다.

즉 해당 대역의 주파수만 통과 시키고 그 이하 이상 주파수를 제거하는 Filter입니다.

이 경우는 라디오나 전화 소리같은 주파수 대역이 한정된 사운드를 만들수 있고 특정 주파수를 강조할때 많이들 사용합니다.

 

Band reject Filter(BRF, 밴드 리젝트 필터)

특정 주파수 대역 사이의 주파수를 제거해주는 필터입니다.

제거되는 주파수를 StopBand라고 하며, Band pass Filter의 Pass Band와는 반대 개념입니다.

모양을 자세하게 보시면 Band reject Filter는 LPF와 HPF 필터가 두개의 필터 있는 모양입니다.

즉 이하의 소리와 이상의 소리를 통과 시켜주는 필터입니다.

 

Notch Filter(NF)

Band pass Filter의 일종입니다. Notch Filter가 있습니다.

보통은 Band reject Filter보다 Stopband의 대역폭이 좁습니다.

 

기울기(폴)

종류에 대해 설명하기전 Frequency Cutting이 특정 주파수를 기준으로 이루어져

이 기준이 되는 특정 주파수를 Cutoff Frequency라고 부른다고 했습니다. 

여기서 오해하기 쉬운 것이

'필터는 Cutoff를 기준으로 딱 직사각형 형태로 시작되는걸까?' 라는 생각을 할수 있습니다.

하지만 그렇지 않습니다.

 

사실 이상적인 필터들은 Cutoff Frequency 가 정의하는 범위 이외의

주파수를 전혀 통과 시키지 않습니다. 

그렇다면 실제로는 어떤 식으로 작동하는지 알려드리겠습니다. Low Pass Filter 로 예를 들어보겠습니다.

a : 소리가 0dB에서 점점 깎이기 시작하는 지점

b : 소리가 3dB만큼 깎여서 Gain 값이 - 3dB이 된 지점의 주파수

c : 소리가 완전히 깎여서 아예 들리지 않게 된 지점의 주파수 입니다.

여기서 Cutoff는 대부분은 c라고 생각하기 쉽겠지만

사실은 b가 Cutoff 입니다.

즉 Low/High pass Filter에서 Cutoff 주파수는 -3dB만큼 깎여나간 지점의 주파수를 의미합니다.

Cutoff 주파수보다 많은 주파수가 통과하고 있다는 것을 알아둬야 합니다.

보통 Filter에 대해 언급할 때는 편의상 Cutoff를 기준으로 pass/cut 이 이루어진다고 말합니다.

 

(A : -12dB/OCT)

(B : - 24dB/OCT)

(C : -48dB/OCT)

주파수 차단 특성의 단위는 dB/OCT로, OCT는 옥타브를 의미합니다.

1옥타브 당 몇 dB 깎이는지를 표현해 주는 단위라고 말할수 있습니다.

(1 OCT 올라갈 때마다 주파수가 두 배가 됩니다)

A의 경우는 1옥타브가 올라갈 대마다 -12dB 만큼 깍이고,

B의 경우 1옥타브 올라갈 때마다 -24dB만큼 깍인다고 이해시면 됩니다.

HPF 의 경우는 반대로 1옥타브 내려갈 때마다(주파수가 반으로 줄어들 때마다) 해당 숫자만큼 깎이게 되겠습니다.

숫자 클수록 더 정교하게 깍인다고 보시면됩니다.

주파수 차단 특성을 표현할 때 폴이라는 단위를 사용하기도 하는데

(이 경우는 신디사이저에서 많이 사용합니다)

1 polo 6dB입니다. 즉 -12 dB/OCT 2폴을 의미하고 -24dB/OCT는 4폴을 의미합니다.

마지막으로 알아둬야 할 개념은 Resonance입니다. 

Cutoff Frequency 기준으로 하여 그 주변의 주파수 대역을 부스트 시킴으로써 포인트를 주는것을 말합니다.

즉 강조 시키는것을 의미합니다.

Cutoff Frequency주파수의 위치에 따라 다양한 효과를 줄 수 있습니다.