스피커 인클로저
드라이버 세트가 장착되는 인클로저는 스피커가 재생하는 음질에 지대한 영향을 줍니다. 실제로 인클로저는 드라이버 유닛 그 자체만큼 중요합니다. 설계자들은 인클로저 디자인을 여러 가지로 선택할 수 있지만, 이 모두가 재생되는 소리에 영향을 줍니다.
여기에서 설명하는 매우 다양한 인클로저 타입 외에도 모든 스피커의 캐비닛은 약간씩 진동하며, 소리를 변화시키게 됩니다. 이상적인 인클로저는 그 자체의 소리를 발생시키지 말아야 하며 드라이버에서 재생되는 소리를 간섭하지 않아야 합니다. 그러나 드라이버 유닛에서 발생되는 에너지의 일부는 필연적으로 인클로저를 움직이게 합니다. 이러한 인클로저 진동은 스피커 캐비닛이 그 자체의 음원이 되도록 하여 음악을 착색합니다.
현재의 하이엔드 스피커가 대량 생산 제품보다 훨씬 더 좋은 이유 중 하나는, 인클로저 진동을 방지하기 위해 노력하기 때문입니다. 대규모 제조 회사는 일반적으로 인클로저에 인색한데, 그것은 잘 모르는 소비자가 느끼는 제품의 가치에 그다지 영향을 주지 않기 때문입니다.
스피커가 인클로저를 필� 衙�하는 이유를 살펴보고 가장 인기 있는 인클로저 타입을 조사해 보도록 하겠습니다.
우퍼 주위의 인클로저는 우퍼의 후면 방사파가 우퍼의 전면 방사파와 결합하는 것을 방지하기 위해 필요합니다. 우퍼가 앞으로 움직일 때는 밀파(양의 압력을 가진 파동)가 전면에서 방사되고, 동일한 강도의 소파(음의 압력을 가진 파동)가 후면으로 방사됩니다. 우퍼처럼 주파수가 낮으면, 작은 물체 주위에서 회절할 수 있기 때문에, 후면파는 전면파와 결합하여 소리를 소멸시키고, 저역 출력이 감소되도록 합니다. 우퍼를 인클로저로 감싸면 이렇게 소리가 소멸되는 것을 방지하고, 스피커가 낮은 주파수를 발생시키도록 합니다.
이러한 전-후면의 소멸을 방지하는 것 외에도, 인클로저는 또한 드라이버 - 특히 우퍼 - 를 위한 최적의 환경을 제공합니다. 이것을 로딩(loading)이라고 합니다. 우퍼가 캐비닛에서 적절하게 작동하도록 하기 위해서 많은 로딩 방법이 고안되었습니다. 가장 일반적인 방법은 무한 배플(infinite baffle)(밀폐형 캐비닛(sealed cabinet), 또는 작은 인클로저에서는 에어서스펜션(air suspension)이라고도 합니다), 그리고 � �첨봄�reflex) 또는 포티드 인클로저(ported enclosure)입니다. ! 덜 일반� 岵�로딩 방식으로는 트랜스미션 라인(transmission line), 아이소바릭(Isobarik), 그리고 무한 배플 디자인(finite baffle design)이 있습니다.
이러한 다양한 로딩 방식은 스피커의 저역 응답에 영향을 줍니다. 인클로저의 우퍼는 저역에서는 느려지게 됩니다; 주파수가 특정한 지점 이하로 떨어짐에 따라 우퍼의 출력도 그렇게 됩니다. 우퍼의 출력이 3dB만큼 떨어지는 것을 저주파 컷오프 지점(low-frequency cutoff point)이라고 합니다. 이 주파수 아래에서는 주파수가 감소함에 따라 점점 더 적은 소리를 내주게 됩니다 - 이러한 현상을 롤오프(rolloff: 감쇠)라고 합니다. 스피커 설계자가 선택한 로딩 방식은 우퍼의 저주파 컷오프 포인트와 롤오프가 얼마나 급격하게 일어나는가에 큰 영향을 줍니다.
