밑에 계시되어 있는 근접효과와 여러 마이크 종류들에 관한 글을 읽던 중, 근접효과의 원인이 되는 다이어프레임과 마이크 캡슐 디자인 방식에 관한 이론적인 배경이 도움이 될 것 같아서 오디오가이 님의 허락을 받고 Pressure & Pressure Gradient마이크에 관한 내용을 몇자 적어보려고 합니다.
모든 마이크는 크게 두가지 방식 즉 Pressure마이크와 Pressure Gradient마이크로 나눌 수 있습니다. 그 외의 마이크들은 이 두가지 방식이 혼합되어 만들어진 방식이라고 할 수 있습니다.

Pressure 마이크는 그야말로 주위의 기압이 변화하는 데에 따라 동작하는 마이크 입니다. 이 마이크를 설명하면서 저의 교수 Geoff Martin은 간단한 기압계와 동일하다고 설명하였습니다. 큰 커피나 분유 캔에 탄력이 좋은 고무등으로 뚜껑을 만들어 덮어놓고 그곳에 조그만 연필이나 필기도구를 붙여 놓습니다. 그러면 그 필기도구는 캔이 만들어질 때의 기압과 현재 기압이 달라지면 그 차이에 따라서 상태를 표시하게 될 것입니다.
Pressure 마이크도 이러한 원리를 적용합니다. 마이크의 캡슐(편이상 캡슐이라고 부르겠습니다)이 만들어질때의 Diaphrame에 의해 밀봉된 내부의 기압과 외부의 기압이 차이가 생기면 그것에 따라 반응을 하는 것이지요. 이러한 방식은 음원과  마이크 캡슐과 무관하게 동작합니다. 다시말하자면 마이크 Diaphrame과 반대방향에 음원이 있다고 하여도,  음원에서 발생한 음압이 마이크 캡슐 주위의 압력에 미치는 영향은 동일하기 때문입니다. 이러한 특성을 Omni-Directional 무지향 마이크라고 하지요. Pressure마이크는 모두 무지향 마이크라고 말할 수 있습니다. 하지만 모든 무지향 마이크가 Pressure마이크 인 것은 아니지요.

Pressure Gradient마이크는 Pressure와는 달리 Diaphrame을 전후로 하는 Pressure의 차이를 감지하는 마이크 입니다. Pressure마이크가 Diaphrame을 하나의 캔과 같은 구조로 밀봉하였다면 Pressure Gradient마이크는 Diaphrame이 자유롭게 웁직일수 있도록 매달려 있으면서 개방되어있는 구조를 가지고 있습니다. 가장 대표적으로 생각해볼 수 있는 마이크는 리본 마이크 입니다. 리본 마이크의 구조를 생각해보신다면 쉽게 Pressure Gradient 마이크를 떠올리실 수 있을 실 겁니다.
이 마이크는 음원의 위치에 따라서 Diaphrame의 움직임이 크게 달라집니다. 잘 아시는데로 정면에서는 +, 측면에서는 Diaphrame의 옆면을 따라서 온 신호가 Diaphrame전, 후로 같이 도달하기 때문에 움직임이 없어서 0, 뒷면에선 - 신호를 만들어냅니다. 흔히 알려진 Bi-Directional양방향성 마이크의 특성을 가지지요. 하지만 역시 모든 Pressure Gradient마이크는 양지향성이라고 할 수있지만 모든 양지향성 마이크가 Pressure Gradient마이크인 것은 아닙니다.

다른 모든 마이크특성, 예를 들면 Cardioid, Hyper-Cardioid, Sub-Cardioid등은 이 Pressure성분(앞으로 P로 표시)과 Pressure Gradient(앞으로 PG라고 표시)의 성분의 조합으로 만들어집니다.  만약 P와 PG의 성분이 1:1로 같다면 마이크의 지향특성은 Cardioid가 됩니다. 이 마이크는, 그러므로, P의 특성과 PG의 특성을 모두 반반씩 가지게 됩니다. 일반적인 마이크 지향성의 공식은 다음과 같습니다.

A*Pressure + (1-A)*Pressure Gradient*Cos(a)
a = 마이크로의 음원의 입사각.

위의 마이크의 지향성과 P&PG와의 상관관계에 대한 내용은 아래의 참고문헌들을 참고하시기 바랍니다.

