주파수(Frequency) 반복되는 횟수를 말하며 물리학에서는 물체의 진동하는 횟수, 전기에서는 정(+)/부(-)의 반복횟수를 말한다. 어떤 물체가 진동하면 공기의 밀도가 높아졌다 낮아지는 현상이 반복되면서 공기를 통해 우리귀에 소리로 들리는데 이것을 음파라고 한다. 주파수의 단위는 독일 물리학자(H.R.Hertz)의 이름에서 연유하여 Hz하고 한다. 1Hz는 1초에 한번 지동(반복)하는 것을 말한다.
가청주파수 사람이 들을 수 있는 소리(주파수)를 말하며 가청주파수는 20Hz-20KHz대역이다. 저음역대(20Hz-200Hz)는 드럼, 파이프오르간등에서 나오는 중량감있는 음역대를 말하며 묵직하고 장엄한 느낌을 준다. 부족하면 허전하고 가벼운 느낌을 주지만 과하면 명료도가 떨어지며 왠지 답답하고 불쾌감을 주기도한다. 실제 30Hz이하 초저음은 귀로 듣는다기보다 몸으로 느낀다고 해도 무방하다. 따라서 여러 가지 이유로 해서 서브소닉 필터를 사용해서 제거하기도한다. 중음역대(200Hz-3KHz)은 사람들의 일상적인 대화나 가수의 목소리가 이 음역대에 해당된다. 음의 강도나 긴장감등에 많은 영향을 주며 이 중음역대의 스피커를 미드레인지(midrange)라하고 음질이 좋은 스피커라하면 이 중음처리가 잘된 제품을 말한다. 고음역대(3KHz-20KHz)는 아주 높은 바이올린등의 소리로 고음재생이 뛰어나면 음이 맑고 다이나믹하게 느껴진다. 관악기나 현악기에 포함되어있는 음악에서 음이 화려하게 들리며 심벌즈나 트라이앵글같은 짧은 반향을 가지고 있는 악기의 음을 풍부하게 해준다. 인간은 낮은 소리보다 높은 소리를 잘 듣기 때문에 고음 또한 과하면 좋지않다.
음질, 음색 카오디오를 선택할 때 중요한 것 중의 하나가 자신의 취향에 맞는 기계를 선택하는 일인데, 그것은 매주 어려운 일이다. 소리는 색깔이야 없지만 여러 소리를 듣고 있노라면 서로 다른 점을 느낄 수 있다. 이처럼 다른 소리와 구별되는 느낌을 음질, 음색이라고 한다. 같은 기기일지라도 장착 방법, 차의 구조 등에 따라 그 음질, 음색은 다르게 느껴질 수 있다.
RMS(Root Mean Square) 교류의 전압, 전류의 크기를 표시할 때 통상적으로 이용하는데 직류와 동일한 값을 얻을 때의 표현으로 사용하며 앰프, 스피커 등의 연속 출력을 표시할 때 사용한다.
DB(Decibel) 비율을 표시하는 단위로 음압, S/N비, 증폭도, 음향의 강도 등을 표시할 때 사용한다. 대화 소리는 40dB, 전화벨소리는 60dB, 자동차 질주소리는 70-80dB, 비행기의 제트엔진소리는 160dB 정도며 가청범위는 1-130dB정도이다.
위상(Phase) 변화하는 과정에 한 양상을 말하는데 정현파(사인파)는 360도 순환파이다. 180도의 순환파일 경우 주파수는 정반대로 움직인다. 예를 들어 스피커에서 극성이 +, -가 바뀌었을 때 정상적인 스피커는 밀 때, 바뀐 스피커는 당기면서 구동하기 때문에 음이 감쇄되어 악영향을 미치므로 위상 보정이 필요한 것이다.
