전자공학에 해박한 지식과 경험을 가지고 계신 지인으로부터 오디오에 관한 좋은 글을 받았습니다.

매니아 여러분과 의견을 공유하고자 소개합니다...

글을 올릴 수 있도록 허락해 주신 박태수님께 감사드립니다.

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1. 오디오에서 투명하다는 말은 무엇일까

- 아마 찌그러짐이 없이 소리가 청명(명료도, 깨끗)하게 나는것 같다,

- 고역 잘남 ?

- 1~2 KHz 주파수가 잘 안나면 음성 영역에서 명료도가 낮아 말을 잘 못 알아 들음

2. 두툼하게 난다

- 중역대가 잘난다 (300Hz~3kHz)?, 혹은 출력이 크다?

3. 음악 배경보다 보이스가 앞으로 나온다

- 역시 중역대 (300Hz~3kHz : 음성 주파수 대역)가 잘 난다 ?



또는

나비가 날라 다니는 느낌이다,

고전적이다, 현대적이다

이 콘덴서는 해상력과 대역을 확장 시킬 목적,

이 콘덴서는 음질이 강하고,

안개가 걷이고, 부드럽고 차분한, 따뜻한 느낌

이 저항은 혼탁함, 온화함..

도 이해 못한다



나는 이렇게 표현 해 보겠다

- 이 콘덴서는 주파수 특성이 좋아서 저역에서 고역까지 넓은(광대역) 영역을 잘 통과 시켜 …..

- 이 콘덴서는 우수한(x,y,z)재료로 제작하여 노이즈 발생이 작고….. 하여 음색의 변동율이 적아 원음재생(하이파이)에 좋은 효과……

- 이 콘덴서는 고역 특성이 조금 낮아… 음성대역은 잘 난다(고역이 낮다)…



대화에서 언어는 의사 소통 수단으로 상호 뜻을 전달하는 것인데 위의 말은 마치 특별한 은어(비밀어)와 같다

무엇을 표현은 했는데 너무나 피상적이고 객관적이지 못하여 말을 들어도 전혀 알아 들을 수 없다



지나가는 엿장수에게 음악을 들려 주면서 “이 음악은 고전적이다”, “음질이 강하고” 하면서 무슨 뜻인지 이해 했냐고 물어봐라.

못 했다 하면 누가 통역을 좀 해 주라



전자 소자의 전기적 특성

1. 콘덴서

콘덴서의 제작에 있어서 재료 선정에 무엇을 사용 하는냐에 따라 고유의 특성이 나온다

예을 들어 재질을 알미늄 혹은 동에 따라 다르고 절연지로는 오일등, 전해액과 종이에 따라 제각기 특성이 다르게 나타나며 이론상으로는

- 전기를 처음 충전 후 방전 시킬 때 잔류 에너지가 남아 후에 다시 전기를 충전 할 때 처음 초 충전 하는 곡선이 일어 나지 안는다(히스테리시스 곡선)

- 재료 종류에 따라 따라 잡음이 발생 한다

- 재료 종류에 따라 수명과 관련 된다: 갱년기 변화, 충격성,수명단축 등



2. 저항기

이 역시 콘덴서 처럼 재료에 따라 특성이 달라진다

예를 들어 매탈, 카본, 필름에 따라 특성이 다르다



위 재료에 관한 전기적인 특성은 고주파(예: 200KHz 이상)에 들어가면 분명 차이가 있다

고주파 바이패스는 세라믹이 유리하다, 발진 회로는 필름 콘덴서가 우수하다… 등이 있으나 오디오 영역에서는 인간의 능력으로는 전혀 인지 못 한다

따라서 오디오에서 무슨 말일까에 해당 하는 것들은 나는 전혀 이해 못 할 말이다





측정기 사용

앰프를 제작 후 측정기로 측정한 데이터 값이 같으면 어느 앰프라도 똑 같다고 말 하고 싶다

정상적인 진공관 바이어스 설정과 출력 트랜스를 사용하여 앰프를 제작 후

1. 시그넬 제네레이트로, 정현파, 구형파, 펄스파를 번갈아 발생 시키고

2. 오실로스코프로

- 파형 찌그러짐

- 주파수 영역에 따른 위상 변화

- 펄스 파형의 과도현상

- 무신호 잡음 측정

3. 외율계로 외율 측정

4. 스팩트럼으로 고조파 발생과 주파수 대역 평탄 측정을 한다



이후 측정 값에 대한 결과는

1. 파형이 찌그러짐은 소리의 명로도(원음에근접)가 낮아진다

- 명료도: 10번을 말 했는데 몇번 알아 들었냐는 인식도.

2. 저역, 중역 고역이 부분적으로 부족하거나 많으면 그 음역이 원음과 달라 진다(고 충실도에서 멀어짐)

- 예) 500Hz(음성 대역주파수)가 이득이 높고 2KHz(악기대역)가 낮으면 악기보다 보이스(음성) 음이 더 잘 들린다

3. 저항, 콘덴서, 진공관, 트랜스, 스피커를 거치면 주파수에 따라 위상이 달라져서 원래 소리가 나지 않는다: 고 충실도에서 멀어짐

5. 고조파의 발생으로 소리가 변경된다

- 예) 소리 파형이 1개 들어 갔는데 파형이 두개가 나온다



현재 우리가 갖고 있는 과학 장비로 측정 할 수 있는 것이 모두며 측정 장비가 없으면 위 측정은 아예 불가능 하다

또한 이 이상을 측정 해봐도 우리 인간은 감지 해 내지 못하고 위 측정기로 측정 후 그 값이 5% 오차 이내의 앰프는 우리 인간은 감지 해 내지 못 한다



오디오 대역별 음색의 특징

1. 오디오 대역은 크게 나누어서

저음 20~100Hz 음량감, 자연성 피부 진동으로 느낌

중음 100~1000Hz 두께감, 둔탁함 음성과 악기의 기본음

고음 1~10kHz 명료성, 해상도 귀에 가장 민감한 대역

초고음 10~20kHz 해상도, 현장감 에너지가 아주 적음

으로 나눌 수 있다. 음성이나 모든 악기음의 기본음은 중음 대역에 존재하고, 배음(하모닉스)은 고음 대역에 존재한다.