처음에 우리가 화두로 삼았던 근접효과에 대해 이제 얘기해보아야할 것 같습니다. 결론 부터 말하자면 근접효과는 PG에만 있다는 것입니다. 그렇기 때문에 순수한 PG방식을 채택하는 어떠한 양방향성 마이크에서 가장 근접효과가 크게 나타납니다. 상대적으로 Cardioid단일 지향 마이크가 근접효과가 적은 것은 그 안에 PG성분이 양방향 마이크 보다 적기 때문입니다.
PG마이크에 아주 낮은 주파수의 신호를 공급한다고 가정해보겠습니다. 만약 그것이 DC와 같다면 마이크의 Diaphrame은 뒤로 움직인체로 고정되어서 다시 앞으로 오지 않을 것입니다. 주파수가 점점 커진다고 가정해보겠습니다. 초 저역에서는 마이크의 Diaphrame보다 주파수의 파장이 훨씬 크기때문에 앞뒤로 도달하는 시간이 거이 같아서 생성된 음압만큼의 신호가 만들어지지 않습니다. 주파수가 점점 커질 수록 +6dB/octave의 곡선을 그리면서 신호가 잘 받아들여집니다. 하지만 그 주파수가 너무커지면 다시 Diaphrame의 앞뒤로 도달하는 신호가 같아져서 또 신호가 없어집니다. 이러한 PG성분의 순수한 주파수 반응을 살펴보면 마치 comb filter의 그것과 흡사한 모양을 가집니다. 마이크를 제작하는 회사들은 첫번째로 줄어들기 시작하는 포인트가 가청주파수보다도 더 큰 (즉, 적어도 20kHz이상) 주파수가 되게끔 디자인을 합니다. 문제는 +6dB/octave를 가지는 특성입니다. 이것을 해결해주기 위해 밑에서 장선생님께서 설명해주신 것 처럼 자체의 공진 주파수를 로우 대역에 가지게 하기도 하고 또는 회로상에서 보정해주기도 합니다.
그러면 무엇이 문제란 말인가? 라고 물으시는 분들이 있을 지도 모르겠습니다. 문제는 이러한 PG마이크들이 음원과의 거리가 가까와 지면 마치 P마이크처럼  동작한다는 것입니다. 역제곱 법칙에 의해서 음원에서 거리가 멀어지면 그 에너지는 역제곱으로 줄어듭니다. 만약 음원과 Diaphrame과의 거리가 가깝다고 가정해보겠습니다. 1cm정도만 된다고 가정해도 Diaphrame의 뒤로 가는 신호 경로는 두배에서 4배가 될 수도 있습니다. 그정도 거리라면 신호의 에너지는 4배에서 16배가 줄어들게됩니다. 이렇게 되면 마이크는 DIaphrame에서의 기압변화만 주로 받아들이게 됩니다. 즉, P마이크 처럼 동작하게 된다는 얘기죠. 거리가 점점 멀어질 수록 PG마이크의 특성이 살아나지만 가까운 거리에서는 P마이크 처럼 동작한다는 것이죠. PG에서만 있던 +6dB/octave를 개선하기 위한 공진 주파수나 회로상의 개선이 P마이크의 특성을 가지게 됨에 따라 로우 주파수를 크게 해주는 효과를 가져오게 되는 것이죠. 이것이 근접효과(Proximity Effect)입니다.

대부분의 멀티 패턴 마이크는 두개의 마이크를 결합해 놓은 형태입니다.두개의 Cardioid 마이크가 반대방향으로 모두 켜지게 되면 마치 Omni무지향 마이크의 지향 특성을 가질 수 있게 됩니다. 하지만 이 마이크는 PG마이크 2개를 이용하여 만들어진 패턴 이기 때문에 근접효과를 가지지요. P마이크의 특성을 제대로 살릴 수 없게됩니다.

많은 내용을 단숨에 적다보니 오히려 혼돈만 가져오고 있는 지 걱정이됩니다. 저역시 아직 공부하는 학생이고 아직 완전히 아는 것이 없기 때문에 배웠던 내용들만 중심으로 적었습니다. 마이크를 쓰시는데 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바램입니다.

이러한 P와 PG의 특성이 Stereo Mic Technique에도 그대로 적용되기 때문에
(예를 들면 AB를 하는데 있어 멀티 패턴 마이크 2개를 Omni로 놓고 사용하여도 엄밀한 AB의 특성을 가져올 수 없게 됩니다.) 관심있으신분은 아래의 링크의 글을 참고하셔도 좋을 듯 합니다.

Reference:
Tonmeister Technology - Michael Dickreiter
Sound Engineering HandBook - John Woram
http://www.tonmeister.ca/main/textbook/electroacoustics/07.html