확성기 측정

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확성기 측정은 성능의 다양한 측면을 측정하여 확성기의 행동을 결정하는 관행이다. 이 측정은 특히 변환기인 확성기가 재생이나 음향 보강에 사용되는 다른 오디오 시스템 구성품보다 왜곡 수준이 높기 때문에 중요하다.

무반향 측정

확성기를 시험하는 한 가지 방법은 음향학적으로 투명한 바닥 격자를 가진 무음극실이 필요하다. 측정 마이크는 일반적으로 방해되지 않는 붐(반사를 피하기 위해)에 장착되며 고주파 드라이버로 축의 구동 장치 앞에 1m 위치에 배치된다. 이것은 반복 가능한 결과를 산출할 수 있지만, 그러한 '자유 공간' 측정은 특히 작은 방의 성능을 나타내지 않는다. 저주파에서 유효한 결과를 얻으려면 매우 큰 무향실(Anechoic chamber)이 필요하며, 모든 면에 큰 흡수성 쐐기가 있다. 대부분의 무반향실은 20Hz 이하의 정확한 측정을 위해 설계되지 않았으며 80Hz 미만의 측정은 불가능하다.

사면체실

사면체 챔버는 무반향 챔버에 필요한 큰 공간 없이 운전자의 저주파 한계를 측정할 수 있다. 확성기 드라이버를 위한 이 소형 측정 시스템은 IEC 60268-21:2018,^[1] IEC 60268-22:2020^[2] 및 AES73id-2019에 정의되어 있다.^[3]

반공간 측정

다른 대안은 스피커를 등에 업고 확 트인 잔디 위에 하늘을 가리키며 간단히 눕히는 것이다. 지상 반사는 여전히 간섭하겠지만 대부분의 스피커는 방향성이 있고 매우 낮은 주파수만 후진 방사하기 때문에 중간 범위에서 크게 감소할 것이다. 스피커 주변에 흡착성 물질을 넣으면 후방 방사선을 흡수해 중거리 리플을 줄일 수 있다. 저주파에서는 항상 지반반사가 위상에 있으므로 측정된 응답은 베이스가 증가하지만, 이것은 어쨌든 일반적으로 후벽과 바닥이 모두 비슷한 효과를 제공하는 방 안에서 일어나는 현상이다. 따라서 이러한 반공간 측정을 사용하고 평평한 반공간 반응을 목표로 하는 좋은 사례가 있다. 평탄한 자유 공간 응답을 제공하는 스피커는 항상 실내에서 베이스가 강한 소리로 들릴 것이다. 그래서 모니터 스피커는 약 400Hz 미만의 감쇠를 가져오는 절반의 공간과 1/4 공간(코너 사용용) 설정을 통합하는 경향이 있다.

구멍을 파서 스피커를 지면과 같은 높이로 매설하면 훨씬 정확한 반공간 측정이 가능해져 경계 효과 마이크와 동등한 확성기(정확히 상상에 반사되는 모든 것)를 만들 수 있지만 어떤 후방 포트도 차단되지 않은 상태를 유지해야 하며, 어떤 후방 장착 앰프도 냉각 공기를 허용해야 한다. 인클로저의 가장자리로부터의 회절은 감소하여 반복 가능하고 정확하지만 그다지 대표적이지는 않은 반응 곡선을 만든다.

객실 측정

저주파에서 대부분의 방들은 방 치수가 반 파장의 배수에 해당하는 일련의 주파수에서 공명을 가진다. 소리는 밀리초당 약 1피트(1100ft/s)의 속도로 이동하기 때문에 20피트(6.1m) 길이의 룸은 25Hz 위쪽에서 공명한다. 이러한 공명 모드는 그 신호의 주파수가 낮음에서 높음으로 변화하기 때문에 상수 신호의 소리 레벨에서 큰 피크와 딥을 유발한다.

