Thiele/Small 파라미터는 다소 이해하기 어려운 개념입니다. 먼저, 이러한 파라미터가 왜 필요한 걸까요? “300W “인치 서브우퍼 유닛을 가졌는데, 그것에 맞는 케이스를 만들고 싶어요”라는 시나리오를 들어보신 적이 있나요? Thiele/Small 파라미터가 없으면 당신은 맹목적입니다. 최선의 선택은 평균 크기의 밀폐형 박스를 만들어 해결하는 것입니다.

둘째, 그럼 왜 그들을 Thiele/Small이라고 부를까요 실제로 그들은 이름들입니다: Neville Thiele과 Richard Small 입니다. 기본적으로 Thiele은 무한 배플 및 베이스 리플렉스 스피커의 성능에 영향을 주는 여러 파라미터에 관한 논문을 썼습니다. Small은 그 후에 이 논문들을 완성했습니다. 물론 다른 많은 사람들도 기여를 했지만, 그들의 기여도가 가장 높습니다.

• 단위 : Hz

이것은 자유 공기에서의 공진 주파수입니다. 이것은 스피커가 최소한의 노력으로 움직이는 주파수입니다. 스피커를 두드리면 (또는 어떤 물체든 상관없이), 그것은 그의 공진 주파수와 같은 주파수로 소리가 납니다. 스피커가 공진 주파수에 도달하면, 그의 응답이 점점 줄어들기 시작합니다. F0 아래에서는 주파수 응답이 저하되고 감쇠됩니다. 이것은 F0가 낮을수록 베이스 응답이 더 좋다는 것을 의미합니다. 물론 이것은 우퍼에만 적용됩니다. 중역 드라이브와 트위터의 경우, 공진 주파수는 상당히 높을 것이며, 더 좋거나 나쁜 값이 없으며 프로젝트에 따라 달라집니다.

• Fs가 낮을수록 좋습니다.
• Fs가 40 Hz인 우퍼는 30 Hz에서 재생되지 않습니다.
• Fs가 40 Hz인 우퍼는 45 Hz에서 잘 재생됩니다.
• 우퍼는 20 Hz 또는 그 이하의 공진 주파수를 가질 수 있습니다. 이러한 주파수를 들을 수는 없지만, 그것을 느낄 수는 있습니다. 중역 드라이버와 트위터의 경우, Fs는 관련이 없습니다. 왜냐하면 그들은 아마도 그 주파수 이상에서 재생될 것입니다.

• 단위 없음

퀄리티 팩터또는 댐핑팩터라고도 불립니다. '댐핑'이라고 말할 때, 흔히 말하는 땜핑을 말하는 것이 아닙니다. 자동차 댐핑 장치와 같이, 스피커의 댐핑은 유닛이 진동하다가 안정 상태(정지)로 돌아가는 것을 돕는 특성입니다. 적절한 댐핑이 없으면 스피커가 공진 주파수에서 제어할 수 없을 것입니다. Q는 실제로 퀄리티 팩터를 나타내는 것으로, 댐핑팩터의 역수입니다. 댐핑이 증가함에 따라 Q는 감소하지만, Q가 댐핑의 측정값이라는 것이 널리 인정됩니다. 스피커의 댐핑은 기계적, 전기적 및 기계적 세 가지 유형으로 나뉩니다.

• Q_ms - 기계적 Q라고도 함 - 우퍼의 서스펜션인 서라운드와 스파이더에 의한 댐핑입니다.
• Q_es - 전기적 Q라고도 함 - 코일 - 자석 조립체에 의한 댐핑입니다. 코일이 자기장을 통과하면 이러한 운동에 반대하는 전류가 생성됩니다 (따라서 전기적 댐핑). 전기적 댐핑에 기여하는 다른 요소는 앰프입니다. 이는 당신의 특정 앰프에 따라 달라집니다. 스피커 제조업체가 제공하는 Q_es에는 앰프 댐핑이 포함되어 있지 않습니다. 제조업체는 당신이 어떤 앰프를 사용할지 모르기 때문입니다.
• Q_ts - 총 Q라고도 함 - Q_ms와 Q_es가 결합하여 만든 댐핑입니다. 이들은 직접 더해지는 것이 아니라 다음 공식을 사용합니다 : 1/Q_ts = 1/Q_ms + 1/Q_es. 이것은 자유 공기에서 사용할 때 찾아야 하는 Q입니다.
• Q_tc - 이것은 기계적 댐핑입니다. 이 매개 변수는 인클로저가 있는 경우에만 존재합니다. 스피커 제조업체가 이 매개 변수를 인용하지 않는 이유는 제조업체가 스피커를 어느 인클로저에 넣을지 모르기 때문입니다. 인클로저의 크기에 따라 그 안의 공기가 스프링처럼 작용하여 스피커의 댐핑에 기여합니다. Q_tc = 인클로저의 Q_ts + Q 입니다. 이것은 밀폐형 인클로저를 사용할 때 찾아야 하는 Q 입니다.

