정승환_컬럼:스피커_유닛_사이즈에_대하여
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| 정승환_컬럼:스피커_유닛_사이즈에_대하여 [2026/04/23] – 바깥 편집 127.0.0.1 | 정승환_컬럼:스피커_유닛_사이즈에_대하여 [2026/07/10] (현재) – [결론] 정승환 | ||
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| - | ======스피커 유닛 사이즈에 대하여====== | + | ====== 스피커 유닛 사이즈에 대하여 ====== |
| < | < | ||
| - | =====스피커 유닛 사이즈와 저역 재생 능력의 관계===== | + | ===== 스피커 유닛 사이즈와 저역 재생 능력의 관계 ===== |
| 저역의 재생 문제는 가장 먼저 주파수와 관계가 있다. 또한 스피커가 물리적으로 움직일 수 있는 공기의 부피와 관계가 있다. 파장을 길이로만 이해하여 스피커의 사이즈나 특정한 거리 관계만 생각하는 사람들이 많다. 하지만, 실제의 주파수의 거동은 파장 길이가 아닌 공기의 **소밀(밀도의 변화)**로 이루어져 있기 때문에 공기의 부피와 연관성이 있다. | 저역의 재생 문제는 가장 먼저 주파수와 관계가 있다. 또한 스피커가 물리적으로 움직일 수 있는 공기의 부피와 관계가 있다. 파장을 길이로만 이해하여 스피커의 사이즈나 특정한 거리 관계만 생각하는 사람들이 많다. 하지만, 실제의 주파수의 거동은 파장 길이가 아닌 공기의 **소밀(밀도의 변화)**로 이루어져 있기 때문에 공기의 부피와 연관성이 있다. | ||
| - | **따라서, | + | **따라서, |
| - | ====주파수==== | + | ==== 주파수와 공진 주파수(Fs) |
| - | 40Hz의 주파수를 예를 들자면, 스피커는 1초에 40번 앞뒤로 진동하면 40Hz 의 주파수를 재생하는 것이다. | + | 40Hz의 주파수를 예를 들자면, 스피커가 1초에 40번 앞뒤로 진동하면 40Hz의 주파수를 재생하는 것이다. |
| - | {{page>음향: | + | 그러나 유닛이 물리적으로 저역을 왜곡 없이 편안하게 재생할 수 있느냐는 유닛의 **자체 공진 주파수($f_s$)**에 의해 결정된다. 스피커 진동계의 물리 공식은 다음과 같다. |
| - | ====스피커 사이즈==== | + | $$f_s = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{K}{M}}$$ |
| - | 그 다음에 고려되어야 할 사항은 | + | * **$M$ (질량):** 진동판(콘지, |
| + | * **$K$ (강성):** 서스펜션(엣지, | ||
| - | 어떤 1인치의 스피커가 40Hz 로 앞뒤로 진동하고 있고, 10인치의 스피커가 40Hz 로 똑같이 앞뒤로 진동하고 있을 때, 이 두 스피커가 만들어내는 공기의 | + | 이 공식에 |
| - | 음압에서 100배의 차이는 20dB의 차이를 만들어 낼 수 있다. | + | ==== 스피커 사이즈와 익스커션의 등가 교환 ==== |
| - | 즉 너무 작은 스피커는 | + | 그 다음에 고려되어야 할 사항은 스피커 |
| - | < | + | 어떤 1인치의 스피커가 40Hz로 앞뒤로 진동하고 있고, 10인치의 스피커가 40Hz로 똑같이 앞뒤로 진동하고 있을 때, 만약 두 유닛의 앞뒤 움직임 폭(변위량)이 같다면 이들이 만들어내는 공기 체적량의 차이는 유효면적 비율에 따라 약 100배의 차이가 난다. 음압에서 100배의 차이는 20dB의 차이를 만들어 낸다. 즉, 너무 작은 스피커는 1초에 40번 진동해도 유효면적이 작아 우리 귀에 들리지 않는 수준의 미세한 |
| - | ====스피커 | + | 그러나 |