가장 인기 있는 로딩 방식의 장점과 약점을 살펴봅시다.
무한 배플 로딩
무한 배플(infinite baffle)은 단순하게 드라이버 후면의 인클로저를 밀폐하여, 두 개의 파동이 만나는 것을 방지하는 것입니다. 이론적으로는 이러한 인클로저는 "무한한" 크기의 배플(어떤 드라이버가 장착된 표면)을 � 某聆爛求� 실제로 무한 배플은 드라이버 주위를 감싸버립니다. 밀폐된 인클로저 내의 공기는 스프링처럼 작용하여, 우퍼가 움직일 때 압축되고 우퍼의 움직임에 대한 약간의 저항을 만들어냅니다. 밀폐형 인클로저는 옥타브 당 12dB의 저주파 롤오프 기울기를 갖고 있습니다; 이것은 시스템 공진 주파수의 한 옥타브 아래에서는 출력이 12dB로 롤오프되는 것을 뜻합니다. 이러한 롤오프는 비교적 점진적인 것인데, 이는 더 낮은 저역을 약간 듣게 된다는 것을 의미합니다.
리플렉스 로딩
앞에서 박스 내의 우퍼가 박스 바깥 쪽 만큼의 소리를 안쪽으로도 발생시킨다는 것을 언급했습니다. 베이스-리플렉스 인클로저(Bass-reflex enclosure)는 이러한 사실을 이용하여, 저역 에너지의 일부를 캐비닛 바깥 감상 공간으로 유도합니다. 리플렉스 로디드 스피커는 인클로저 앞이나 뒤의 구멍, 또는 벤트(vent)로 분간할 수 있습니다.
리플렉스 로딩은 인클로저 내의 에너지 일부를 바깥으로 내보냄으로써, 저주파 컷오프 포인트를 확장시킵니다. 즉, 리플렉스 로디드 우퍼(reflex loaded ! woofer)는 다른 요소들이 동일한 경우에는, 밀폐형 인클로저의 우� 舫릿�저 역이 더 낮게 내려갈 것입니다. 그러나 설계자는 캐비닛에 단지 구멍만을 낼 수는 없습니다. 캐비닛의 덕트는 우퍼의 후면 방사파를 지연시켜서, 전면 방사파와 위상이 같게 나오도록 합니다. 포트에 의해 캐비닛 밖으로 유도된 후면 파동은, 이처럼 전면 파동을 소멸시키기보다는 강화합니다. 때로는 긴 양털이나 유리섬유, 솜 같은 로딩 재질을 덕트에 넣어서 포트로부터 나오는 소리에 있을지 모르는 피크를 매끄럽게 합니다.
리플렉스 로딩은 3가지의 주요한 장점을 갖고 있습니다. 우선 스피커의 최대 음향 출력 레벨을 증가시킵니다 - 더 크게 재생할 수 있습니다. 둘째, 스피커를 더욱 민감하게 해줍니다 - 같은 음량을 얻는데 앰프 출력이 덜 필요합니다. 셋째, 스피커의 컷오프 주파수를 낮출 수 있습니다 - 저역이 더욱 깊게 내려갑니다. 이러한 장점은 동시에 얻을 수 없음에 유의하십시오; 리플렉스 로딩에서 제공되는 음향적 이득(acoustic gain)은 스피커의 감도를 증가시키거나, 또는 컷오프 주파수를 확장시키는 데에 사용할 수 있지만, 둘 다는 안됩니다.
