스피커(Speaker)의 구조와 방식

스피커는 전기신호를 진동판의 물리적인 움직임을 통해(진동을 통해) 귀로 들을 수 있는 소리로 바꿔주는 역할을 하는 장비입니다. 스피커의 구조와 역할, 종류 등을 정리해 보며 좋은 스피커가 되기 위한 요소들은 무엇이 있는지 정리해 보겠습니다. 

 

 

스피커의 구조

라우드스피커라고도 하는 스피커의 구조는 일반적으로 전기 신호를 음파로 변환하기 위해 함께 작동하는 몇 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 일반적인 다이내믹 스피커의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

 

• 콘/다이어프램: 콘 또는 다이어프램은 스피커의 주요 진동 구성 요소입니다. 일반적으로 종이, 플라스틱 또는 금속과 같은 가볍고 단단한 재료로 만들어집니다. 콘은 보이스 코일에 부착됩니다.
• 보이스 코일: 보이스 코일은 콘/다이어프램에 부착된 와이어 코일입니다. 전류가 코일을 통과하면 영구 자석과 상호 작용하는 자기장을 생성합니다.
• 영구 자석: 영구 자석은 안정적인 자기장을 생성하는 고정 자석입니다. 보이스 코일 주위에 위치하며 코일에 의해 생성된 자기장과 상호 작용합니다. 이 상호 작용으로 보이스 코일과 부착된 콘/다이어프램이 앞뒤로 움직여 음파를 생성합니다.
• 서스펜션 시스템: 서스펜션 시스템에는 서라운드와 스파이더가 포함됩니다. 서라운드는 콘/다이어프램의 외부 가장자리를 스피커 프레임에 부착하여 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 유연한 링입니다. 스파이더는 보이스 코일을 스피커 프레임에 연결하는 유연하고 지지적인 구조로, 콘/다이어프램의 움직임에 대한 안정성과 제어를 제공합니다.
• 프레임/바구니: 바스켓이라고도 하는 프레임은 스피커의 모든 구성 요소를 함께 고정하는 견고한 구조입니다. 그것은 지원을 제공하고 자석, 보이스 코일, 콘/다이어프램 및 서스펜션 시스템을 수용합니다.
• 더스트 캡: 더스트 캡은 콘/다이어프램 중앙에 위치한 보호 덮개입니다. 보이스 코일 및 기타 내부 구성 요소를 먼지와 이물질로부터 보호하는 데 도움이 됩니다. 이러한 구성 요소는 스피커 시스템에서 함께 작동합니다. 전기 오디오 신호가 보이스 코일을 통과하면 다양한 자기장이 생성되어 콘/다이어프램이 앞뒤로 빠르게 움직입니다. 이 움직임은 주변 공기에 압력파를 생성하여 사람의 귀로 들을 수 있는 소리를 생성합니다. 스피커 디자인은 다양할 수 있으며 정전기 스피커 또는 평면 자기 스피커와 같은 다른 유형의 스피커는 구조와 구성 요소가 다를 수 있습니다.

 

지향각

스피커 빔 각도는 스피커에서 나오는 소리의 분산 패턴 또는 커버리지 각도를 나타냅니다. 화자의 소리가 투사되거나 지시되는 각도 범위를 설명합니다. 빔 각도는 일반적으로 도 단위로 측정되며 전문 오디오 시스템에 사용되는 특정 유형의 라우드스피커 또는 라인 어레이와 같은 지향성 사운드 프로젝션을 위해 설계된 스피커와 연관됩니다. 수평면과 수직면 모두에서 커버리지 패턴의 폭을 나타냅니다. 좁은 빔 각도는 더 집중되고 집중된 사운드 프로젝션을 나타내는 반면, 넓은 빔 각도는 더 넓은 사운드 분산을 나타냅니다. 스피커의 특정 빔 각도는 디자인, 드라이버 구성 및 의도된 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 경우에 따라 빔 각도를 조정하거나 구성할 수 있어 사용자가 환경이나 청중 요구 사항에 맞게 분산 패턴을 수정할 수 있습니다. 이것은 개별 요소를 조정하여 다양한 커버리지 각도를 얻을 수 있는 특정 라인 어레이 시스템에서 볼 수 있습니다. 오디오 설정에서 스피커를 계획하고 배치할 때 스피커의 빔 각도를 고려하는 것이 중요합니다. 빔 각도를 이해하면 원하는 청취 영역 내에서 소리가 고르게 분포되도록 스피커의 최적 배치와 적용 범위를 결정할 수 있습니다.