| - | 스피커의 사이즈만 음압에 영향을 미치는 것은 아니다. 스피커가 앞뒤로 움직이는 [[음향: | + | $$\text{체적 |
| - | 똑같은 10인치 크기를 가진 | + | 스피커의 사이즈($S_d$)가 작더라도, 앞뒤로 움직이는 |
| - | 음압에서 10배의 차이는 10dBSPL의 차이를 만들어 낼 수 있다. | + | < |
| - | 따라서 작은 | + | ==== 현대 |
| - | ====사이즈 vs 익스커션==== | + | 그렇다면 왜 과거에는 작은 유닛의 변위량을 늘리는 방식을 쓰지 못했을까? |
| - | ===지향각=== | + | 과거 진공관 시절에는 앰프 출력이 |
| - | + | ||
| - | 스피커가 쉽게 저음역대에 큰 음압을 낼 수 있도록 설계 하기 위해서는 스피커의 사이즈를 크게 늘리면 된다. 하지만 스피커가 사이즈가 커질수록 소리의 성질은 점음원에서 면음원으로 | + | |
| - | {{page>/ | + | 반면 현대 스피커 엔지니어링은 **고출력 TR 및 D-Class 앰프의 대중화**를 치트키로 활용한다. 앰프 출력이 수백 와트씩 차고 넘치기 때문에, 유닛의 감도가 $85\sim88\text{dB}$ 수준으로 팍 떨어지더라도 과감하게 진동판을 무겁고 단단한 소재(메탈, |
| - | ===분할 | + | 진동판의 질량($M \uparrow$)이 늘어나면서 **유닛 자체의 공진 주파수($f_s \downarrow$)가 **$20\sim30\text{Hz}$** 수준으로 뚝 떨어지게 되고,** 그 결과 현대 |
| - | 반대로 스피커의 사이즈는 줄이고 스피커가 앞뒤로 움직이는 변위량(Excursion)을 늘리게 된다면, 스피커에 | + | |
| - | ===댐핑 특성=== | + | |
| + | ==== 분할 진동 ==== | ||
| + | 반대로 스피커의 사이즈는 줄이고 스피커가 앞뒤로 움직이는 변위량(Excursion)을 늘리게 된다면, 고출력 앰프가 밀어붙이는 강한 물리적 힘 에너지를 진동판이 버텨내야 한다. 진동판이 연약하면 형태가 일그러지며 분할 진동(Break-up)이 발생해 극심한 왜곡(Distortion)이 생기므로, | ||
| + | |||
| + | ==== 댐핑 특성 | ||
| [[음향: | [[음향: | ||
| - | 스피커의 사이즈가 커질수록 응답 특성이 안좋아진다. 즉 스피커가 받은 | + | 스피커의 사이즈가 커질수록 응답 특성(Transient Response) 확보에 불리하다. 유닛이 |
| - | **쉽게 말해서 큰 사이즈의 스피커는 웅웅거릴 가능성(Underdamped)이 높다는 뜻이다.** | + | **쉽게 말해서 큰 사이즈의 스피커는 |
| {{: | {{: | ||
| - | =====스피커의 사이즈에 따른 장단점 예시===== | + | ===== 스피커의 사이즈에 따른 장단점 예시 ===== |
| - | ====스피커가 큰 경우==== | + | ==== 스피커가 큰 경우 ==== |
| - | 스피커가 점음원 보다 면음원의 성질에 가깝기 때문에 지향각이 좁아지고, | + | * 스피커가 점음원 보다 면음원의 성질에 가깝기 때문에 지향각이 좁아지고, |
| + | * 먼거리까지 레벨이 감쇠하지 않고 도달 하기 때문에 좁은 공간에서는 룸 어커스틱 트리트먼트에 대한 문제가 크게 발생할 확률이 높다. | ||
| + | * 스피커가 커질수록 응답 특성에 불리하기 때문에 스피커의 저역대 트랜지언트 표현력이 떨어질 가능성이 매우 높아진다. 즉 저역대가 웅웅거리게 된다.((베이스 앰프의 경우 10인치나 12인치 캐비닛 보다 15인치 캐비닛을 사용할 때 소리가 더 웅웅 거리고, 그래서 큰 음량이 필요해지면 10X4나 10x2 구성의 캐비닛을 사용한다.)) | ||