리플렉스 시스템의 저역 주파수 컷오프 지점이 밀폐형 스피커보다 낮지만! (동일한 우퍼와 인클로저 용적을 전제하고), 리플렉스 시스템의 저역은 훨씬 더 급속한 비율로 롤오프 됩니다. 구체적으로 리플렉스 시스템은, 밀폐형 인클로저의 12dB/octave와 비교하여 24dB/octave로 롤오프 됩니다. 만일 다른 요소들이 동일하다면, 리플렉스-로디드 시스템은 더 낮은 주파수까지 평탄한 저역 응답을 유지하지만, 그 다음에는 저역의 출력이 밀폐형 시스템보다 더 급격하게 강하합니다. 저주파 컷오프 지점과 롤오프 기울기의 비교가 그림 7-13에 나와 있습니다.
그림 7-13 벤티드 및 밀폐형 인클로저의 주파수 응답 특성
그림 7-14 벤티드 및 밀폐형 인클로저의 과도 응답 비교
Avalon Acoustics, Inc.
주관적으로, 밀폐형 스피커의 높은 컷오프 주파수와 점진적인 롤오프는, 리플렉스 시스템의 더 낮은 컷오프 주파수와 급격한 롤오프보다 저역이 더 풍부하고 만족스럽게 느껴집니다. 몇몇 설계자들은 스피커의 -10dB 지점이 스피커의 주관적인 저역의 풍부함과 확장성을 더 신뢰 있게 나타낸다는 사실을 발견했는데, 이것은 저주파 컷오프 지점 � �아니라, 롤오프의 급격함도 고려해야 되는 이유가 됩니다.
리플� 봄�로딩은 작게 만들기 위해 낮은 주파수까지의 확장과 감도를 희생한 소형 인클로저에서 더욱 자주 사용됩니다. 작은 리플렉스 인클로저보다는 큰 밀폐형 인클로저에서 저역을 얻기가 수월합니다. 그렇지만 소형 리플렉스 인클로저는 큰 캐비닛의 저역 확장과 감도 특성 중 일부분을 얻을 수 있습니다. 소형의 저렴한 스피커는 감도를 증가시키기 위해 리플렉스-로디드되는 경우가 흔합니다.
리플렉스 로딩의 장점에 대해서는 논쟁이 존재합니다. 어떤 설계자들은 리플렉스 시스템이 기본적으로 잘못되었다고 믿고 있습니다. 리플렉스 시스템은 원래 갖고 있는 약점이 일부 제품에서 잘못 보완되었기 때문에 악명을 얻었습니다.
잘못 보완된 리플렉스 시스템은 저역이 부풀고, 느리고, 퍼지며, 분명하지 못한 경향이 있습니다. 게다가 때로는 포트에서 소리가 나오는 것도 들을 수 있습니다; 이러한 현상을 처핑(chuffing)이라는 용어로 설명합니다. 비평가들은 밀폐형 스피커와 비교하여 리플렉스 시스템의 불량한 순간 반응 성능을 지적하기도 합니다. 특히 벤티드 인클로저의 우퍼는 그림 7-14에서처럼 구동하는 신호가 멈춘 후에! 도 움직임을 지속하는 경향이 있습니다. 순간 반응에서의 이러한 차이는 킥 드럼의 소리가 굼뜨게 되는 것으로 입증될 수 있습니다. 밀폐형 인클로저는 감도가 낮고 깊은 저역으로의 확장을 희생한 대신, 더 나은 과도 응답을 갖고 있으며 저역 성능이 뛰어납니다. 그럼에도 불구하고 많은 고급 스피커들은 포티드 디자인을 기반으로 하고 있습니다.
패시브 레디에이터
리플렉스 시스템의 일종으로 패시브 레디에이터(passive radiator)가 있는데, 이것은 보조 저역 발생장치(auxiliary bass radiator), 또는 ABR로도 부릅니다. 이것은 보이스 코일이나 자기적인 구조가 없는 평평한 진동판으로, 그 자체로는 소리를 발생시킬 수 없습니다. 그 대신에 진동판은 리플렉스 시스템에서의 포트를 대신하여, 우퍼의 움직임에 따라 변화하는 캐비닛 내의 공기 압력에 대응하여 움직입니다. 패시브 레디에이터는 응답에 피크가 있으면 매끄럽게 하고, 포티드 시스템의 바람 소리(앞에서 처핑으로 설명한)와 포트 공진을 제거합니다. 그림 7-15는 패시브 레디에이터를 사용한 스피커를 보여줍니다. (우퍼와 미드레인지 드라이버 사이의 � 唇嗔�진동판입니다. 이 특수한 설계는 리플렉스 로딩의 장점을 잘! 이용하� �단점을 최소화한 것입니다.