 

감도

스피커 감도는 스피커가 전력을 사운드 출력으로 얼마나 효율적으로 변환하는지를 측정한 것입니다. 일반적으로 데시벨(dB)로 표시되며 표준화된 전기 신호를 스피커에 인가하고 특정 거리에서 발생하는 소리의 크기를 측정하여 측정합니다. 감도 등급은 주어진 전력 수준에서 스피커가 얼마나 크게 들릴 수 있는지를 나타냅니다. 감도 등급이 높다는 것은 스피커가 감도가 낮은 스피커에 비해 특정 볼륨 레벨을 생성하는 데 더 적은 전력이 필요하다는 것을 의미합니다.

예를 들어 감도 등급이 90dB인 스피커는 1와트의 전력으로 특정 볼륨 레벨을 생성할 수 있는 반면 감도 등급이 87dB인 스피커는 동일한 볼륨 레벨을 달성하기 위해 2와트의 전력이 필요할 수 있습니다. 감도는 스피커와 앰프를 매칭할 때 고려해야 할 중요한 사양입니다. 더 민감한 스피커를 사용하면 앰프가 더 적은 전력으로 더 높은 볼륨 레벨을 제공할 수 있으므로 라이브 공연이나 청중이 많은 장소와 같이 고효율과 소리 크기가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 감도만으로는 스피커의 전반적인 음질이나 성능을 나타내지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 주파수 응답, 왜곡 수준 및 스피커 설계 특성과 같은 다른 요소도 전반적인 음향 경험에 기여합니다. 따라서 특정 오디오 시스템 또는 응용 분야에 대한 스피커를 평가하고 선택할 때 다른 사양과 함께 감도를 고려해야 합니다.

 

주파수대역

스피커 주파수 범위는 스피커가 정확하게 재생할 수 있는 주파수 범위를 나타냅니다. 스피커가 효과적으로 소리를 낼 수 있는 가장 낮은 주파수에서 가장 높은 주파수 범위를 나타냅니다. 주파수 범위는 일반적으로 주파수 하한과 주파수 상한 이라는 두 개의 숫자를 사용하여 설명됩니다. 예를 들어 스피커의 주파수 범위가 40Hz ~ 20kHz일 수 있으며 이는 최저 40Hz에서 최고 20,000Hz(또는 20kHz)의 주파수를 재생할 수 있음을 나타냅니다. "저음" 또는 "저음" 응답이라고도 하는 낮은 주파수 제한은 스피커가 적절한 볼륨과 정확도로 생성할 수 있는 가장 낮은 주파수를 나타냅니다. 이 범위는 깊은 베이스 음을 재생하는 데 필수적이며 완전하고 균형 잡힌 사운드를 전달하는 스피커의 기능에 영향을 미칩니다. 종종 "하이엔드" 또는 "트레블" 응답이라고 하는 상위 주파수 제한은 스피커가 정확하게 재생할 수 있는 가장 높은 주파수를 나타냅니다. 이 범위는 고주파 세부 사항을 캡처하고 오디오 재생의 선명도를 보장하는 데 중요합니다. 주파수 범위 사양만으로는 스피커의 성능을 완벽하게 파악할 수 없다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

주파수 응답 곡선, 왜곡 수준, 전반적인 스피커 설계 특성과 같은 다른 요소도 스피커의 음질과 성능에 영향을 미칩니다. 스피커를 선택할 때 의도한 용도에 따라 원하는 주파수 범위를 고려하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 홈 씨어터 시스템에서는 보다 몰입감 있는 경험을 위해 저주파 응답이 확장된 스피커가 바람직한 반면, 스튜디오 모니터링 설정에서는 정밀한 오디오 재생을 위해 스펙트럼 전체에서 더 넓고 정확한 주파수 범위를 가진 스피커가 선호됩니다.

 

 

극성

스피커 극성은 오디오 신호 또는 전기 회로와 관련하여 스피커의 양극 및 음극 단자의 정렬 또는 방향을 나타냅니다. 소리를 생성하기 위해 스피커 콘이 움직이는 방향을 결정합니다. 올바른 스피커 극성을 유지하는 것은 특히 위상 일관성이 필수적인 다중 스피커 시스템에서 정확한 사운드 재생에 매우 중요합니다. 시스템의 모든 스피커가 극성 측면에서 적절하게 정렬되면 스피커에서 생성되는 음파가 서로 강화되어 깨끗하고 일관된 오디오 출력이 생성됩니다. 대부분의 스피커 설정에서 관례는 증폭기 또는 오디오 소스의 양극 단자를 스피커의 양극 단자에 연결하고 증폭기의 음극 단자를 스피커의 음극 단자에 연결하는 것입니다. 이렇게 하면 양의 전압이 적용될 때 스피커의 원뿔이 앞으로 이동하여 원래 오디오 신호와 위상이 같은 음파가 생성됩니다.

