Speaker 이야기(1)

   

요새는 음원이 Analog (음반, tape), digital (CD, computer, Bluetooth)등인데
점점 digital의 비중이 많아집니다. 이미 Digital이 대중화 되어있습니다.
그러나 우리 귀에 들리는 소리는 Analog 파동이므로 전기 신호를
마지막으로 analog 소리로 바꾸어 주는 speaker는 정말 중요합니다.

(1) 음원 (2)Amp (3)Speaker 다 중요합니다. 그리고 음질에 미치는 영향은
(1) + (2) + (3)이 아니라 (1) x (2) x (3) 입니다.
셋 다 좋아야지 하나라도 나쁘면 전체가 다 나빠진다는 말입니다.
쉽게 생각해서 셋 중 하나만 없어도 소리를 들을 수가 없습니다.
가장 나쁜 것의 영향을 가장 많이 받습니다. (참 – 나)

나도 그렇게 생각했지만, 앰프를 스피카보다 더 중요하게 생각하는 경향이 있는데
엄밀히 말하면 Speaker가 훨씬 더 중요합니다.
앰프의 질은 어느 정도 평준화가 되어있는데(부품 평준)
스피카는 품질의 평준화가 아직도 어려운듯합니다.
그리고 앞으로도 어려운 듯 보입니다.
그래서 Speaker에 따라 음질 차이가 매우 크고, 스피카 통(Box, Enclosure)도
스피카의 중요한 부품이어서 이에 따른 음의 차이가 아주 큽니다.
그리고 스피카의 구경의 크기에 따라 재현할 수 있는 음의 높이(진동수의 범위)가 매우 다릅니다.

악기도 고음을 내는 악기 저음을 내는 악기가 있고
같은 고양이과 동물이라도 고양이 울음소리는 소프라노 인데
사자의 포효는 강력한 베이스인 것과 같습니다.

다른 예를 들면 큰북의 지름은 대략 80cm-140cm(31-55인치) 인데
스피카는 가장 큰 것이 대략 18인치 입니다.
물체는 소리를 내는 진동 면적이 클수록 낮은 음 내는데 큰북의 면적은 큰 스피카의 약 4배가 넘습니다.
그러니까 아무리 큰 speaker라도 큰북의 낮은 음을 정확하게 재현할 수 없다는 말입니다.
Amp가 북 소리를 speaker에 보내주었다 합시다.
사람의 경우 아주 낮은 음의 노래를 듣고 따라 부르려면 한두 옥타브 높여 노래를 따라 부르는 데 …

speaker는 그럴 수 없으니 그냥 북소리의 기본 진동은 작고 2,,4배 harmonics(배진동) 소리를 내게 됩니다.
그래서 speaker로 큰 북소리 같은 아주 낮고 큰 음을 들을 때,
예를 들면 1812년 서곡의 대포소리, Finlandia 등의 낮은 음을 들을 때 뭔가 답답함을 느끼게 됩니다.
아주 낮은 기본 진동이 손상되고 배진동 만 들리기 때문이라고 생각합니다.
사람은 북소리가 뭔가 부족한 것 같지만 북소리는 북소리라고 느끼게 됩니다.
아주 큰 Speaker 만들기 어려우니 어쩔 수 없습니다. 그냥 참습니다.

그러면 speaker가 큰 것이 좋으냐 하면 그렇지 못합니다.
사자는 고양이의 소프라노 울음소리를 내지 못하는 것과 같습니다.
큰 Speaker는 고음을 잘 못 내니까 작은 Speaker가 필요합니다.
그래서
Woofer 저음 : 큰 speaker/driver
Mid range 중간음: 5 인치 내외의 speaker/driver
Tweeter 고음 : 2 인치 내외의 작은 speaker/driver
보통 세 종류의 Speaker가 필요하게 됩니다.
세 개를 사용하면 3 Way Speaker system
두 개를 사용하면 2 Way Speaker system이 됩니다.

“Head phone으로 들으면 저음, 중음, 고음 다 잘 나오는데 무슨 소리입니까?“
그것은 마치 주사기 피스톤을 천천히 누르면 주사기를 통해 나오는 물은 센 압력으로 나오지만
만일 그 주사기 피스톤을 대야의 물속에서 천천히 누르면 주사기의 물은 다 옆으로 퍼지고
대야의 저쪽에는 아무 영향이 없는 것과 같습니다.
귀에 바로 대고 저음을 들으면 들리지만 조금만 떨어져도 저음이 흩어져서 안 들린다는 말입니다.
고음은 한 방향으로 잘 들리고 멀리 갑니다. 이것을 고음의 지향성(혹은 방향성)이라고 합니다.

그리고 세 개의 speaker에 똑 같은 음을 보내주면 각 speaker가 제 기능을 못하니까
각 스피커에 보내는 음을 저음, 중음, 고음으로 나누어 보내는데 이 역할을 하는
회로를 crossover 회로라 합니다.
다음 그림은 간단한 Crossover 회로와 speaker의 주파수의 범위입니다.

세 개의 speaker에서 나오는 소리를 합치면 다음과 같은 그림이 됩니다.
사람은 합하여진 소리로 음악을 듣습니다.

주파수 범위가 겹치는 Transition Area에서는 두 speaker의 음이 겹쳐서 소리가 커집니다.
Crossover circuit의 역할은 음의 분배 입니다.

그리고 중음(Mid range)과 고음(Tweeter) speaker에 음량의 균형을 조절하기 위한
음량조절(감소) 장치(L-Pad)를 추가합니다.
저음에 비해 중음 고음이 균형이 맞지 않게 크면 자연스러운 음이 되지 않고 피곤합니다.
harmonics의 배음이 자연음 과 비율이 맞지 않기 때문입니다.
L-pad를 사용하여 음색의 균형을 귀로 들어서 조정합니다.
이렇게 Crossover를 설치하면 3 Way Speaker System은 완성됩니다.

대략 다음과 같은 모습이 됩니다.
똑 같은 것 두 개가 한 쌍이 되어 (정통) Hi-Fi Speaker system 이 됩니다.
이런 모습이 아닌 Speaker는 거의 다 저가 저 품질의 Speaker 입니다.

Speaker 도 쉽지 않습니다.
그런데 Speaker는 이것이 끝이 아닙니다.
Speaker Box는 훨씬 더 어려운 문제를 가지고 있습니다.
(참 어렵습니다.)

생활 속의 물리학(진동, 파동, 전기) 입니다.
그래도 양자역학 이야기 보다는 좀 더 쉽게 이해되지 않을까요?

       

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