스피커 과학과 계측

작성일 2006-01-09

스피커 튜닝이 잘 되었는지, 과연 우리가 믿을 수 있는 소리가 나는 것인지 과학적으로 확인하고 마무리 짓기 위하여 대부분 주파수 계측기를 사용합니다. x축을 주파수, y축을 출력값으로 놓고 주파수 대 출력의 형태가 평탄하게 나올 때 우리는 주파수 평탄화를 이루었다고 말합니다. 이에 대하여 이야기 하려 합니다.
 

계측기로 우리는 유닛별 주파수 특성, 시스템 주파수 특성 두 가지를 측정합니다.

그 속에 어느 정도의 스피커 과학이 담겨 있을까요? 

1) 유닛별 주파수 특성

스피커 유닛의 주파수특성 측정은 매우 중요합니다. 풀레인지 유닛 개발 당시에는 그 측정 결과를 고려하여 콘페이퍼, 코일, 프레임 등 소재를 선택하고 그 조립 방법을 결정하였습니다.

모던 멀티웨이 스피커의 경우 유닛의 주파수 특성 결과는 대역간 크로스오버 주파수를 결정하는 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 유닛의 주파수특성은 유닛의 주파수별 반응 형태를 정확하게 파악할 수 있다는 관점에서 매우 중요한 자료입니다. 나아가 멀티웨이 시스템에서 담당 주파수를 각 유닛에 할당할 때에는 해당 유닛에 가장 적합한 주파수 대역을 할당하는 근거 자료이기도 합니다. 각 주파수별 임피던스 값(주파수 임피던스 특성) 역시 매우 중요한 자료입니다.
 

그리고, 각 유닛의 주파수별 특성은 전체적인 소리의 윤곽을 결정짓는 매우 중요한 자료이고, 그것을 참고로 하여 미세하게 유닛간 출력균형을 조정합니다.
　

2) 시스템 주파수 특성

튜닝이 완료된 시스템의 주파수특성은 위의 경우와 다릅니다. 측정이 불가능 한 것은 아닙니다만, 그것을 신뢰하기에는 너무도 많은 현실적 변수들이 존재한다고 할 수 있습니다.

- 무향실의 조건 ; 시스템 특성 또한 무향실에서 측정하는 것이 통례입니다. 무향실에서 이상적인 평탄한 주파수특성을 가진 시스템은 무향실에서 들을 경우 비로소 최적의 소리가 난다는 아이러니는 현실로 해결하기 위해 너무도 많은 전제조건들을 다시 정해야 합니다. 

무향실이 무향실로서 의미가 있는 경우는 위의 '유닛 주파수 특성'을 측정할 때에서처럼 주변의 조건에 영향 받지 않는 유닛의 주파수대역별 반응형태를 판단하기 위한 경우라고 할 수 있습니다.

- 측정기기의 특성 ; 주파수특성을 측정할 경우 선택의 여지없이 증폭장치(앰프), 수음용 마이크, 여타 케이블 등이 정해집니다. 그런 조건들은 우리가 실제 스피커를 사용하면서 매칭하는 앰프문제, 케이블 문제 등에 대하여 아무런 답도 주지 못합니다. 일반적으로 공개되는 시스템 주파수특성표는 어떤 앰프와 어떤 케이블을 사용하였는지에 대한 설명이 전혀 없습니다. 그렇다면 그런 기기차이는 특성 그래프로 설명이 안 된다는 말이 되기도 합니다. 우리 귀로 판단하는 그들의 차이는 너무도 크고 확연한 데도 말입니다.

그럼에도 불구하고 그 자료를 기초로 우리는 진공관앰프 혹은 TR앰프를 선택할 수 있을까요? 어떤 소스기기, 어떤 케이블을 사용하여야 한다고 결정할 수 있을까요? 현실로는 너무도 중요한 요소들인데 말입니다.

- 시스템 특성의 평탄화의 허점 ; 설령 그림같이 평탄한 주파수특성의 그래프가 있다면, 우리가 그 그래프를 통하여 2웨이, 3웨이 시스템을 구분할 수 있을까요? 특성 외형만으로 유닛간 위상차는, 시스템 임피던스는 알 수 있을까요? 각 유닛간 중복대역이 어느 정도 잘 정리가 되어있는지... 아무 것도 우리에게 제시해 주는 바가 없습니다. 시스템 주파수특성에 대하여 말한다면 우리가 귀로 너무도 쉽게 느끼고 판단하는 것들에 대하여 조차 특별한 정보를 제공하지 못하고 있는 것입니다.
　

3) 대안

대안이 없는 무조건적인 비판은 문제가 있습니다. 이상과 같이 '시스템 주파수특성'은 우리가 실제 적용하기에는 많은 무리가 따르는 자료입니다. 그럼에도 불구하고 재료, 혹은 소재 개발의 과정에서 제시되는 '유닛별 주파수특성'은 여전히 중요한 자료입니다.
 

완성된 시스템의 특성이 현실에 적용되어 어떠한 형태로 우리 귀에 들리는 것인지에 대하여 측정방법이 없는 것은 아닙니다. 소위 말하여 공간음향에 적용되는 시스템 애널라이저가 그것입니다. 하지만, 그것 조차도 우리가 감성으로 느끼고 판단하는 케이블 문제, Tr앰프이냐 진공관 앰프이냐 대한 문제에 대하여 심도있는 답변을 주지는 못하고 있습니다.

과학을 많이 좋아하는 분들께는 받아들이기 힘든 사실입니다만, 인류 문명을 통틀어 인간의 귀와 직접 교감하는 스피커 시스템이야 말로 최후의 아날로그라고 말 할 수 있듯이 최적의 스피커시스템 구축은 우리의 경험과 확고한 주관을 가진 소리에 대한 기준에 의할 수 밖에 없다고 할 수 있습니다.