| + | * 큰 유닛을 사용한 스피커는 각각의 유닛간 거리가 상대적으로 멀어지기 때문에 최소 청취 거리도 멀어지게 된다. | ||
| + | * 지향각이 좁아지기 때문에, 서라운드나 Dolby Atmos의 위성 스피커로 사용하기 힘들어진다.((지향각이 넓어야 팬텀 이미지가 생성되는 서라운드나 Dolby Atmos 스피커 레이아웃 작은 스피커를 위성 스피커로 사용하고 저음은 우퍼로 대체를 하는 가장 큰 이유이다.)) | ||
| + | * 공연장에서 큰 유닛을 사용한 포인트 소스 스피커를 배치하게 되는 경우, 지향각이 좁아서 스테레오 이미지를 생성하기 힘든 경우가 있다. 이때 정가운대에도 센터 스피커를 하나 더 배치하여 스테레오 이미지를 보상하게 된다. | ||
| - | 먼거리까지 레벨이 감쇠하지 않고 도달 하기 때문에 좁은 공간에서는 룸 어커스틱 트리트먼트에 대한 문제가 크게 발생할 확률이 높다. | + | ==== 스피커가 작은 경우 ==== |
| - | 스피커가 커질수록 응답 특성에 | + | * 스피커가 |
| + | * 거리가 멀어질수록 소리의 크기가 감쇠하므로 작은 공간에서도 좋은 소리를 내지만, 먼거리에서는 제대로 된 청취를 못할 가능성이 높다. | ||
| + | * 스피커가 작아질수록 응답 특성에 | ||
| + | * 작은 유닛을 사용한 스피커는 각각의 유닛간 거리가 | ||
| + | * 지향각이 넓어지기 때문에, 서라운드나 Dolby Atmos의 위성 스피커는 작은 스피커 위주로 | ||
| + | * 작은 스피커를 일직선으로 배치한 라인 어레이나 컬럼 어레이의 경우 좌우 지향각이 넓게 형성되기 때문에, 센터 스피커를 사용하지 않아도 큰 공연장에서도 좋은 스테레오 이미지를 생성하게 된다. | ||
| - | 큰 유닛을 사용한 | + | ===== 결론 ===== |
| + | 오디오 커뮤니티나 하이파이 동호회 등지에서는 흔히 **'스피커는 | ||
| - | 지향각이 좁아지기 때문에, 서라운드나 Dolby Atmos의 위성 스피커로 사용하기 힘들어진다.((지향각이 넓어야 팬텀 이미지가 생성되는 서라운드나 Dolby Atmos 스피커 레이아웃 작은 스피커를 위성 스피커로 사용하고 | + | 하지만 현대 음향 공학적 관점에서 |
| - | 공연장에서 큰 유닛을 사용한 포인트 소스 | + | 현대 음향학은 |
| - | ====스피커가 작은 | + | 오히려 적절한 소형 유닛을 단단한 고강성 신소재로 설계하고 고출력 앰프로 정밀 제어할 때 다음과 같은 압도적인 공학적 이득을 취할 수 있다. |
| + | * **지향각 확장 및 스테레오 이미지 구현:** 유닛이 작을수록 점음원에 가까워져 고역까지 지향각이 넓고 평탄하게 유지되며, | ||
| + | * **로빙 에러(Lobing Error) 억제:** 멀티웨이 | ||
| + | * **룸 어쿠스틱 영향의 최소화: | ||
| - | 스피커가 면음원보다 점음원의 성질에 | + | 기술과 재료 공학이 종합적으로 발전한 오늘날에는 손바닥만 한 블루투스 |
| - | 거리가 멀어질수록 소리의 크기가 감쇠하므로 작은 공간에서도 좋은 소리를 내지만, 먼거리에서는 제대로 된 청취를 못할 가능성이 높다. | + | ---- |
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| - | 스피커가 작아질수록 응답 특성에 유리하기 때문에 스피커의 저역대 트랜지언트 표현력이 좋아진다. 즉 저역대가 탄탄해진다. 그렇지만 저역대의 음량은 큰 스피커에 비해 작기 때문에 같은 인치 스피커 2개 구성 등으로 저역대의 음량을 보상하는 방식도 있다.((가상 동축 방식, 2.5-way 방식 등)) | + | |
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| - | 작은 유닛을 사용한 스피커는 각각의 유닛간 거리가 비교적 가까워지기 때문에 최소 청취 거리가 가까워지게 된다. | + | |
