목차
모니터 스피커
니어필드 모니터 스피커
파필드 모니터 스피커
파필드에서 다수의 인원이 소리를 청취할 수 있도록 설계된 스피커 MaxSPL이 보통 110~115dB @1m로 설계되어 있다.
115dB@1m 라고 가정했을 때,
2m 에서는 109dBSPL, 4m 에서 103dBSPL로 음압 설계되어 있다고 볼 수 있다. 따라서, 이러한 스피커는 대략 4m거리까지도 85dBSPL의 Dolby Volume/SMPTE RP200을 표현할 수 있다. 따라서, 니어필드 모니터 스피커보다 더 먼 거리에서 사용한다. 다소 떨어진 거리에서 다수의 사람들이 청취할 수 있도록 청취 스팟이 형성된다.
미드필드 모니터 스피커
미드필드는 실제 있는 음향 공간 용어는 아니다.1) 하지만, 많은 모니터 스피커 제작사에서는 3-way 로 좀더 저음 대역폭을 확장하고, 최대 음압을 니어필드와 파필드 모니터 스피커의 중간 수준으로 만든 스피커를 미드필드 모니터 스피커 카테고리로 출시하고 있다. 일반적인 3-way 설계로는 최소 청취거리가 2-way 설계보다 훨씬 멀어지기 때문에, 트위터와 미드레인지 유닛을 동축 유닛으로 설계한 3-way로 최소 청취거리를 확보하는 경우도 있고, 최소 청취거리를 2-way 와 비슷한 수준으로 확보하기 위해서 2.5-way 나 MTM 디자인을 하기도 한다. 물론 2.5-way 나 MTM 디자인도 당연히 3-way 처럼 확장된 저음 대역폭이 확보된다. 또한 니어필드가 작은 스윗스팟을 가지고 있기 때문에 소수의 인원만이 정확한 모니터링 위치에 있을 수 있는 반면, 미드필드 모니터 스피커는 파필드 모니터 스피커처럼 넓은 위치에서 청취 스팟이 형성되어 다수의 사람들이 모니터링 할 수 있다.
Hi-Fi 스피커와 모니터 스피커의 차이
일반 Hi-Fi 오디오 스피커와 모니터 스피커의 가장 큰 차이는
라는 점이 기본적 차이라고 볼 수 있다. 믹싱 수준의 레벨/헤드룸과 마스터링 수준의 레벨/헤드룸은 분명한 차이가 있다. 이러한 차이 때문에 마스터링 스튜디오에서는 모니터링 스피커 보다 Hi-Fi 스피커를 사용하는 것이 선호되기도 한다.
니어필드 모니터 스피커의 조건
니어필드 모니터링이 가능하기 위해서는 청취거리 범위가 크리티컬 디스턴스보다 짧아야 합니다. 그래서 니어필드 모니터 스피커들은 트위터와 우퍼 간의 거리가 가깝게 배치되어야 합니다. 트위터와 우퍼간의 거리가 멀면 두 유닛의 음상이 합쳐지는 최소 청취거리가 멀어지기 때문입니다. 또한 가까운 거리에서도 스테레오 이미지가 생성 되기 쉽도록 트위터와 우퍼 유닛이 넓은 지향각을 만들어 내야 합니다. 따라서 트위터는 1인치 유닛이 선호 되고, 우퍼는 5인치나 6인치 유닛이 선호되고, 8인치나 10인치 이상의 우퍼 유닛이 선호 되지 않습니다.2) 2-Way 북쉘프 타입이 주로 선호되며 3-Way 이상의 타입은 잘 사용되지 않습니다.3) 이런 조건을 만족시키다 보면 저역 하한대가 부족한 모니터링 시스템이 되기도 하지만, 서브우퍼를 추가하여 사용함으로써 극복이 가능합니다. 때로는 저역 하한대 모니터링을 위해 7, 8인치 모니터 스피커 사용을 추천하는 사람들도 있지만, 그럴 경우 최소 청취거리가 멀어지고, 스피커의 출력 음압이 공간에 비해 커서 공간의 룸 모드의 영향을 크게 받아 크리티컬 디스턴스가 더 짧아지게 됩니다. 이런 조건에서는 니어필드 모니터링이 안될 수도 있습니다. 차라리, 5인치나 6인치 2-Way 모니터 스피커에 서브우퍼를 추가하는 것이 훨씬 좋을 수 있습니다.
