Total Harmonic Distortion

THD는 오디오 장비의 성능을 평가할 때 중요한 지표 중 하나로, THD는 입력 신호에 포함되지 않은 고조파 성분이 출력 신호에 얼마나 포함되어 있는지를 나타내는 지표입니다. 이 왜곡은 출력 신호에 원래 신호에는 없던 고조파(배음)를 추가함으로써 발생합니다. 고조파 왜곡은 음질에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 고품질 오디오 장비에서는 이를 최소화하는 것이 중요합니다.

Total Harmonic Distortion + Noise

실제 오디오 장비의 측정이나 스펙에서는 THD보다 THD+N이 더 자주 사용됩니다. 이는 순수한 THD만을 정확하게 측정하는 것이 기술적으로 어렵고 고가의 정밀 장비가 필요하기 때문입니다. 반면 THD+N은 더 쉽고 경제적으로 측정할 수 있으며, 실제 청취 환경에서 경험하는 음질을 더 잘 반영합니다.

THD+N은 THD에 시스템 노이즈를 포함하여 측정하는 방식으로, 시스템의 전반적인 성능을 평가할 때 사용됩니다. THD+N은 THD에 노이즈 성분까지 포함한 측정값이며, 실제 시스템 성능을 평가하는 데 더 유용할 수 있습니다. THD가 고조파 왜곡만을 측정하는 반면, THD+N은 다음을 포함합니다:

• 비선형성: 시스템의 고조파 왜곡
• 노이즈: 내부 회로에서 발생하는 잡음
• 크로스토크 및 간섭: 출력 신호 간의 상호 영향

THD+N은 출력 신호에서 입력 주파수 에너지를 제거한 후 남아 있는 모든 에너지를 측정합니다. 이를 위해 노치 필터(Notch Filter)를 사용하여 입력 주파수를 제거하고, 남은 고조파와 노이즈를 포함한 스펙트럼을 분석합니다.

사람의 귀가 고조파 왜곡을 인지할 수 있는 기준은 일반적으로 1% 이상으로 알려져 있습니다. 하지만 이는 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다:

• 주파수 대역: 저주파 영역(예: 베이스 소리)에서는 1% 이상의 왜곡도 잘 인지되지 않을 수 있지만, 고주파 영역(예: 고음 소리)에서는 더 민감하게 느껴질 수 있습니다.
• 음량: 높은 음량에서는 왜곡이 더 쉽게 감지될 수 있습니다.
• 왜곡의 유형: 짝수 고조파는 음악적으로 자연스럽게 들릴 수 있는 반면, 홀수 고조파는 귀에 거슬리는 느낌을 줄 가능성이 높습니다.
• 음악적 맥락: 단순한 톤보다는 복잡한 음악 신호에서 왜곡이 덜 눈에 띌 수도 있습니다.

대부분의 오디오 장비는 설계상 입력 신호에 약간의 왜곡을 발생시킵니다. 그러나 THD가 낮을수록 원음에 가까운 출력이 가능하므로, 고품질 오디오 장비는 일반적으로 0.1% 이하의 THD를 목표로 설계됩니다. 특히 하이엔드 스피커나 앰프에서는 THD를 최소화하는 것이 핵심 과제입니다.

THD는 입력/출력 레벨에 따라 일정하게 발생하지 않는다. 즉 비선형적이다.

J48 은 Jensen 트랜스포머를 내장하고 있는 임피던스 변환 및 신호 볼티지 감압을 할수 있는 DI 이다. 이 장비의 레벨에 따른 THD 그래프는 아래와 같다.

0.0001% 의 THD 와 0.001% 의 THD 값은 그렇게 크게 차이 나지 않는 것 처럼 보일 수 있습니다.

하지만 위의 두 값은 10배정도의 차이를 보여주고 있으며, 이것은 dB 로 따지면 20dB 에 해당하므로 0.001%의 THD 는 0.0001% 보다 20dB 이나 높은 THD 값입니다.

상당히 큰 차이입니다.