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| - | 지향각이 넓어지기 때문에, 서라운드나 Dolby Atmos의 위성 스피커는 작은 스피커 위주로 구성된다. 이 경우에 상대적으로 저음 재생 능력이 떨어지게 되는 부분을 서브우퍼를 사용해서 보상하게 된다. | + | |
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| - | 작은 스피커를 일직선으로 배치한 라인 어레이나 컬럼 어레이의 경우 좌우 지향각이 넓게 형성되기 때문에, 센터 스피커를 사용하지 않아도 큰 공연장에서도 좋은 스테레오 이미지를 생성하게 된다. | + | |
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| - | =====결론===== | + | |
| - | 예전보다 지금은 재료에 대한 기술이나 여러가지 기술이 종합적으로 발전하여 작은 스피커로도 충분한 저음역대를 재생할 수 있게 되어서 작은 Bluetooth 스피커인데도 충분한 저음을 재생하는 제품들도 나와주고 있다. | + | |
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| - | 저음 재생을 위해서 무조건적으로 스피커의 사이즈를 늘리면 좋겠다 라고 생각하는 사람들도 가끔 있다. 과거에는 앰프의 기술이나 스피커의 재질에 관한 기술이 발전하지 못하여, 감도가 높은 스피커 유닛으로 사이즈를 늘리는 것이 저역 재생을 위한 유일한 해답이었던 시절도 있었던 것은 사실이다. | + | |
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| - | 하지만, 사실 스피커의 사이즈와 앞뒤 변위량은 스피커의 재질과 지향각, 응답 특성 등 스피커의 전면적인 부분에서 고려되어야 하고, 그렇게 고려하여 적절한 스피커의 사이즈와 감도, 앰프의 적절한 출력이 정해지게 된다. 오히려 최근에는 작은 사이즈의 스피커들에서 더욱더 고성능의 스피커 성능이 나오는 경향이 강해졌다. 스피커를 작게 만들었을 경우, 특히 지향각과 스테레오 이미지, 스피커가 마주보는 벽의 스탠딩 웨이브의 영향을 들 받는 점, 서브우퍼의 경우에는 무지향성에서 많은 장점이 생긴다. 또한 유닛이 작아지면 멀티 -way 스피커에서 트위터와 우퍼의 간격과 크로스오버 주파수에 의한 [[음향: | + | |
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| - | 따라서, 서브우퍼나 우퍼가 무조건 사이즈가 더 커야만 저음을 제대로 재생할 것이라고 생각하는 것은 매우 잘못된 생각이다. 스피커의 저음 재생 능력이나 지향각, 최대 음압 등은 스피커의 스펙 시트를 보면 알 수 있다. | + | |
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| - | 스피커 유닛의 사이즈에 따라 가장 잘 재생할 수 있는 주파수 범위가 있고, 그 주파수 범위에서 요구되는 음압 레벨은 유닛의 익스커션, | + | |
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| * 스피커의 사이즈와 주파수에 의한 지향각 : https:// | * 스피커의 사이즈와 주파수에 의한 지향각 : https:// | ||
| * 스피커의 형태와 분할진동 : https:// | * 스피커의 형태와 분할진동 : https:// | ||
| 줄 104: | 줄 100: | ||
| * Thiele/ | * Thiele/ | ||
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