4xs 사용법
대부분의 사람들은 카 오디오 시스템에서 좋은 음질을 얻기 위해 파워앰프나 헤드유닛, 스피커 등에 많은 비중을 두고 고민하게 된다. 하지만 좋은 크로스오버의 선택 또한 음질에 상당히 중요한 역할을 담당하고 있고, 최상의 음질을 위해서는 최상의 크로스오버 또한 필수적이라 할 수 있다. 이번호에서는 이 크로스오버에 대한 활용법에 대해서 알아보고 자신의 취향에 따라 크로스오버를 사용해 보도록 하자.
액티브 크로스오버 네트워크
우선 크로스오버란, 오디오 스펙트럼 상의 시그널을 분리해 지정된 스피커나 파워앰프로 보내주는 역할을 하는 기기이다. 이것은 저음의 경우 진동판이 너무 커서 많은 양의 공기를 움직여야 저음대역을 제대로 재생할 수 있으나, 고음을 만들기 위해서는 진동판(스피커 콘)이 너무 클 경우 물리적, 효율적으로 적합하지 않기 때문에 고음에는 빨리 진동할 수 있게 가볍고 지름이 작은 진동판을 사용하게 된다.
따라서 음의 재생을 좀더 효율적으로 하기 위해서 서브우퍼, 우퍼, 미드우퍼, 미드베이스, 미드레인지, 우퍼 렌치, 트위터, 수퍼 트위터 등으로 음을 구분해 각 스피커의 효율을 극대화시키는 기기가 바로 크로스오버 네트워크이다. 물론 저음과 고음 모두를 효율적, 물리적으로 재생할 수 있는 스피커가 있다면 크로스오버 네트워크는 필요치 않겠지만 그와 같은 스피커는 현재까지 존재하지 않았고 앞으로도 출현을 기대하기가 어렵다.
카 오디오의 크로스오버는 크게 나누어 패시브 크로스오버와 액티브 크로스오버의 두 종류로 나눌 수 있다. 패시브(기계식) 크로스오버는 일반적으로 코일(인덕터), 커패시터 또는 이 두 가지의 합성으로 만들어져 파워앰프와 스피커 사이에 놓여진다.
그 후 스피커 회로의 임피던스와 코일 또는 커패시터의 값에 따라 작용해 특정 주파수 대역을 보내주거나 막아주는 역할을 하며 전원을 필요로 하지 않는다. 이는 6, 12dB 등 낮은 슬로프로 제작할 경우 비용이 저렴하고 비교적 장착이 쉬우며 여러가지 종류의 보상 회로 등의 구성을 임의대로 만들 수 있다는 장점이 있다.
반면에 코일과 커패시터의 추가로 인한 출력 감소와 완만한 슬로프, 출력을 증폭시킬 수 없는 단점이 있다. 액티브(전자식) 크로스오버는 헤드유닛 또는 시그널 기기의 프리앰프 출력에 재생된 오디오 시그널을 특정 주파수 대역으로 나눠 파워앰프로 보내주어 스피커의 특성에 맞는 주파수 대역만 증폭하게 하는 기기이다.
코일과 커패시터의 추가로 인한 출력 감소가 없고, 패시브에 비해 상대적으로 적은 비용으로 가파른 슬로프를 만들 수 있는 장점이 있다. 패시브로도 18dB, 24dB의 제작이 가능하지만 부피가 커지고 비용이 많이 드는 단점을 없애준다. 그리고 좋은 크로스오버의 경우 게인 컨트롤이 있어 시그널을 증폭시킬 수 있다. 하지만 패시브에 비해 액티브 크로스오버는 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있다.
액티브 크로스오버 기능은 각각의 앰프에 분해하는 기능이 가장 기본적인 기능이고, 그 외에도 레벨 매칭 기능, 카 오디오에서 로드 노이즈 등으로 마스킹(Masking) 되어 잘 들리지 않는 45Hz 대역의 부스트(Boost) 기능, 서브우퍼에 불필요한 신호인 33Hz 이하의 신호를 잘라주는 섭소닉 필터 내장기능 등이 있다. 하지만 무엇보다도 가장 중요한 것은 본래의 목적인 음 분리가 잘되는 액티브 크로스오버가 좋은 네트워크이다.
