스피커 과학

작성일 2006-01-06

1) 주파수 부하

'주파수 부하'란 가청주파수 대역을 스피커 유닛에서 재생할 때, 하나의 유닛이 담당하는 주파수 영역을 의미합니다.

주파수 부하가 많으면 유닛이 만드는 소리는 점점 왜곡이 많아집니다. 전대역 주파수를 한개의 유닛에 입력할 것을 예정하고 만들어진 유닛이 풀레인지 유닛입니다. 이 경우에는 유닛의 개성이 재생음에 고스란히 살아납니다. 유닛의 특성은 그대로 오디오의 특성이었고, 오디오 소리의 거의 전부였습니다. 당시에는 오히려 유닛의 특성, 개성이 하나의 재미일 수 있었습니다.
 

모던 멀티웨이 스피커는 '리얼리티의 재현'을 궁극의 목적으로 합니다. 이 때...

가청주파수를 유닛이 담당하기 적절한 범위로 분할 하여 할당할 경우 유닛은 의도한 주파수 영역 내에서 훨씬 왜곡 없는 소리를 내줍니다. 예를 들어 2kHz를 기준으로 그 이상은 고음 트위터, 그 이하는 저음 우퍼로 재생범위를 한정하는 2웨이 시스템의 경우 2kHz이상을 우퍼가 낼 필요가 없어집니다. 마찬가지로 작은 떨판(Diaphragm)을 가지고 있는 트위터가 2kHz 이하의 소리를 낼 필요도 없어집니다.
 

이제 가청주파수 영역을 셋으로 분리하여 각 유닛에 적절히 할당할 경우의 재생음은 더욱 왜곡 없는 편한 소리를 내 줄 수 있다는 사실을 이해할 수 있습니다. 이해하기 쉬운 예를 들어보면, ... 2웨이 스피커에서 우퍼는 저음, 초저음, 그리고 중음대역을 주로 재생합니다. 우퍼유닛은 저음신호로 인하여 앞뒤로 굵은 진폭을 가지고 있는 상태에서 중음신호를 실어 재생합니다. 여기서 나오는 중음은 정숙하게 멈춰있는 유닛에 실린 중음신호와 비교하여 어쩔수 없이 왜곡의 도가 더하게 된다는 사실을 알 수 있습니다.
 

3웨이 시스템이 우퍼와 콘타입 중음유닛으로 되어 있는 경우 중음의 섬세함과 저음의 투명함은 중,저음을 하나의 유닛이 담당하도록 설게된 2웨이 시스템이나, 소위 2.5웨이 시스템에서 보다 나을 수 밖에 없다는 사실을 우리는 이해할 수 있습니다.
 

결론은, ... 주파수 부하가 적어질 수록, 다시 말해 시스템의 웨이 수가 많아질 수록 각 유닛이 내주는 대역별 소리는 보다 덜 왜곡될 수 밖에 없으며, 그럴수록 유닛의 특성이 시스템에 미치는 영향은 적어진다는 것입니다. 그렇게 이루어진 시스템은 리얼리티의 재현에 더욱 다가설 수 있는 것입니다.
 

　
2) 주파수 평탄화

주파수 평탄화에 대하여 오해하시는 분들이 계십니다. 주파수 평탄화라는 것이 지금 재생되는 소리의 주파수스펙트럼을 애널라이저(graphic analyzer)로 출력할 때 전 대역이 평탄하게 보인다는 뜻이 아닙니다. INPUT 과 OUTPUT이 전 주파수대역에 걸쳐 동등한 비율로 재생된다는 뜻입니다. 만일, '1'의 양이 입력되어 '1.5'배가 출력된다면 전 주파수대역에 걸쳐 1배의 소리가 1.5배의 소리로 들려야 한다는 것입니다. 그렇게 재생되는 소리는 특정 영역에서 우리가 듣기에 더 좋지도 않고, 더 나쁘지도 않습니다. 다시 말해서 순수한 '리얼리티'그 자체인 것입니다.

많은 오디오기기들이 주파수 평탄화를 이야기 합니다만, 주파수 평탄화가 이루어 지면 우리가 오디오의 능력을 빌어 음악을 듣고 있을 때, 그 매체인 오디오기기는 사라져야 하는 것입니다. 아니, 최소한 우리 느낌으로 우리의 면전에서 연주의 상황이 실제 그대로 펼쳐져야 합니다. 오디오기기가 만드는 홀로그래픽 이미지가 그것을 의미합니다.
 