Q_ts는 스피커를 인클로저에 넣을 것으로 예상되므로 많은 정보를 제공하지 않습니다. 인클로저에 넣을 경우 값이 변경되며, 상자에 따라 달라집니다. 그러나 0.6 이상의 Q_ts 값은 매우 큰 인클로저를 요구할 것입니다. 이것은 자유 공기에 사용할 경우 좋을 수 있지만, 공간이 제한된 경우에는 좋지 않을 수 있습니다. Q_ts 값이 0.7보다 낮은 경우 사전 정의된 베이스 리플렉스 정렬을 사용할 수 있습니다. 높은 Q_es 값은 우퍼가 밀폐형 인클로저에 더 적합하다는 것을 나타냅니다. 낮은 값은 인클로저 설계에 베이스 리플렉스를 추가할 것을 권장합니다.

• 단위 : m/N

스피커의 자유도(Compliance). 스피커의 서스펜션(서라운드와 스파이더)은 특정한 경직도를 갖습니다. 서스펜션이 강하면 유닛은 자유롭지 않습니다. 따라서 스피커를 움직이기 쉬울수록 그것은 더 자유롭습니다. 높은 C_ms는 낮은 F_s를 낳을 것입니다.

자유도는 공진 주파수에 영향을 미칩니다. C_ms가 증가하면 F_s가 감소합니다.

스프링 위의 공을 상상해보세요. 스프링의 경직성은 자유도를 결정합니다.

• 스프링이 강하면 덜 자유롭고 공이 높은 주파수로 바운스 합니다.(짧고 빠른 튀김)
• 스프링이 부드럽거나 더 자유로우면 공은 길게 바운스 하게됩니다(더 낮은 주파수).

• 단위 : l

인클로저 내부의 공기는 자유도를 갖습니다. 인클로저 안의 공기를 압축하려고 하면 저항을 만납니다. 인클로저가 작으면 공기를 압축하기 어렵고, 따라서 덜 자유롭고, 상자가 크면 공기를 압축하기 쉽고, 따라서 더 자유로워집니다. 결론적으로 V_as는 스피커의 자유도가 상자 안의 공기의 자유도와 일치하는 인클로저 내부의 공기의 부피를 설명합니다.

• 만약 어커스틱 서스펜션 박스를 만든다면 상자의 부피는 V_as보다 작아야 합니다.
• V_as보다 크다면 무한 배플입니다.

• 단위 : Ω

DC 저항은 드라이버의 임피던스와 혼동해서는 안 됩니다. 드라이버의 임피던스는 어차피 주파수에 따라 달라집니다. DC 저항은 마치 스피커의 보이스 코일이 하나의 저항인 것처럼 가정합니다. 몇 옴이 있는지 측정해봅니다. 완료! 그것이 R_e입니다!

R_e는 드라이버의 임피던스보다 낮은 값을 갖습니다. 임피던스가 4Ω인 스피커는 R_e = 2.6 ~ 3.8Ω이 될 것입니다.

• 단위 : Ω

이것은 교류 저항입니다. 이것은 고정된 값이 아닙니다. 스피커가 움직이기 때문에 임피던스는 주파수에 따라 변합니다. 임피던스는 공진 주파수에서 높은 값을 갖습니다. 보통 제조업체는 4Ω 또는 8Ω과 같이 하나의 숫자를 인용하지만, 그것은 단순화하기 위한 것입니다. 8Ω 스피커는 임피던스가 6Ω에서 25Ω 이상으로 변할 수 있지만, 대부분의 주파수에서는 주로 8Ω 근처에 있을 것입니다.

