스피커 시스템 공부

1. 스피커 시스템의 종류
• 스피커 시스템은 사용 용도에 따라서 여러가지 종류로 분류된다. 기본적으로 원리는 모두 같지만, 사용 환경을 고려하여 출력, 지향각, 이동성, 견고성 등이 다르다.
• 사용 조건에 따라서 PA(Public Address: 확성 장치)용과 가정용 Hi-Fi (High Fidelity) 시스템으로 분류할 수 있고, 이것들은 같은 원리로 만들어지지만 목적이 다르기 때문에 설계나 제작 방법이 다르다.
• 스피커 시스템을 선택할 때에는 목적에 적절한 것을 선택하는 것이 필요하다.

• 스피커의 분류
• 방사 방식
• 콘형 스피커
• 혼형 스피커
• 진동판에 의한 분류
• 콘 스피커
• 돔 스피커
• 시스템 구성에 의한 분류
• 단일 스피커
• 복합 스피커
• 동축 복합 스피커
• 인클로저에 의한 분류
• 밀폐형
• 저음 반사형
• 혼 로드형
• 목적에 의한 분류 - 사용하는 환경을 고려
• PA 스피커 - 넓은 공간에서 많은 사람을 대상으로 높은 음압 레벨로 사용
• 모니터 스피커
• Hi-Fi 스피커 - 작은 공간에서 사용

• 스피커 시스템의 종류
• 한 개의 스피커 유니트로 주파수 특성과 지향성의 두 가지 조건을 만족 시키는 것은 어렵다.
• 스피커를 저음(woofer), 중음(squawker), 고음(tweeter) 유니트를 조합하여 만듦 - 복합형 스피커 시스템(multiway loudspeaker system)이라 함
• 30 ~ 100Hz 초저음만 재생하는 서브 우퍼(sub woofer) 스피커
• 천장에 설치하는 실링 스피커(ceiling speader)
• 지향성을 제어하기 위한 컬럼 스피커
• 지향성을 제어하는 라인 어레이 스피커 - 기존의 대형 스피커를 스태킹하여 사용할 때, 스피커 간의 간섭을 최소화하고 수직 지향각을 일정하게 하여 원거리까지 전송하기 위한 것
• 실내에 설치되는 위치에 따라 
• 무대 스피커(stage speaker)
• 프로세니엄 스피커(proscenium speaker)
• 에어프런 스피커(apron speaker)
• 무대 모니터 스피커(stage monitor speaker)

• PA 스피커 시스템의 요구 조건
• 다양한 출력
• 실내의 설치되는 위치에 따라서 요구되는 출력 레벨이 다르므로 다양한 출력과 크기의 스피커 시스템이 필요
• 적절한 재생 대역을 가져야 함
• 음악은 30~15,000Hz, 음성은 100~8,000Hz의 대역을 재생할 수 있어야 한다.
• 콘서트에서 초저음을 재생하기 위해서는 30~100Hz를 재생할 수 있는 서브 우퍼 시스템이 필요
• 왜곡이 적어야 함
• 좋은 음질을 얻기 위해서는 대 입력시에도 왜곡이 적어야 함
• 특히 대입력에서 이상음이 발생되지 않아야 함
• 대출력을 재생할 수 있어야 함
• 효율이 높고 대입력에 강인하며 왜곡이 적어야 함
• 내열성의 보이스 코일, 튼튼한 콘, 신뢰성이 높은 구성 부품을 사용
• 내구성이 좋아야 함
• 다양한 용도의 제품이 필요
• 콘서트 홀의 내부에 영구적으로 설치하는 제품과 콘서트 투어용으로 사용되는 제품은 각각 용도에 적절하게 인클로저가 제작되어야 함
• 보수 점검이 용이 해야 함

• PA용 스피커 시스템과 Hi-Fi 스피커 시스템의 비교

항목	PA용	Hi-Fi용
용도	공공 방송용	개인 감상용
출력	대용량	소용량
사용 대수	여러개를 어레이	단독으로 사용
지향각	다양한 지향각	넓은 지향각
내입력	크고 고능률	작고 저능률
크로스오버 필터	액티브 형	패시브 형
인클로저	견고	보통
사용 환경	열악	좋음
사용 시간	길다	짧다
활용	전문 지식이 필요	간단함