임피던스(Impedance) 교류회로에서의 전압과 전류의 비, 즉 교류회로에서 전류의 흐름을 방해하는(코일, 콘덴서, 저항기등) 요소를 말하며 단위는 Ohm이다. Z로 표기하며 Z=R+XL+XC 교류(Alternate Current) : 정(+)/부(-)가 교대로 일어나는 전기 직류(Direct Current) : 정(+)의 연속적인 전기
SPL(Sound Pressure Level) 공기중의 음파가 발생되면 공기속에서 밀도변화가 일어나는데 이에 따라 기압이 변한다. 이때에 기압변동량을 음압(SPL)이라한다. 음압의 측정단위는 dB이다. 카오디오의 경우 음의 세기를 기준 0dB와 비교해서 몇 배인가를 나타낸다. 스피커의 경우 1W의 입력을 가하고 1M의 거리에서 출력을 마이크로 측정하여 dB로 나타내며 이것을 감도(Sensitivity)라고 한다. 레벨(dB)의 수치가 높을수록 능률이 좋다. 그러나 능률이 낮은 스피커는 품질이 떨어진다고 생각할 수 있지만 고출력앰프에 연결했을때 좋은 소리를 얻는 경우가 많다. 대부분의 서브우퍼는 대출력구동을 위해 감도를 낮추기도 한다. 따라서 SPL와 음질과는 큰 관계가 없다고 할 수 있다.
옥타브(Octave) 음악용어로 주파수가 2배 또는 1/2배의 관계에 있는 주파수를 말하며 음계에서는 도에서 다음도까지로 8도 음정을 말한다.
클리핑(Clipping) 파형이 어느지점 이상에서 급격하게 비직진성 때문에 꺾이는 것을 말한다. 앰프와 헤드유닛의 연결시 허용입력 이상의 신호가 가해지면 파형이 찌그러지는 클리핑현상이 발생되며 심할 경우 스피커 유닛이 손상될 수 있다.
THD(Total Harmonic Distortion) 신호가 입력되면 출력측에 입력신호 외에 정수배의 주파수신호가 나타나는데 이것을 고조파라하며 고조파에 의한 일그러짐을 고조파왜율이라한다. 보통 2, 3, 4, ....배의 주파수를 합쳐서 Total Harmonic Distortion이라 하며 T.H.D라 표기한다. S/N비 S(Signal:신호)와 N(Noise:잡음)과의 차이를 의미하며 이 수치가 클수록 잡음에 의한 신호에 대한 방해는 감소하며 음질은 향상된다. 일반적으로 tape의 S/N비는 40-60dB, radio는 65-70dB, CDP는 95-105dB수준이다.
라우드니스(Loudness) 인간의 귀로 음을 느낄 수 있는 범위가 20Hz부터 20KHz까지지만 인간의 귀의 감도는 주파수와 음량에 의해 상당히 다르게 인식된다. 같은 크기의 음으로 듣기위해서는 중음역보다 듣기 어려운 고, 저음역의 음압을 강화시킬 필요가 있는데 라우드니스 회로는 신호의 시점에 따라 균형잡힌 음을 듣기위해 고음와 저음을 증강시켜주는 기능이다.
서브소닉필터(Subsonic Filter) 서브소닉필터는 스피커로부터도 낼 수 없고 나오더라도 귀에는 거의 들리지 않는 30Hz이하의 주파수 대역의 입력이 앰프에 연결되지 않도록 하는 회로이다. 귀에 들리지 않는 저음을 여과시키려는 이유는 음악신호와 관계없는 예측할 수 없는 저음역이 앰프에서 증폭되어 스피커에 전달되면 스피커에 좋지않는 영향을 미치는 결과를 방지하고자 함이다. 댐핑팩터(Damping Factor) 앰프가 갖고있는 스피커에의 제동능력을 나타내는 숫자로 스피커의 임피던스/앰프의 출력임피던스의 비율로 정하며 고정값이 아니라 스피커의 임피던스에 따라 달라진다. 댐핑팩터가 크면 앰프가 구동하기 쉽기 때문에 명쾌한 음을 얻을 수 있기 때문에 고급 앰프일수록 댐핑팩터가 높지만 좋은 음질 측면과는 별개의 문제이다. 사운드스테이지(Sound Stage) 청취자가 소리를 접하는 공간을 말한다. 음이 재생되는 위치가 넓고 좁고, 높고 낮음 등을 나타내는 용어로 쓰인다. 소리가 들려오는 위치로 그 독특한 개성이 돋보이는 경우 스테이지가 훌륭하다고 할 수 있다.
