헤드폰 앰프는 입력으로 다양한 소스를 받아서 헤드폰 출력으로 증폭시켜 주는 장비이다. ²⁾

다양한 헤드폰 앰프들은 실제로 기기 별로 다양한 입력을 받을 수 있는데, 라인 레벨 신호, 컨슈머 레벨 신호, 헤드폰 신호³⁾, 디지털 신호 다양한 헤드폰 앰프 제품이 시중에 나와 있다.

헤드폰 앰프의 출력은 일반적으로 RMS 기준으로 표기되며, 특정 임피던스(예: 150Ω)에서 안정적으로 공급할 수 있는 전력을 나타냅니다. 이는 헤드폰을 구동하기 위한 전압과 전류의 조합을 의미하며, 출력 전력은 헤드폰의 임피던스에 따라 달라집니다.

• : 출력 임피던스는 출력 전압과 전류량의 비율이다.
• : 출력(Watt)은 출력 전압과 전류의 곱이다.

여기서 헤드폰 앰프의 출력 되는 전류량을 알 수 없기 때문에, Power 를 V 와 Z 에 관한 공식으로 새로 다시 쓰면 다음과 같습니다.

따라서 이다.

이러한 기본 공식 사항을 좀 알고 있어야 헤드폰 앰프의 출력과 헤드폰 임피던스의 관계를 알기 쉽습니다.

헤드폰 앰프의 출력은 대체적으로 dBu(m)또는 mW로 표기 되는 경우가 대부분입니다.

dBu 의 경우는 보통 프로 장비들의 헤드폰 아웃풋 측정에서 600Ω 부하를 주었을 때의 출력 레벨 값을 측정한 것입니다.

이 경우, EBU 표준의 라인 레벨 레퍼런스 값에 따르면 +4dBu를 노미널 레벨로 사용해야 하므로 이 이상으로 헤드룸이 18dB 라면 22dBu 의 최대 출력 레벨이 필요하고, 20dB라면 24dBu 의 최대 출력 레벨이 필요합니다.

이것을 600Ω 부하로 계산한다면 22dBm 의 출력으로 나오게 됩니다.

이 값은 약 158mW 의 값입니다. 따라서 어떤 헤드폰 앰프의 600Ω 의 헤드폰을 연결했을 때 최대 출력 레벨 22dBu를 만족하는 헤드폰 앰프의 출력 값은 약 158mW(@600Ω)입니다.

위의 공식에서 Watt는 임피던스에 반비례 하므로, 300Ω의 헤드폰⁴⁾을 연결한다면 79mW(대략 19dBm) 의 출력을 가지는 헤드폰 앰프를 사용 시 22dBu 의 최대 출력 레벨을 만족한다고 보면 됩니다. 대체적으로 아날로그 믹싱 콘솔의 헤드폰 아웃들은 이 정도의 출력을 내어주는 편입니다.

일반적으로 헤드폰 앰프와 헤드폰을 연결했을 때 환산된 실제 출력이 22dBu가 나와줘야 레퍼런스 음질을 내어주는 경우라고 볼 수 있습니다.

이제 이러한 헤드폰 앰프의 출력에 대비하여 헤드폰이 얼만큼의 소리를 재생하느냐의 문제가 남아 있습니다.

일반 앰프와 스피커, 그리고 0VU(+4dBu)의 캘리브레이션에서는, 보통 앰프의 출력과 스피커의 감도에 의해 소리 크기가 정해지고 이것을 85dBSPL 로 출력하기 위해 0VU 를 85dBSPL로 조정할 수 있게 되어있지만, 헤드폰 앰프의 경우는 직접 헤드폰 앰프의 출력을 가변하도록 되어 있기 때문입니다. 그래서 헤드폰 앰프와 헤드폰의 소리 크기에 대해서는 스피커의 경우와는 좀 다르게 생각해야 합니다.

감도는 헤드폰에 1mW 를 넣었을 때 얼마 만큼의 dBSPL로 환산되느냐에 관한 값입니다.

만약 어떤 헤드폰의 감도가 97dBSPL/mW⁵⁾ 라면 1mW 출력에서 97dBSPL 의 소리를 재생하는 것입니다.⁶⁾

만약 그렇다면 80mW 의 출력을 하는 헤드폰 앰프에 이 헤드폰을 연결한다면 2mW일 때 100dBSPL, 4mW에서 103dBSPL….
64mW 에서는 115dBSPL , 128mW 에서는 118dBSPL 정도의 소리가 재생되게 되니까
80mW 에서는 대략 116dBSPL 정도의 소리가 재생되게 됩니다.

헤드폰 앰프의 볼륨을 최대로 놓는다면 116dBSPL Max, 0VU 기준으로 만들어지는 음악을 재생 시 100dBSPL 인근으로 재생되는 것입니다. 이것은 레퍼런스 청취 레벨인 85dBSPL RMS , 103dBSPL Peak(18dB 헤드룸)와는 아주 동떨어진 매우 높은 수치라고 볼 수 있습니다.

이때 정상적인 헤드폰 앰프라면 볼륨 노브를 절반 이하 정도로 만 놓아도 우리가 원하는 소리 크기 재생은 가능합니다. 생각보다 헤드폰의 감도들은 매우 높다는 것을 알 수 있습니다.⁷⁾

실제로 사용해보면, 녹음실 등의 음악 프로덕션에서는 103~105dBSPL Peak를 가지도록 감도를 설계 한다면, 85~86dBSPL/mW정도의 감도의 헤드폰을 설계해서 만들어 사용해야 하는데 이것으로는, 녹음 소스의 레벨 단계에서는 다소 작게 들릴 수도 있는 수치가 되어, 녹음실 용의 모니터링 헤드폰들은 이와 같이 일반 감상 용 헤드폰들보다 다소 높은 감도를 가지도록 설계하게 된 것 같습니다.

또한 이러한 특성 때문에 헤드폰 앰프의 출력이 다소 작은 오디오 기기에서도 어느 정도 큰 볼륨을 얻을 수도 있습니다.

예를 들면 Apogee 사의 Groove 같은 경우,

Max Output level: 225mW into 30Ω 40mW into 600Ω

와 같은 스펙을 가지고 있습니다.

300Ω의 부하 임피던스를 가지는 HD600 연결 시에는 80mW 의 출력 파워를 가질 것으로 예상되는데, 이때 80mW 에서는 위에서 계산한 대로 116dBSPL 의 Peak 재생력을 가지게 되어서, 충분히 큰 소리로 재생이 가능함을 알 수 있습니다.

귀 건강을 생각하셔서 너무 크게 최대 볼륨으로 듣고 그러진 말아주세요.

• https://www.youtube.com/watch?v=xLShpyzwvJs