스피커 극성이 반대인 경우, 즉 양극 단자와 음극 단자가 바뀌면 양극 전압이 적용될 때 스피커 콘이 반대 방향으로 움직입니다. 이로 인해 스피커 콘의 움직임이 오디오 신호와 동기화되지 않아 위상이 취소되거나 음질이 저하될 수 있습니다. 스피커 극성을 확인하고 수정하기 위해 극성 테스터를 사용하거나 스피커 단자의 표시를 육안으로 검사하거나 스피커 시스템 내에서 적절한 위상 일관성을 보장하기 위해 청취 테스트를 수행하는 등 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 시스템의 모든 스피커에서 일관되고 올바른 스피커 극성을 보장하는 것은 정확한 사운드 재생을 달성하고 최적의 오디오 성능을 위한 적절한 위상 정렬을 유지하는 데 필수적입니다.

 

인클로저(Enclosure)

스피커와 관련하여 인클로저는 드라이버 및 크로스오버 네트워크와 같은 스피커 구성 요소를 포함하는 특수 캐비닛 또는 하우징을 나타냅니다. 이것은 스피커 설계에서 몇 가지 중요한 역할을 합니다.

 

• 음향 분리: 인클로저는 스피커 드라이버에서 생성되는 전면 및 후면 음파를 분리하는 데 도움이 됩니다. 이러한 음파를 분리함으로써 간섭 및 위상 상쇄를 줄여 음질과 선명도를 향상시킵니다.
• 음향 부하: 스피커 드라이버에 특정 음향 부하를 제공하도록 인클로저를 설계할 수 있습니다. 이 부하는 스피커의 주파수 응답 및 효율성에 영향을 미칩니다. 밀폐형, 포팅형 또는 베이스 리플렉스 인클로저와 같은 다양한 인클로저 유형은 스피커의 저주파 응답 및 전반적인 사운드 특성을 수정할 수 있습니다.
• 보호: 인클로저는 스피커 구성 요소를 보호하여 먼지, 이물질 및 잠재적인 물리적 손상으로부터 구성 요소를 보호합니다. 또한 드라이버의 성능에 영향을 줄 수 있는 원치 않는 진동과 공명을 방지하는 데 도움이 됩니다.
• 캐비닛 공진 제어: 인클로저는 자체 공진 및 진동을 최소화하도록 설계되었습니다. 견고한 건축 자재를 사용하고 내부 브레이싱을 구현함으로써 인클로저는 소리에 색을 입히거나 왜곡을 유발할 수 있는 원치 않는 공명을 줄일 수 있습니다.

 

인클로저는 다양한 디자인과 크기로 제공되며 각각 고유한 특성과 장점이 있습니다. 일반적인 유형에는 밀폐형 인클로저, 포팅된 인클로저(베이스 리플렉스 인클로저라고도 함) 및 패시브 라디에이터 인클로저가 포함됩니다. 각 유형에는 고유한 음향 속성이 있으며 특정 응용 프로그램 및 사운드 기본 설정에 적합합니다.

스피커 설계에 적합한 인클로저를 선택하려면 드라이버 사양, 원하는 주파수 응답, 실내 음향 및 용도와 같은 요소를 고려해야 합니다. 잘 설계된 인클로저는 스피커의 성능과 사운드 재생을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 

 

복합형 스피커 네트워크

복잡한 스피커 네트워크는 오디오 시스템에 사용되는 스피커 및 관련 구성 요소의 정교하거나 고급 배열을 나타냅니다. 일반적으로 특정 사운드 재생 목표를 달성하기 위해 여러 스피커, 크로스오버, 증폭기 및 신호 처리 장비를 사용합니다. 복잡한 스피커 네트워크는 고급 홈 오디오 시스템, 전문 사운드 강화 설정 및 콘서트장과 같은 다양한 응용 분야에서 찾을 수 있습니다. 사운드 분포, 이미징 및 주파수 응답을 정밀하게 제어하도록 설계되어 다양한 청취 환경에서 최적의 성능을 보장합니다. 복잡한 스피커 네트워크에서 일반적으로 사용되는 구성 요소 및 기술은 다음과 같습니다.