프리앰프(Preamp) 홈오디오와는 서로 다른 부분으로 홈오디오에서 프리앰프란 서라운드, 베이스, 미들, 트레블 조정등 콘트롤을 하고 볼륨조정을 하는 부분을 말하는데 카오디오에서는 역할이 조금 다르다. 카오디오에서 프리앰프는 헤드유닛에서 나오는 신호를 파워앰프에 증폭시키도록 보내 주는 것을 레벨 매칭이나 노이즈 감쇄하는 역할을 하여 깨끗한 소리와 보다 큰 소리를 위해 헤드유닛에서 파워앰프로가는 신호를 매칭하는 역할을 한다. 일부 모델은 외부입력(AUX IN)기능이 있어서 카TV나 DAT등에서 나오는 신호를 추가로 연결할 수 있도록 한다.
헤드유닛(Headunit) 카오디오를 대표하는 구성품으로 헤드유닛은 쉽게 대쉬보드에 달려있는 카세트데크, 라디오, cdp를 총칭하는 말이다. 즉 음악소리의 Source를 제공하는 장치로 기기별로 구분하면 라디오only, 카세트+라디오형, CDP+라디오형, CDP+카세트+라디오형 등이 있으며 일본에는 MD가 내장되기도 한다. 사이즈별로 헤드유닛의 크기는 표준화되어 있는데 보통 독일 공업 규격(DIN)을 기준으로 1DIN, 2DIN으로 하고 국내에서는 1단, 2단형이라고 한다. 참고로 1DIN의 크기는 가로 148mm 세로 48mm를 말한다.
이퀄라이저(Equalizer) 헤드유닛에 보면 이퀄라이저가 있는 제품들이 있는데 헤드유닛에 내장된 이퀄라이저의 기능은 보통 음악장르에 맞게 조정을 하는 음색조정 기능정도이다. 하지만 카오디오에서 이퀄라이저는 트렁크에 장착되어있는 아나로그방식의 이퀄라이저를 말하는 경우가 많다. 자동차라는 공간은 반사음이 심한 공간이기 때문에 어느부분의 음은 실지보다 강하게 들리고 어느부분의 음은 약하게 들린다. 이렇게 음의 불균형상태를 귀에 모든 소리가 편안하고 평탄하게 들을 수 있도록 조정하는 장치가 바로 이퀄라이저이다.
액티브크로스오버(Active Crossover Network) 카오디오의 스피커는 크게 프론트스피커, 리어스피커, 서브우퍼로 나눌 수 있는데 서브우퍼는 프론트와 리어스피커가 감당하지못하는 저음을 재생하는 스피커이다. 이때 프론트와 리어스피커에 적합한 고음, 중음과 서브우퍼가 재생하는 저음으로 신호를 나누어주는 장치가 액티브크로스오버이다. 즉 액티브 크로스오버는 서브우퍼 장착시 서로 음을 분리해주는 신호의 정리역할을 한다.
패시브크로스오버(Passive Crossover Network) 패시브크로스오버도 중음과 고음으로 음을 서로 분리해주는 장치이지만 서브우퍼와는 관련이 없고 주로 프론트와 리어스피커에 사용이 된다. 카오디오용 스피커는 보통 고음의 신호를 재생하는 트위터(Tweeter)라는 스피커와 중음과 중저음을 주로 재생하는 미드레인지(Midrange)라는 스피커 또는 우퍼(Woofer)로 구성되어있는 경우가 많다. 이를 2웨이 스피커라고 하는데 고음은 트위터로 중음과 중저음은 미드레인지로 신호를 분리시켜주는 장치가 패시브크로스오버로 보통 패시브라고 한다. 액티브와 패시브는 신호를 분리하는 것은 동일한 기능이지만 차이점은 액티브는 파워 앰프앞에 연결이 되지만 패시브는 파워앰프와 스피커사이에 연결이 된다는 점이다.
초보 입문자가 오디오 시스템을 구상할 때 무엇을, 어떻게, 무엇부터 할지 망설여지는 경우가 대부분이다. 이를 해결하기 위해 오디오 시스템에서 큰 비중을 차지하는 스피커의 동작 원리 및 음의 성질에 대해 나열하면 아래와 같다.