니어필드 모니터링이 가능할 정도로 짧은 최소 청취거리
스피커의 제대로 된 소리를 듣기 위한 범위는 스피커 디자인 유형이나 룸 어커스틱에 따라 달라질 수 있다.
니어필드 모니터링에서 최적의 청취거리 범위4)는 스피커의 최소 청취거리부터 크리티컬 디스턴스까지이다. 크리티컬 디스턴스의 경우는 룸 모드와 RT60에 의해 영향을 받기 때문에 공간의 사이즈와 룸 어커스틱의 정도에 따라 달라질 수 있으나, 최소 청취거리의 경우는 스피커 디자인에 따라 정해진다.
스피커 디자인에 의한 최소 청취거리
스피커 유닛들 사이의 거리에 의해서 스피커에 너무 가까운 곳에서는 각각 음역대의 음상이 합쳐지지 않는 구간이 존재한다. 스피커 유닛 간 거리가 가까우면 가까울 수록 최소 청취거리는 짧아진다.
그래서 니어필드 전용으로 설계되는 모니터 스피커의 경우에는 우퍼 유닛의 사이즈를 5~6인치로 제한하여 유닛 간 거리를 최소화하여 최소 청취거리를 확보하는데 힘을 기울인다.
일반적인 우퍼 유닛사이즈 대비 최소 청취거리
정확히는 우퍼 사이즈와 최소 청취거리는 연관성이 없지만, 우퍼 사이즈가 작으면 우퍼와 트위터 간의 거리를 짧게 설계 가능하기 때문에 최소 청취거리가 줄어들게 된다.
로빙 에러가 발생하지 않는 우퍼와 트위터간의 최적의 간격은 크로스오버 주파수의 파장의 1/4 이하이다.5) 동축유닛의 경우는 유닛간 간격이 0 이므로 최소 청취거리도 극단적으로 짧아지게 된다.
트위터, 미드레인지, 우퍼로 구성되는 3-way 스피커의 경우에는 트위터와 우퍼 사이의 거리가 가깝기가 매우 어렵다. 그래서 3-way는 최소 청취거리를 줄이기 위하여 아래와 같은 형태를 가지기도 한다.
2-Way 스피커 최소 청취거리
트위터와 우퍼의 음상이 합쳐지지 않는 안쪽 구간에서는 트위터와 우퍼의 위상 차이에 의해 전혀 다른 소리를 들을 수 있다. 고개를 조금만 돌리거나 머리 위치가 살짝만 바뀌어도 주파수 반응이 달라진 소리를 듣게 된다.
3-Way 스피커 최소 청취거리
동축 스피커 최소 청취거리
MTM, 2.5-way 스피커 최소 청취거리
Reference
일정한 지향각
주파수는 고음역대로 갈수록 지향성이 강해지는 특성이 있어서, 고음역대로 갈수록 스피커의 지향각은 매우 좁아지게 됩니다. 반면, 스피커 유닛은 작으면 작을 수록 면음원의 특성에서 점음원의 특성으로 변하기 때문에 지향각이 넓어지는 특성을 가지게 됩니다. 따라서 스피커의 좋은 지향각 특성을 위해서 우퍼가 담당하는 저역대의 경우에는 저주파수에 의한 무지향성을 억제하여 지향각을 좁힐 필요가 있고, 트위터가 담당하는 고역대의 경우에는 트위터 유닛의 크기를 더욱 작게 설계하여 지향각을 넓히는 설계를 할 필요가 있습니다. 또한 우퍼와 트위터의 재생영역이 교차하는 크로스오버 구간에서는 웨이브가이드를 통해 고른 지향각을 제어하는 것도 매우 중요합니다.
모니터 스피커는 일반적으로 가청 주파수내에서 저역부터 고역까지 +70도~-70도의 고른 지향각을 형성하는 것을 목표로 만들어집니다. 아래의 측정 데이터의 경우 300Hz 이하의 저역은 무지향성, 300Hz~ 10kHz 까지는 +70도~-70도의 고른 지향각(Nice and Controlled Up to 10kHz)을 형성했으며, 10kHz 위로는 다소 지향각이 좁아지는 모습을 보여주고 있습니다.6)
스테레오 스피커나 서라운드 스피커 레이아웃에서는 전 주파수 대역의 고른 지향각이 전 주파수 대역의 고른 스테레오 이미지나 서라운드 이미지를 생성하는 것에 큰 도움이 됩니다.