2. 고음 중에서 1~5kHz는 모든 악기음의 명료성을 크게 좌우하고, 귀에 가장 민감한 대역이다. 그러나 이 대역은 저음에 의해서 마스킹되기 쉬운 대역이므로 이퀄라이징할 때 주의해야 한다.

5kHz 이상의 고역은 현장감에 기여한다. 그리고 저역은 음의 자연성과 음량감에 중요한 역할을 한다. 특히 저음은 귀에 둔감하므로 중•고음보다 레벨이 10dB 정도 높아야 중•고음과 같은 크기로 지각된다.



3. 1~5kHz 대역은 명료성에 가장 많은 기여를 하고 있지만, 방해 요인이 많다; 스피커 크로스오버 주파수에서의 미스 매칭, 저역에 의한 마스킹, 시스템의 하울링에 의한 고음 커트, 스피커 스태킹에 의한 간섭에 의해 명료성이 떨어짐.



4. 음성은 기본음, 모음, 자음의 3가지 주파수 대역으로 구성되어 있다. 기본음 대역은 100~300Hz이고, 이 대역은 말하는 사람의 음색을 결정한다. 모음 대역은 300~2,000Hz 이며, 가장 많은 에너지를 포함하고 있다. 자음 대역은 1,500~4,000Hz이고, 에너지는 적지만 명료성에 가장 많은 기여를 하고 있는 대역이다.



우리(인간)의 능력

1. 귀의 포화점: 2.6배 이상 커야만 소리가 커진 줄 안다

- 이 이유 때문에 데시벨이란 단어와 공식이 나와 있고 사용되고 있다

2. 계속(연속) 나는 소리는 잘 인지 못 한다

- 이 이유 때문에 경보 음은 단속음으로 만든다

3. 맛의 포화점: 물컵의 설탕 1 숟갈과 2숟갈의 컵을 골라내지 못한다

5. 눈의 결점: 착시현상



결론

전자 회로에서 분명 사용하는 소자가 바뀌면 특성(소리)이 달라 진다

입력 배선을 바꾸니 소리가 확 부드러워 지더라.... 는 배선이 우수 해서가 아니고 실지는 주파수특성이 조금 달라(고역저하)졌을 뿐이다



전자 회로에서 배선이 달라지면

1. 전자 진행 속도가 달라진다

- 전자(전파)가 진행 매체에 따라 도체를 통과 할 때 지연 시간은 소재에 따라서 “30만Km x 0.98~0.90배” 이며 오디오 영역에는 전혀 고려 하지 않아도 된다(불과 1~2m이내)

2. 배선 소재가 최소한 동이라면 전기 저항은 무시 한다

- 같은 길이의 은선, 동선, 금선을 3개 측정한 값이 서로간 저항 오차는 수 m옴 이내 이므로 배선 소재를 따질 필요가 없다

- 진공관 앰프는 임피던스가 최소 몇 백 K옴이며 배선저항의 오치가 1옴이 된다고 하드라도 (1:100000비율)이므로 위 오차로 전압 드롭 및 이득 감쇠도무시 한다

3. 배선 종류에 따라 잡음이 발생 한다

- 잡음 종류는 전자(전류)가 흐를때 열 잡음이 발생 한다

- 선재가 다른 종류와 연결 될 때 잡음이 발생(㎵)한다

- 이 잡음은 마이크로파 일 때 해당 되며

- 오디오 에서 이 잡음을 측정 할 수 있는 측정기는 아직 못 봤다

(본인 보유 측정기: 스팩트럼을 포함 하여 약 40종류가 있음)

4. 쉴드선 종류에 따라 소리가 달라 진다

- 쉴드 선은 종류에 따라 높은 주파수에서 감쇠가 일어 난다

- 원인은 외각 쉴드와 중앙 급전선간 정전 용량(콘덴서)때문이다

- 그러나 최소한 40KHz 이상에서 감쇠가 시작 된다

- 50옴, 75옴 등을 따지기 보다는 굵은 쉴드 선이 감쇠가 작다

예: 측정기로 각종 쉴드선을 실험한 결과 TV 동축선이 가장 좋았음



위 입력 배선을 몇Cm 교체 후 소리가 달라졌다고 하더라도 역시 인간이 감지 할 수 없는 영역에서 움직인 것 뿐이다

이 우둔하고 멍청한 인간의 능력으로 그 섬세고 미묘한 에러(1/100~1/1000 변동율)을 잡아 낼 수 있을까





나는 50년동안 전기, 전자 공학을 다루어 왔다.

진공관 1구 재생 라디오에서 5구 슈퍼, 진공관 전축, 진공관 송수신기 제작하여 해외 교신(햄), 한국통신에서 유무선업무 30년 종사, 디지털(IC)로 상업용기기 설계, 컴퓨터 프로그램, CAD로 일반 PCB와 초고주파(마이크로파)까지 디자인을 하고 제작도 하며 평생을 했다



그러나 “이것이 무슨 말일까”에 제시한 말들은 아직 모르겠다

-- 허나 세상에 특별한 능력을 갖은 사람도 분명 있을 수도 있다 --



글쓴이 : 대구 박 태수