• 파워
• 시간 당의 에너지를 의미, watt로 나타냄
• 앰프에서 스피커로 전달되는 파워(P)는 앰프의 출력 전압(V) 제곱을 스피커 임피던스(Z)로 나누어 구함
• P = V^2 / Z
• 출력 음압 레벨 (스피커의 감도, sensitivity 라고 함)
• 스피커에 입력된 전기 신호중에서 음향 에너지로 변환되어 방사되는 정도를 나타내는 것
• 스피커에 단일 주파수 신호를 입력한 경우, 스피커의 정면 축상의 특정 거리에 생기는 출력 음압 레벨로 나타냄

• 앰프 사양 해석
• 정격 출력 (continuous power) 150W/8ohms
• 정격 출력은 앰프의 최대 출력을 나타내고, 이 이상의 파워는 나오지 않는다.
• 일반적으로 최대 출력(maximum power)과 정격 출력(continuous power)으로 나타내지만, 정격 출력이 앰프의 정상 출력이다.
• 파워 대역 20~70kHz(-3dB)
• 앰프가 지속적으로 파워를 낼 수 있는 주파수 범위를 파워 대역(power bandwidth)이라고 한다.
• 반 전력점(half power point)를 나타내는 주파수 범위이다.
• 즉, 20Hz에서 150W의 절반인 75W를 낼 수 있고, 70,000Hz에서도 75W를 낼 수 있다는 것이다.
• 기본적으로 파워 대역이 넓을 수록 좋다.
• 주파수 대역 10~70,000Hz(-3dB)
• 1W를 출력할 때 응답이 -3dB 떨어지는 주파수 대역 범위이고, 최대 출력일 때의 특성은 아니다.
• THD 0.03% @ 8ohms
• 이 사양은 입력 신호가 사인파이고, 왜곡은 0.03% 이하이다.
• 만약 앰프가 90W를 출력하면 왜곡은 0.027W이고, 89.973W는 왜곡되지 않은 파워이다.
• 이 왜곡률은 귀에는 거의 지각되지 않는다.
• S/N 비 104dB below rated power @ 4ohms.
• 신호 대 잡음 비 (Signal to Noise Ratio; S/N 비)는 정격 출력과 잔류 잡음 레벨과의 비이며, 값이 클수록 노이즈가 적다.
• 그러나 이것은 출력 노이즈의 절대값이 아니고, 정격 출력과의 비로서 상대 값이라는 점에 주의해야 한다.
• 앰프의 S/N비는 최저 60dB 이상이면 된다.
• 댐핑 팩터 >250 @ 400Hz
• 댐핑 팩터는 파워 앰프의 출력 임피던스와 스피커의 임피던스의 비를 나타내고 클수록 좋다.
• 입력 임피던스 20kOhms balanced bridged
• 임력 임피던스(input impedance)는 앰프의 입력 측에서 본 교류 저항 값이다. 대부분의 파워 앰프는 10kW 이상의 높은 임피던스를 가지고 있다.
• 입력 감도 1.23V(+4dBu)
• 앰프가 정격 출력을 내기 위해서 입력해야 되는 입력 신호 레벨을 말한다. 이 레벨 이상의 신호를 가하면 클리핑이 시작된다.
• 앰프가 최대 출력을 얻기 위해 필요한 최소한의 입력 신호 레벨을 나타낸다.
• 최대 입력 레벨 9.75V(+22dBu)
• 입력 신호가 어느 레벨 이상이 되면 출력 레벨이 그 이상 증가되지 않는 레벨, 즉, 출력이 포화되는 입력 레벨을 최대 입력 레벨(maximum input level)이라고 한다.
• 소비 전력 550W @ 8ohms
• idle은 신호가 없는 상태에서 소비 전력을 나타내고, 부하 임피던스가 바뀌면 파워도 변하므로 소비 전력도 변한다.