• 아래 그래프에서는 전형적인 4Ω 우퍼의 임피던스 차트를 볼 수 있습니다.
• 약 32Hz에서는 공진 주파수에서 임피던스가 급격하게 증가합니다.
• 주파수가 올라감에 따라 임피던스도 증가하지만, 이는 중요하지 않습니다. 왜냐하면 우퍼는 그렇게 높은 주파수를 재생할 필요가 없기 때문입니다 (넓은 대역 드라이버의 경우 중요하지만).
• 공진 주파수를 제외하고는 스피커의 임피던스가 대부분 4Ω 정도입니다. 그래서 제조업체가 그 숫자를 인용하는 것입니다.
• 공진 주파수에서는 우퍼가 움직이기 위해 증폭기에서 더 많은 전력이 필요하지만, 사실 공진에서는 우퍼가 이미 쉽게 움직이기 때문에 그것이 상쇄됩니다.

• 단위 : mH

이것은 보이스 코일의 인덕턴스입니다. 보이스 코일에 교류 전류를 인가하면 전류가 번갈아 가며 움직임에 저항합니다. 보이스 코일에 전류가 인가될 때, 동시에 역전류가 생성되어 보이스 코일의 전류 흐름과 반대 방향으로 흐릅니다. 이를 역전력이라고 합니다. 전류가 보이스 코일을 흐르면 그것을 특정 방향으로 움직이게 하고, 역전력은 그것을 반대 방향으로 움직이려고 합니다. 그것이 공진 주파수에서 임피던스가 급증하는 이유입니다. 그 주파수에서는 스피커가 쉽게 높은 진폭에 도달하고 역전력이 그것을 되돌리기 위해 노력합니다.

• 인덕턴스는 주파수가 올라감에 따라 임피던스가 증가하게 만듭니다 (위의 그래프 참조).
• 큰 L_e 값은 낮은 고주파 응답을 의미합니다 (서브우퍼에는 문제가 되지 않습니다).
• 고주파 응답을 개선하기 위해 쇼팅 링 또는 패러데이 루프(Faraday loop)라는 기술을 사용할 수 있습니다.

• 단위 : Tm

Bl은 사실상 B x l입니다. 이는 (자성밀도) x (보이스 코일의 길이)를 의미합니다. 이것은 일반적으로는 모터의 강도를 측정합니다. 높은 Bl은 높은 효율성을 가져올 것입니다. 물론, 효율성은 많은 요소에 의해 결정되므로 높은 Bl이 항상 더 높은 SPL을 의미하는 것은 아닙니다. 좀 더 직설적으로 말하면, 더 큰 자석과 더 큰 코일은 더 큰 모터를 의미합니다. 네오디뮴 자석은 일반 철자석보다 강력하기 때문에 크기가 크지 않아도 됩니다.

• Bl 요소에 너무 많은 신경을 쓰지 않는 것이 좋습니다. 모터의 강도는 코일의 크기/무게, 자석의 크기, 바스켓의 크기와 직접적인 상관 관계가 있습니다. Bl을 수정하면 많은 것을 변경해야 합니다. 제조업체가 이를 처리할 것이며, 이 숫자는 많은 의미를 전달하지 않아야 합니다.
• 높은 Bl 스피커는 로드형 호른 애플리케이션에 적합합니다.
• 높은 Bl은 더 나은 트랜지언트 (급격한 소리)를 의미합니다. 모터는 빠른 반응 시간으로 코일을 움직이기 충분한 역동을 가지고 있습니다.
• Bl은 스피커의 크기와 일치하므로 높은지 낮은지 추정하기 어렵습니다. 약 10 정도의 Bl은 평균적입니다. 그러나 12“ 우퍼의 경우 Bl이 20 이상이면 높은 숫자로 간주됩니다.

• 단위 : mm

스피커가 왜곡 없이 이동할 수 있는 최대 거리입니다. 코일은 모터의 자기 갭 안에서 위아래로 움직입니다. 코일이 너무 멀리 이동하여 자기 갭을 벗어나면 자석이 보이스 코일을 제어하는 능력이 감소하여 스피커가 왜곡됩니다.

• X_max = (보이스 코일의 높이 - 자기 갭의 높이) / 2
• X_max (S_d와 함께)는 우퍼가 생성할 수 있는 음압에 직접적인 영향을 미칠 것입니다.
• X_max를 초과하는 것은 권장되지는 않지만, 대부분의 경우 우퍼를 손상시키지는 않을 것입니다. 왜냐하면 그것은 그저 왜곡을 초래할 뿐입니다.