트랜스미션 라인 로딩
또 다른 로딩 방법은 트랜스미션 라인(transmission line loading)입니다. 트랜스미션 라인에서는 우퍼로부터의 후면 파가 양털 같은 흡음재로 채워진 미로나 덕트 - 트랜스미션 라인 - 로 흐릅니다. 트랜스미션 라인의 끝은 리플렉스 시스템처럼 인클로저의 바깥입니다. 트랜스미션 라인을 통과하는 음향 에너지를 흡수함으로써 트랜스미션 라인의 끝에는 아무런 음향적 출력이 없도록 합니다. 이론적으로는 우퍼의 후면파가 라인에서 모두 흡수됩니다만, 실제로는 그렇지 않습니다: 대부분의 트랜스미션 라인은 라인의 끝에서 약간의 출력을 가지므로 부분적으로 리플렉스 시스템과 같은 기능을 합니다. 라인은 적어도 흡수될 최저 파장의 길이 만큼은 되어야 하기 때문에, 대개 트랜스미션 라인 인클로저는 매우 큽니다. 트랜스미션 라인을 지지하는 사람들은 밀폐형 인클로저의 스프링 동작은 우퍼에 대한 이상적인 환경이 아니라고 주장합니다.
트랜스미션 라인 스피커는 극히 깊은 저역 확장과, 매우 큰 음량의 저역을 다른 로딩 설계에서 들! 을 수 없을 만큼 깨끗하고 편안하게 들려주는 능력을 갖고 있습니다. 좋은 음질만큼 인기가 있지 않은 이유는 크기가 큰 때문일 것입니다.
그림 7-15 패시브 레디에이터를 사용한 다이내믹 스피커
Thiel
아이소바릭 로딩
로딩의 네 번째 타입은 린 프로덕트(Linn Products)에서 사용한 것으로, 아이소바릭(Isobarik, 린의 상표명), 또는 좀 더 기술적인 용어로는 상압실(constant pressure chamber)이라고 합니다. 아이소바릭 시스템에서는, 두 번째 우퍼가 첫 번째 우퍼 바로 뒤에 장착되고 병렬로 구동됩니다. 전방의 우퍼가 뒤로 움직일 때 두 번째 우퍼도 마찬가지로 뒤로 움직입니다; 이렇게 하면 2개의 우퍼를 분리하는 내부 공간의 압력이 일정하게 유지됩니다. 이 방법은 저주파로의 확장, 높은 파워 핸들링, 더 큰 선형 특성, 그리고 인클로저 내의 정재파 반사 감소를 제공합니다. 아이소바릭 로딩은 앰프가 두 개의 우퍼를 구동하지만 하나만이 음향 출력을 발생시키기 때문에 감도가 줄어듭니다. 아이소바릭 사양에서, 장착된 우퍼는 보통 크기 절반의 인클로� 嚮【� 큰 질량과 유연성으로 효과적인 저역을 전달하는 하나의 우! 퍼로 나� 립�수 있습니다.
그림 7-12 아이소배릭 로딩
Martin Colloms, High Performance Loudspeakers
유한 배플
유한 배플(finite baffle), 또는 개방형 패널 로딩 방식의 유일한 예는 그림 7-6에 나온 풀-레인지 리본 시스템과 같은 평판형 스피커입니다. 유한 배플은 드라이버의 공진 주파수까지 6dB/octave의 롤오프 특성을 가지며, 그 다음에는 18dB의 비율로 떨어집니다.