추가적으로, 반사, 분산, 흡수 등은 모두 인식된 소리를 강하게 변화시키지만, 이것이 실내 모드가 지배하는 주파수보다 높은 주파수에서 음악이나 언어에 대해 의식적으로 반드시 눈에 띄는 것은 아니다. 이러한 변경은 반사, 분산 또는 흡수 표면(스피커 방향의 변경 포함)에 관한 스피커 위치 및 청취 위치에 따라 달라진다. 불행한 상황에서 이들 중 어느 하나, 즉 듣는 사람의 사소한 움직임은 상당한 차이를 일으킬 수 있다. 스테레오(또는 복수 채널) 청각 통합과 같은 복잡한 효과는 통일된 인식의 "소리 단계"로 쉽게 손실될 수 있다.

귀와 뇌가 어떻게 소리를 처리하여 그러한 인식을 만들어 내는가에 대한 이해는 제한적이며, 따라서 측정이나 측정의 조합은 예를 들어 "소리 단계" 효과에 대한 성공적인 인식을 보장할 수 없다. 따라서 어떤 청취 공간에서도 스피커 성능을 극대화할 수 있는 보장된 절차는 없다(소음적으로 불쾌한 무향실 제외). 반향 시간(어떤 경우든 실제로 더 큰 볼륨에만 적용 가능)과 같은 일부 매개변수와 전체 룸 "주파수 응답"은 반사, 확산 또는 흡수 원소의 추가 또는 뺄셈에 의해 다소 조정될 수 있지만, 이것이 현저하게 효과적일 수 있다(적절한 추가 또는 축소와 배치).어떤 예술과 경험의 문제를 모방하다 어떤 경우에는 그러한 수정의 조합이 그다지 성공적인 것으로 발견되지 않았다.

마이크 위치 지정

모든 다중 운전자 스피커(동축이 아닌 경우)는 동일한 주파수를 생성하는 두 드라이버의 경로 길이가 상 해제로 이어지기 때문에 측정 마이크가 확성기에 가깝고 최적 축보다 약간 위 또는 아래에 배치되면 올바르게 측정하기 어렵다. 엄지손가락의 법칙으로서 1kHz의 파장은 공기 중에 1ft(0.30m), 10kHz의 파장은 1인치(25mm)에 불과하다는 것을 기억하는 것이 유용하다. 공개된 결과는 종종 마이크로폰을 1 센티미터 또는 2 센티미터 이내로 매우 정밀한 위치에 배치하는 경우에만 유효하다.

2-3m에서 두 스피커 사이의 실제 청취 위치에서 측정하면 실제로 청취실에서 어떤 일이 벌어지고 있는지 알 수 있다. 결과 곡선은 일반적으로 (다른 장비에 비해) 나타나는 것으로 보이지만, 흡수성 패널로 실험할 수 있는 근거를 제공한다. 대표적인 방법으로 저주파 방 '모드'를 자극하기 때문에 양쪽 스피커를 모두 운전하는 것이 좋다. 즉, '컴-필터' 효과(해당 지점에서 측정된 실내 반응의 대체 피크와 딥)를 피하려면 마이크로폰이 두 스피커로부터 정확히 등거리 위치에 배치되어야 한다. 위치는 1kHz 톤에서 최대 응답을 위해 마이크를 좌우로 이동한 다음 3kHz 톤, 10kHz 톤으로 이동하는 것이 가장 좋다. 최고의 현대식 스피커는 무반향 조건에서 40Hz에서 20kHz까지 ±1dB의 주파수 응답을 평탄하게 만들 수 있지만, 실제 청취실에서 2m에서의 측정은 일반적으로 ±12dB 이내일 경우 양호한 것으로 간주된다.

근거리장 측정

실내 음향은 근거리장 측정에 훨씬 작은 영향을 미치기 때문에 무반향실 분석을 수행할 수 없을 때 적합할 수 있다. 측정은 음의 반파장이 스피커의 전체 직경보다 작은 스피커(또는 경음기, 환기구와 같은 음원) 전체 직경보다 훨씬 짧은 거리에서 수행되어야 한다. 이러한 측정은 방향 정보 없이 직접 스피커 효율 또는 평균 감도를 산출한다. 다중 음원 스피커 시스템의 경우 모든 음원(우퍼, 베이스 리플렉스 환기구, 미드레인지 스피커, 트위터 등)에 대해 측정을 수행해야 한다. 이러한 측정은 실행하기 쉽고, 거의 모든 방에서 수행할 수 있으며, 인박스 측정보다 시간을 더 잘 준수하며, 반공간 측정을 예측하지만, 직접성 정보는 없다.^[4]

주파수 응답 측정

주파수 응답 측정은 그래프로 표시되거나 ±3dB 한계(또는 기타 한계)로 명시된 경우에만 의미가 있다. 인용된 대부분의 수치들의 약점은 특히 저주파에서 이용 가능한 최대 SPL을 명시하지 못한 것이다. 따라서 전력 대역폭 측정은 주파수 응답 외에 청각 주파수 범위에 걸쳐 주어진 왜곡 수치를 위한 최대 SPL 출력 그림으로 가장 유용하다.