액티브 크로스오버의 종류는 보통 12dB/Oct, 18dB/Oct, 24dB/Oct로 표현하는 슬로프의 경사도로 구별하는 방법과 크로스오버 포인트 조정방법에 따른 분류방법이 있다. 크로스오버 조정 방법은 크게 세 가지가 있는데, 칩 방식과 다이얼식, 클릭 방식이 있다.
칩 방식은 크로스오버 포인트를 변경하기 위해서 칩을 교환해야 하는 방식으로 장점은 정밀하게 주파수를 자를 수 있다는 점이고, 단점은 크로스오버 포인트를 변경하려면 칩을 교환해야 하므로 번거롭고 힘들다는 점이다. 다이얼식은 포인트를 다이얼을 돌려서 변환하는 방식으로 해당 주파수 범위 내에서 자유롭게 돌려서 맞출 수 있다는 장점이 있는 반면, 다이얼로 돌리는 방식이라 다시 재현하고자 할 때 어려움이 따른다는 단점이 있다.
클릭 방식은 초보자가 직접 크로스오버를 세팅하고자 할 때 가장 권장할 만한 방식으로 장점은 해당 주파수중 한 5개 정도의 주파수에서 하나를 선택하는 방식이다. 정확히 자를 수 있고 조절도 편리하다. 그러나 조절가능한 주파수가 너무 한정되어 세밀한 조절이 안된다는 단점이 있다. 직접 조절하기를 좋아하는 이들에게는 가장 권장할 만한 방식이다.
AudioControl 크로스오버
오디오콘트롤사는 미국의 프로세서 전문 제작회사로 국내에서도 그 명성을 널리 떨치고 있는 회사이다. 이 회사에서 나오는 제품으로는 EQ 종류와 크로스오버 종류, 그리고 각종 계측기 등이 주종을 이루고 있으며, 값싼 부속으로 좋은 성능을 나게 하는 것으로 이 부분에 대해서는 많은 매니아들의 인정을 받고 있다. '역시 좋은 부속을 쓴다고 해서 좋은 소리가 나온다.'는 등식은 존재하지 않음을 보여주는 좋은 예가 된다. 아날로그 회로기술은 그 회사만의 독특한 노하우라고 하는 것이 옳을 것이다.
이번 CA Guide에서 "왜 하필 '오디오컨트롤 4XS 크로스오버'만 가지고 설명을 할까?"라고 의문을 가지는 독자들이 있을 것이다. 그러나 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 크로스오버가 바로 4XS이며 그 활용도가 무궁무진하기 때문에 대표적인 제품으로서 소개하는 것임을 미리 밝혀둔다.
또한 본지 편집부로 들어오는 질문 중 오디오컨트롤 크로스오버에 대한 질문들이 가장 많으며 자세하게 소개해 달라는 독자들의 요청에 의한 것도 하나의 이유가 되었음을 알리는 바이다. 사실 오디오컨트롤 4XS를 제대로 알고 있는 이가 국내에서도 다섯 손가락으로 꼽을 수 있을만큼 그 활용법이 무궁무진한 제품이다.
오디오콘트롤 회사의 제품 중에서 4XS는 멀티용 액티브 크로스오버 네트워크로서 2웨이 / 3웨이 겸용으로 사용이 가능하여 그 활용도가 타제품에 비해 상당히 넓다는 것이 장점이다. 그러나 크로스오버 포인트 조정이 다이얼 방식이 아니라 칩 모듈 방식이라서 포인트를 바꿀 때마다 저항모듈을 바꾸어 끼워 주어야 한다는 불편한 점이 있다.