 

• 크로스오버: 크로스오버는 오디오 신호를 여러 주파수 대역으로 나누어 적절한 스피커로 라우팅합니다. 각 스피커가 재생에 가장 적합한 주파수를 수신하도록 하여 선명도와 효율성을 향상합니다.
• 여러 스피커: 복잡한 네트워크는 종종 특정 주파수 범위에 특화된 여러 스피커를 통합합니다. 이를 통해 전체 오디오 스펙트럼을 보다 정확하게 재생하여 전반적인 음질과 충실도를 향상시킬 수 있습니다.
• DSP(디지털 신호 처리): 디지털 신호 처리는 복잡한 스피커 네트워크에서 자주 사용됩니다. 이퀄라이제이션, 시간 정렬, 위상 보정 및 스피커 관리를 포함하여 오디오 매개변수에 대한 고급 제어가 가능합니다. DSP 프로세서는 사운드 재생을 최적화하고 실내 음향을 보상하며 전체 시스템 성능을 향상할 수 있습니다.
• 증폭: 증폭기는 네트워크 내에서 스피커를 구동하는 데 중요한 역할을 합니다. 여러 앰프를 사용하여 서로 다른 스피커 또는 스피커 그룹에 전원을 공급하여 충분한 전원 공급을 보장하고 신호 무결성을 유지할 수 있습니다.
• 시스템 통합: 복잡한 스피커 네트워크에는 스피커의 정확한 위치 지정 및 정렬, 크로스오버 포인트 보정, DSP 설정 조정을 포함하여 구성 요소의 신중한 통합이 필요합니다. 이 통합 프로세스는 전체 시스템에서 원활한 작동과 일관된 사운드 재생을 보장합니다.

 

복잡한 스피커 네트워크는 음향, 시스템 설계 및 신호 처리에 대한 전문 지식을 갖춘 오디오 전문가가 설계합니다. 방의 특성, 원하는 사운드 분산 및 청중 경험과 같은 요소를 고려하여 특정 요구 사항 및 목표에 맞게 조정됩니다. 목표는 뛰어난 오디오 성능으로 몰입형 고충실도 사운드 환경을 만드는 것입니다.

 

 

멀티엠프 스피커시스템

바이앰프 또는 트라이앰프 시스템이라고도 하는 멀티 앰프 스피커 시스템은 스피커 또는 스피커 시스템의 서로 다른 주파수 범위에 전원을 공급하기 위해 여러 앰프를 활용하는 오디오 설정입니다. 단일 증폭기를 사용하여 모든 스피커를 구동하는 대신 다중 증폭기 구성의 각 증폭기는 특정 주파수 범위 전용입니다. 일반적인 멀티 앰프 스피커 시스템에서 오디오 신호는 크로스오버 네트워크를 사용하여 별도의 주파수 대역으로 나뉩니다. 크로스오버는 저음 재생을 위해 저주파 신호를 전용 앰프 및 스피커 드라이버로 보내는 반면, 중음 및 고주파 신호는 각각의 주파수 범위를 처리하도록 설계된 별도의 앰프 및 드라이버로 라우팅 됩니다. 멀티 앰프 스피커 시스템의 장점은 다음과 같습니다.

 

• 향상된 음질: 각 주파수 범위에 대한 전용 증폭기 및 드라이버를 사용하여 다중 증폭기 시스템을 통해 사운드 재생을 더 잘 제어하고 최적화할 수 있습니다. 각 드라이버는 지정된 주파수 범위를 처리하도록 정밀하게 조정할 수 있으므로 선명도, 정확도 및 전반적인 음질이 향상됩니다.
• 향상된 전력 처리: 서로 다른 주파수 범위에 대한 증폭을 분리하면 각 증폭기가 최적의 전력 범위 내에서 작동할 수 있습니다. 이것은 각 드라이버가 충분한 전력을 받도록 하여 왜곡의 위험을 줄이고 전반적인 전력 처리 능력을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
• 향상된 시스템 유연성: 멀티 앰프 시스템은 시스템 설계 및 구성에서 더 큰 유연성을 제공합니다. 이를 통해 시스템의 주파수 응답, 이퀄라이제이션 및 전체 성능을 미세 조정할 수 있습니다. 또한 시스템 구성 요소는 개별적으로 업그레이드하거나 교체할 수 있으므로 변화하는 요구 사항에 대한 확장성과 적응성을 제공합니다.
• 상호 변조 왜곡 감소: 상호 변조 왜곡은 여러 주파수가 상호 작용하여 사운드에 원치 않는 아티팩트를 생성할 때 발생합니다. 주파수 범위와 증폭을 분리함으로써 다중 앰프 시스템은 혼변조 왜곡을 최소화하여 보다 깨끗하고 정확한 사운드를 재생할 수 있습니다.

멀티 앰프 스피커 시스템은 일반적으로 콘서트 사운드 강화, 스튜디오 모니터링, 고충실도 홈 오디오 시스템과 같은 전문 오디오 애플리케이션을 비롯한 고급 오디오 설정에 사용됩니다. 최적의 성능과 음질을 달성하려면 신중한 설정, 보정 및 구성 요소 통합이 필요합니다.

 

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스피커는 그 재질과 구조등 정교한 차이로 인해 음향 품질이 달라지는 장비 입니다. 스펙과 성능을 꼼꼼히 확인하여 좋은 장비 선택을 위한 가이드가 되었으면 좋겠습니다.