음성 명료도를 위한 크로스오버 설계
1kHz~4kHz
모니터 스피커는 음성 명료도에 관련이 매우 깊은 1kHz ~ 4kHz 사이의 주파수가 매우 중요합니다. 대부분의 2-way 스피커들의 경우 크로스오버가 이 지점 근처에 있기 때문에 트위터와 우퍼가 크로스오버 구간에서 재생 주파수가 겹쳐서 위상 차이 등으로 인해 음성 명료도가 많이 떨어질 수 있습니다. 이것은 모니터 스피커로는 큰 단점이 될 수 있습니다. 따라서, Bi-amping 을 이용하여 크로스오버 필터의 차수를 높게 설계하여 크로스오버 주파수 범위를 좁게 만들거나7), 더 작은 트위터를 사용하면서 트위터 쪽의 출력을 높히는 방법을 통해 크로스오버 주파수를 높은 주파수로 끌어올린다던지, 아니면 최근에는 위상의 변이가 없는 FIR 디지털 필터를 이용한 크로스오버를 사용하는 방법으로 음성 명료도를 개선하고 있습니다.
오랜 시간동안 스튜디오의 모니터 스피커 표준으로 많은 사랑을 받았던 Yamaha의 NS10M의 패시브 크로스오버 주파수가 바로 3.8kHz 로 매우 높은 주파수에 위치하고 있습니다. 또한 Genelec의 8030과 같은 스피커는 액티브 bi-amping을 하면서 매우 구간을 좁힌 3kHz 지점의 크로스오버 설계를 가지고 있습니다.
반면, Hi-Fi 스피커들의 경우에는 명료도와 디테일을 개선하기 위해서 이러한 방법보다는 3-way 설계를 통해 미드레인지가 해당 1kHz ~ 4kHz 주파수 대역을 담당하고 나머지 우퍼와 트위터가 해당 주파수를 벗어나는 방법 등을 택하기도 합니다.
그래서, Hi-Fi 스피커 중에서도 3-way 로 만들어지고 베이스 리플렉스 없이 극 저음역대까지 스피커가 재생하는 방식의 경우엔 매우 좋은 저역 반응, 1kHz~4kHz 사이의 주파수 구간을 크로스오버를 피하고 미드레인지 유닛이 담당하여 매우 높은 명료도와 디테일을 가지게 되므로 이러한 경우 마스터링 스튜디오의 레퍼런스 스피커로 사용하는 경우가 있습니다. 최종적으로 소비자에게 들려질 소리를 모니터링 한다는 관점에서 Hi-Fi 스피커의 사용이 의미를 가지기도 합니다. 다만 이 경우는 스피커의 규모가 커진만큼, 소리도 커지고 최소 청취거리도 멀어지기 때문에, 룸 어커스틱의 영향도 크게 받을 수 있어서 마스터링 스튜디오들은 청취거리 확보와 그로 인해 스피커 자체 음압을 크게 재생해야 하므로 룸 어커스틱 트리트먼트에도 상당한 신경을 쓰게 됩니다.
하지만, 그렇다고 해서 트위터와 우퍼의 크로스오버를 무작적 높힐 수는 없습니다. 트위터와 우퍼의 간격은 크로스오버에 해당하는 주파수의 파장의 1/4 안쪽으로 들어와야 최소 청취거리를 짧게 줄일 수 있기 때문입니다. 만약 두 유닛의 간격이 그것보다 멀어지면 겹치는 주파수에서 위상 캔슬로 인한 널(Null)이 발생하기 때문입니다. 따라서 크로스오버는 스피커의 유닛 간격에 맞춰서 결정되어야 합니다.
최근에는 FIR 필터 크로스오버의 도입과 여러가지 스피커 관련 기술의 발전으로 작은 사이즈의 3-way 설계 방식의 모니터 스피커들도 등장하고 있습니다.