• 단위 : mm

스피커가 손상되지 않고 이동할 수 있는 최대 거리입니다. 우퍼가 명시된 X_max를 초과하면 소리에 왜곡이 발생합니다. 그러나 우퍼가 명시된 X_mech를 초과하면 우퍼의 기계적 한계에 도달하여 우퍼가 손상될 수 있습니다. 우퍼가 전진할 때, 서라운드가 움직일 수 없을 때까지 늘어납니다. 이것은 보기와 듣기에 거슬리게 보입니다. 되돌아올 때 보이스 코일이 자석의 후판에 닿아 큰 소리로 들릴 것입니다.

• 우퍼의 X_mech를 초과하지 마세요! 이것은 우퍼를 손상시킬 수 있습니다.

• 단위 : m²

콘의 유효 면적입니다. 이것은 높은 음압(X_max도 마찬가지)에 도달하려면 중요합니다. 동일한 크기의 두 스피커가 다른 S_d를 가지는 이유에 대해 궁금할 것입니다. 이는 서라운드의 반만이 콘 면적으로 고려되기 때문에 큰 서라운드는 더 작은 S_d를 생성합니다.

• 콘의 표면적 (X_max와 함께)은 우퍼가 생성하는 소음 압력에 직접적으로 영향을 미칩니다. 이것에 너무 많이 신경 쓰지 마세요. 명시된 지름만 보면 충분합니다.

• 단위 : g

이것은 총 이동 질량입니다. 콘, 코일, 서라운드의 반과 스파이더의 반을 저울에 올려놓으면 M_md 값을 얻게 됩니다. 여기에 스피커 앞의 공기의 무게를 더하면 M_ms 값을 얻을 수 있습니다. 스피커가 이동할 때, 바로 앞의 에어 포켓은 콘과 함께 이동합니다. 이 공기는 자체적인 질량을 가지고 있으며 총 이동 질량(M_ms)을 계산할 때 고려되어야 합니다.

• M_ms가 증가하면 F_s가 감소합니다(스프링에 매달린 공을 상상해보세요. 공이 무거울수록 더 낮은 주파수에서 튕겨집니다).
• M_ms가 증가하면 효율이 감소합니다(콘을 움직이기 위해 더 큰 앰프 출력이 필요합니다).

• 단위 : dB

SPL은 사운드 압력 레벨을 의미합니다. 숫자가 높을수록 효율이 높습니다. 좋은 SPL 평가는 1W/1m에서 약 88~90dB입니다. 이는 제조업체가 특정 주파수를 선택하고 (스피커 유형에 따라 다름 : 우퍼, 미드레인지, 트위터), 스피커에서 1미터 떨어진 곳에 마이크를 놓고 해당 주파수에서 1W의 톤을 재생합니다. 마이크가 몇 데시벨을 측정하는지가 실제 SPL입니다.

• 효율이 높을수록 좋습니다. 큰 앰프는 필요하지 않습니다.
• 2.83V/1m에서의 SPL 등급은 주의해야 합니다. 이는 임피던스를 고려합니다. 8Ω에서는 차이가 없습니다. 따라서 2.83V/1m에서 측정된 90dB는 1W/1m에서 측정된 90dB와 동일합니다. 그러나 스피커가 4Ω이면, 2.83V/1m에서 측정된 90dB는 2W/1m에서 측정된 90dB와 동일하며, 이는 1W/1m에서 측정된 87dB와 동일합니다.
• 2Ω 스피커의 경우, 90dB 2.83V/1m은 84dB 1W/1m와 동일합니다.

스피커가 작동하는 방식을 설명하는 매개변수는 많이 있으며 그 중 일부는 이 목록에 포함되어 있지 않습니다. 인클로저를 만들 때 모든 Thiele/Small 파라미터를 알 필요는 없습니다. 대부분의 경우, F_s, Q_ts 및 V_as만 필요할 것입니다. 제조업체가 어떤 유형의 인클로저를 추천할 때 종종 다음과 같은 약어를 만날 수 있습니다:

• V_c - 밀폐형 인클로저의 부피.
• V_b - 베이스 리플렉스가 있는 인클로저의 부피.
• F_c - 밀폐형 인클로저의 공진 주파수.
• F_b - 베이스 리플렉스가 있는 인클로저의 공진 주파수.

오늘날, 소프트웨어 응용 프로그램이 Thiele/Small 파라미터를 해석하고 계산하는 작업 대부분을 대신합니다. 그러나 이들이 어떻게 작동하는지 알면 이해하기가 훨씬 쉽습니다.

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• The Audio Expert: Everything You Need to Know About Audio by Ethan Winer (Focal Press, 2012). (Amazon affiliate link)
• https://audiojudgement.com/thiele-small-parameters-explained/