왜곡 측정

확성기의 왜곡 측정은 물론 측정 마이크 자체의 왜곡만큼만, 시험한 수준에서 내려갈 수 있다. 높은 수준의 왜곡을 측정하려면 마이크로폰의 자르기 수준이 120 ~ 140 dB SPL이어야 한다. 일반적인 100와트 파워앰프에 의해 구동되는 일반적인 탑엔드 스피커는 1m에서 105dB SPL 이상의 피크 레벨을 생성할 수 없다(일반적인 청취실의 스피커 한 쌍에서 대략 105dB로 해석된다). 진정으로 사실적인 번식을 달성하려면 이보다 훨씬 높은 레벨의 스피커가 필요하며, 이상적으로는 약 130dB SPL이 필요하다. 비록 (저속 응답 및 RMS 판독) 소리 수준 미터에서 측정된 라이브 음악 수준이 100 dB SPL의 영역에 있을 수 있지만, 타악기의 프로그램 수준 피크는 이를 훨씬 초과할 것이다. 대부분의 스피커는 낮은 수준에서 약간 감소하는 468-가중치 '분해 잔류물'로 측정된 약 3%의 왜곡을 제공한다. 정전기 스피커는 고조파 왜곡이 낮을 수 있지만 상호변조 왜곡이 더 높다. 3% 왜곡 잔여물은 총 고조파 왜곡 1~2%에 해당한다. 전문 모니터는 1m에서 약 110dB SPL까지 약간의 왜곡을 유지할 수 있지만 거의 모든 국내 스피커 시스템은 100dB SPL 이상으로 심하게 왜곡된다.

착색해석

확성기는 스피커의 다양한 부분, 즉 원뿔, 테두리, 캐비닛, 밀폐된 공간과 같은 색상으로 고통 받는 대부분의 다른 오디오 장비 항목과 다르다. 에너지를 저장함으로써 이를 유발하는 모든 형태의 공명, 그리고 높은 Q 계수를 가진 공명들은 특히 청각적이다. 최근 몇 년 동안 스피커를 개선하는데 들어간 많은 작업은 착색 감소에 관한 것이었고, FFT는 스피커의 지연된 출력을 측정하여 주파수 폭포 플롯이나 스펙트로그램 플롯 대비 시간으로 표시하기 위해 측정 장비를 도입했다. 초기에는 임펄스 반응 시험을 이용하여 분석을 실시하였지만, 이 '스파이크'는 자극이 화자의 최대 능력 내에 머무르려면 에너지 함량이 매우 낮다. 이후 장비는 최대 길이 시퀀스 시스템 분석기(MLSSA)와 같은 다른 자극에 상관관계를 사용한다.^[5] 자극 신호로 다중 사인파 톤을 사용하고 결과 출력을 분석하여 스펙트럼 오염 테스트는 확성기 '셀프 노이즈' 왜곡 구성 요소의 측정을 제공한다. 이 '피켓 펜스' 유형의 신호는 모든 주파수 범위에 대해 최적화될 수 있으며, 결과는 음질 청취 테스트와 예외적으로 잘 연관되어 있다.

참고 항목

• 국제 확성기 제조 및 음향 협회(ALMA)
• 오디오 파워
• 오디오 노이즈 측정
• 오디오 음질 측정
• 대역폭 확장
• 방향음
• 이소바르 확성기
• 확성기 음향
• 포물선 확성기
• 프로그램 레벨
• 스피커 드라이버
• 구형좌표계
• 스튜디오 모니터

참조

외부 링크

• MLSSA 사이트
• Praxis 라우드스피커 측정 시스템
• CONQ확성기 측정 및 보정 시스템
• TTC 사면 시험실