실제 보다 더 좋은 소리, ... 그것은 왜곡입니다. 실제 보다 더 나쁜 소리만큼... 

우리는 오디오로 하여금 음악을 다시 만들도록 하지 않았습니다. 오디오는 지금까지 있어온 음악소리를 지금까지 있어온 그대로 우리에게 들려주면 되는 것입니다. 인류 역사와 함께 있어온 음악소리를 이제 일천(日淺)한 오디오기기가 다시 만든다는 것은 어불성설(語不成說)입니다.
　

3) 또 하나의 소리의 왜곡

스피커 시스템을 구성한다는 의미는 구성되는 각 유닛이 그 전담대역을 맡아 재생하도록 하고 각 유닛의 출력 균형을 맞춰 준다는 것입니다. 이때 각 유닛의 전담대역을 구분 지어주는 역할을 하는 것이 스피커에 내장되는 패시브 네트워크입니다.

각 유닛의 출력 밸런스를 맞추는 것은 스피커가 실제 음을 만들어가는데 핵심적인 마지막 과정입니다. 우퍼 유닛, 고음 유닛 각각은 전혀 다른 소재와 과정을 거쳐 생산되므로 동일한 신호에 반응하는 량이 천차만별입니다. 그 각 유닛의 반응의 량을 이제 스피커 시스템으로 구성할 경우에는 마치 하나된 것처럼 동일하게 세심히 맞춰야 합니다. 그 과정은 R 값에 의존합니다만, 그 상황이 대역별 임피던스 값을 변화시킴으로써 네트워크 회로 주파수 필터형태가 변화하게 합니다. 멀티웨이 초기단계에서, 혹은 최근에도 꾸준히 사용되고 있는 '어테뉴에이터'라는 것은 그러한 의미에서 정확한 회로구성을 방해하는 매우 중요한 요소이고 튜닝 된 소리의 결이 기존의 차원을 넘어서지 못하는 이유가 되게 하는 것이기도 합니다.
 

네트워크 구성에 있어 가장 중요한 또 하나의 왜곡이 바로 필터특성에 의한 중복대역의 왜곡입니다. 전체적으로 주파수 특성이 평탄화 되었다 하여도 그 평탄화 된 소리 속에 중복재생대역이 상당부분 존재하게 된다면 그것은 우리 귀에 표현하기 힘든 왜곡으로 남습니다. 정보량이 적어지고 대편성, 대음량의 재생력이 떨어집니다. 어떤 분들은 대편성 대음량은 즐기지 않는 장르이므로 문제가 되지 않는다고 합니다만, 대편성에서 확연히 차이가 난다는 말이지 소편성에서 그 재현력이 필터특성에 상관없이 동일하다, 혹은 상관없다는 말은 아닙니다. 저차 필터의 특성은 분명히 존재하는 특성이고, 그 필터특성이 결합하여 생기는 상대적으로 많은 중복대역은 다른 어떠한 방법으로도 피해갈 수 없는 것이기 때문입니다. 물론 절묘한 유닛 특성을 통하여 그 목적을 이룰 수 있습니다만, 의도한 크로스오버 주파수를 중심으로 유닛의 재생특성을 콘트롤 한다는 것은 물질문명이 극도로 발전한 오늘날에 있어서도 이루기 힘든 마술과도 같은 기적일 뿐입니다.
　

4) 스피커 과학

스피커는 과학적 사고로 만들어진 음악(소리) 재현의 기기로서 오디오시스템의 맨 마지막 단계에 우리가 접하게 되는 기기입니다. 과학적으로 이치만을 따져 이유 있는 설계와 구성을 하여도 다 못할 것이 '스피커 시스템'이라고 생각합니다.

그 스피커를 논리적으로 설명할 수 없는 경험적 사실을 동원하여 제작한다는 것은 무동력선으로 목적지를 항해하는 것과 같으며, 실로 '인고(忍苦)'의 과정일 수 밖에 없습니다. 물론 새로운 시도는 바람 직한 것입니다만, 그것에는 꼭 논리적 과학적 설명이 성립될 수 있어야 할 것입니다.