스피커 성능 측정 (8/15)

 

#1. 측정용 마이크

 

스피커가 준비되었다.

 

앞서 설명했던 각종 성능 파라미터를 측정해야 한다.

우퍼/트위터 따로 따로…

 

일반 마이크는 주파수 특성이 평탄하지 않기 때문에 사용할 수 없다.

제조하는 마이크마다 측정을 통해서 별도의 Calibration 파일을 제공하는 측정용 마이크가 있다.

요걸로 해야 그나마 정확하다.

 

홍공 회사인 MiniDSP에서 나오는 “UMIK-1”를 구매하기로 했다.

가격은 75달러, 배송비까지 하면 거의 12만원에 가까운 돈이다.

출혈이 크다… ㅠㅠㅠ

 

그래도 살꺼는 사야지.. 배송받은 마이크는 [그림 8-1]과 같다.

 

그림  8- 1 : MiniDSP UMIK-1  테스트 마이크

 

 

#2. 성능 측정 방법 및 결과

 

나는 전문적인 오디오 측정 시설을 갖추지 못하고 있다.

제대로 하려면, 소리의 반사를 완전히 없애는 음향 무향실이 있어야 한다.

그래서, 간이로 이신렬 박사님께서 추천하신 그라운드 플래인 측정법 (Ground-Plain Measurement, [그림 8-2] 참조)을 사용한다.

 

별거 없다.

일단 넓고 바닥이 평평한 장소를 택한다.

나는 큰 건물 옥상에서 했다...

스피커 들고 나르느라 힘 좀 뺐다... 헉헉...

그다음은 스피커와 측정용 마이크를 바닥에 놓고 약 1미터의 거리에서 스피커가 마이크를 바라보도록 설치한다.

이렇게 하면 반사되는 소리를 많이 줄일 수 있다고 한다.

 

그림 8-2: 그라운드 플레인 측정법

 

REW 라는 무료이면서도 파워풀한 툴을 다운로드한다.

우퍼/트위터 각각에 대해서 1m 거리를 유지하면서 수평 직각 기준 0도, 10도, 20도, 30도, 40도, 60도에서 반복적으로 측정한다.

대략 걸린 시간은 1시간 정도…

스피커 만드는 게 이렇게 어려울 줄이야….

 

측정한 결과는 [그림 8-3]과 같다.

 

그림 8-3: 유닛별 야외 측정 데이터

 

우퍼/트위터 곡선에서 제일 위에 있는 두 선이 0도에서의 측정값이다.  결과를 보면서 다음의 특성을 알 수 있다.

 

①  트위터의 음압이 전반적으로 우퍼의 음압 대비 7 dB 정도 크다.

②  당연히 각도가 넓어질수록 음압이 떨어진다. 하지만, 30도 정도의 각도에서는 비축 특성이 나쁘지 않다. 흐뭇하다. 동축 유닛을 쓴 보람이 있다.

③  트위터가 제 역할을 담당해 주어야 할 5kHz 이상의 주파수 대역에서 급격한 감소가 보인다. 요거는 비정상적이다. 뭔가 문제가 있는 것 같다.

 

 

#3. 고주파 문제 해결

 

왜 5kHz 이상의 고주파 대역이 말되 안되게 떨어지는 걸까?

 

집에서 다시 측정해 보았다.

이번에는 스피커 바로 앞 (1 cm)에 마이크를 두고 측정했다 ([그림 8-4] 참조).

 

그림 8-4: 고음 특성 측정

 

사실 고주파 부분은 이렇게 측정해도 큰 문제가 없으니까 이렇게 한 거다.

측정했더니, 떨어지는 속도가 약간 다르기는 하지만, 문제점은 계속 존재했다.

 

이유가 뭘까? 음...

곰곰이 생각해 본다.

 

DAC 혹은 AMP에서 특성이 이상해지는 게 아닐까?라는 생각이 문득 든다.

PC용 오실로스코프를 [그림 8-5]와 같이 연결해서 측정해 본 결과, 이유를 찾았다.

 

그림 8-5: 오실로스코프 연결

 

[그림 8-6]의 DAC 출력, [그림 8-7]의 앰프 출력 스펙트럼을 보면 고주파에서의 감쇄가 눈에 띄게 확인된다.

 

그림 8-6: DAC 출력

 

그림 8-7: 앰프 출력

 

범인은 바로 DAC 되겠다.

DAC에서 고주파를 먹어버리니, 앰프에서 증폭해봐야 말짱 허사였던 거다.

친히 자신의 물건을 하사하신 이옹(李翁)께는 죄송하지만, 요 DAC은 지금은 못 쓸 것 같다.

 

DAC은 감사합니다. 지금 제 시스템이랑은 어울리지 않네요... 꼭 어울리는 시스템에 붙여서 쓰겠습니다.

 

오디오 기기 선정 당시 사려고 했던 “Topping D30”을 알리에서 주문한다.

 

 

#4. 최종 주파수 특성

 

스피커 크로스오버 네트워크를 설계하려면 우퍼/트위터 각각의 SPL 특성과 Impedance 특성이 입력으로 들어가야 한다.

 

알리 주문한 DAC이 도착하려면 3주는 걸릴 텐데… 진도가 너무 밀린다.

그래서 약간의 꼼수를 썼다.

저주파 부분은 야외 시험 결과를, 고주파 부분은 실내시험 결과를 두 개 붙여 버렸다.

 

붙여서 최종적으로 나온 SPL 및 Impedance 특성은 [그림 8-8]과 같다.

일단 이걸로 크로스오버 설계나 해야겠다.

 

그림 8-8: 유닛별 측정 데이터 가공