- 스피커란 전기적인 에너지를 전자 및 기계 에너지로 변환한 다음 최종적으로 소리 에너지로 바꿔주는 것을 말한다. - 소리는 물리적인 진동에 의해서 어떤 매체를 통해 우리가 귀에 들리는 것인데 대기압을 기준으로 공기의 밀도가 크게 되었다 작게 되었다 하면서 공기속을 통해 전해오는데 이것을 음파(SOUND WAVE)라 한다. - 소리의 원천을 음원이라 하며 음원에서 멀어질수록 작게 들리게 된다. 이 소리의 압력 변화를 음압(SOUND PRESSURE)이라 하며 바(Bar)를 단위로 사용하는데 실제는 음향이 매우 작아서 마이크로바를 사용하여 음파의 실효값을 나타낸다. - 일반적으로 들을 수 있는 최소한의 음압은 0.0002(bar이며 소리의 세기는 이 값을 기준으로 몇배인가를 나타내는데 이것을 음압수준(SPL)이라고 하며 SPL = 20 log(P/0.0002)[Db] P:음압 이와 같이 dB로 나타낸다. - 인간의 귀는 모든 소리를 다 들을 수는 없으며 일정한 수준의 세기와 높고 낮음의 한계를 갖고 있다. - 소리의 세기를 음압이라 하고 높낮이를 주파수라 한다. - 같은 세기의, 같은 주파수라도 다른 파형을 가지는데 이것을 음색이라 한다.
스피커의 경우 선택도 중요하지만 차량에서의 장착 또한 매우 중요하다. 소리는 장애물의 성질, 모양 등에 따라 우회(회절), 반사 또는 흡수되어 버린다. 일반적으로 낮은 주파수의 음은 장애물에 의한 회절, 반사 현상이 강하며, 높은 주파수의 음은 흡수현상이 강하다. 흔히 말하는 서브우퍼(저음)의 경우 트렁크에 장착되어 있지만 앞좌석에서 잘 들을 수 있는 것은 바로 회절, 반사 작용에 의한 것이며 트위터(고음)같은 경우 어떤 장애물이 있거나 손으로 가릴 경우 잘 들리지 않는 것은 흡수 작용에 의한 것이라고 할 수 있다.
스피커의 효율 및 감도 스피커의 효율은 전기 에너지가 음향에너지로 변환되는 정도를 말하며 감도는 무향실(반사음이 없는 방)에서 1W의 입력 전압을 가했을 때 스피커의 정면 축상 1m 떨어진 점에서 생기는 음압 수준을 말한다. 감도가 좋다고 해서 꼭 좋은 스피커라고 단정 지을 수는 없으며 용도등 여러 측면에서 판단할 필요가 있다.
출력 주파수의 특성(RESPONSE) 스피커에 가해지는 주파수에 따라 음압 수준이 다르므로 각 주파수에 따라 얻어지는 출력을 표시한 것을 말하며 실제 스피커 선택시 중요한 포인트라 할 수 있다.
스피커 임피던스 스피커 임피던스는 주파수에 따라 달라진다. 저음대역에서 최초로 임피던스가 최고에 이르는 시점의 주파수가 저음 한계주파수이며 저음 공진주파수라 일컫고 Fo라 표시한다. 스피커는 Fo이하의 음은 내지 못한다. Fo를 지나 임피던스가 최소로 되는 값을 공칭(nominal) 임피던스라 하며 음성 코일의 직류 저항값과 같으며 카 오디오의 대부분은 4(정도이다. 스피커의 임피던스와 증폭기의 출력 임피던스가 같을 때 스피커에 전송되는 전력이 최대가 된다.
지향성 스피커의 정면 축상에서 벗어난 각도에 따라 음압의 세기가 변하는 모양을 지향성이라 한다. 보통 150Hz이하의 낮은 주파수는 지향성 변화가 크게 없어 인간의 귀로 방향을 파악하기 어렵지만 높은 주파수로 가면 각도에 따라 큰 변화를 보이는데 3KHz이상에서의 주파수에서 주로 문제가 된다. 그래서 우퍼의 경우와 트위터의 경우는 많은 지향성의 차이를 보이는 것이다.