반대로 본다면, 정해진 주파수 밖에 바꿀 수 없는 다이얼 방식과는 달리, 칩 모듈 방식은 원하는 주파수 포인트를 맘대로 정할 수 있는 이점이 있다. 오디오콘트롤 제품은 모두가 이런 칩 모듈 방식으로 크로스오버 포인트를 조정하도록 되어있고, EQ 종류의 섭소닉도 마찬가지 방법으로 조정이 가능하도록 되어있다.
크로스오버 방식은 린퀴즈릴리 18dB/Oct. 네트워크다. 참고로 3XS, 24XS는 24dB/Oct.이며 2XS는 18dB/Oct.이다. 오디오콘트롤의 모든 네트워크는 린퀴즈릴리 방식을 사용한다. 그리고 오디오콘트롤의 모든 제품의 섭소닉은 18dB/Oct.이다.
대부분은 아니지만 오디오컨트롤의 크로스오버는 그 제품 명칭이 거의 비슷해서 초보자들의 경우 혼동하는 경우가 있는데 사실 알고 보면 그 구분은 간단하다.
4XS의 기본적인 기능
우선 사용하기 전에 기본적인 개념을 알고 시작하기로 하자.
기기의 위 부분에 보면 3개의 버튼이 있다. 그 3개의 버튼에 대해 약간 설명을 먼저하고 넘어가기로 하겠다.
▷ 4CH / 2CH 의 사용
먼저 채널 개념이 있다. 4채널 사용이냐 2채널 사용이냐를 말하게 되는데, 4채널 사용은 2웨이로 사용할 때를 말하며, 2채널 사용은 3웨이로 사용할 때를 말한다. 즉, 기본적인 입력이 2웨이일 때는 앞뒤좌우 이렇게 4개의 신호를 모두 입력받아 사용하기에 4채널이 되며 3웨이일 때는 메인 인풋에 프론트 좌우 2개 신호만을 입력받아 사용하기 때문이다. 사용하기 전에 기기 위 부분에 있는 3개의 버튼 중에 4CH/2CH버튼을 4채널로 사용하느냐 2채널로 사용하느냐에 따라 자신이 결정해서 눌러주어야 한다.
3웨이로 사용하면서도 4CH 상태로 두어야 하는 경우가 있다. 이는 나중에 설명하면서 보도록 하자.
▷ FADE / NONFADE
페이더는 원래 앞뒤의 음의 균형을 조절하는 것을 말하는 것이다. 4XS는 4채널 2웨이 방식으로 사용할시 서브우퍼의 주된 신호를 리어 입력신호에서 만들어 낸다. 그래서 헤드유닛의 페이더를 달리하면 저음의 량이 달라지게 된다. 예를 들어서 프론트의 음량이 리어나 서브의 저음보다 약해서 페이더 조정으로 전체적인 음량을 앞으로 당겨놓았다고 하자.
그러면 리어의 신호가 약해져서 서브신호가 함께 약해져버린다. 이래서는 깊은 저음을 원하는 음량으로 들을 수가 없게 된다. 그래서 NONFADE 모드를 사용하게 되면 페이더에 상관없이 서브와 리어 우퍼의 신호가 나오게 된다. 2웨이에서 훨씬 저음역이 FADE 상태보다 강하게 나온다는 느낌을 받을 것이다.
▷ PFM(PROGRAMMABLE FREQUENCY MATCH)
PFM은 한마디로 하이패스 기능을 말한다. 밑에 상세한 설명에서 다시 이야기를 하기로 하자. 적절한 주파수 배분을 위해서는 프론트 하이패스가 필요하다. 다른 네트워크들은 그냥 다이얼을 돌리면 되지만 4XS 에서는 프론트에 있는 5, 6인치 스피커에 하이패스를 시켜주기 위해서는 이 PFM에서 원하는 하이패스 주파수를 정해야 한다.
저음 또한 마찬가지다. 들리지도 않는 낮은 저음을 스피커에 보내서 스피커나 앰프에 무리를 줄 필요는 없다. 그래서 아주 낮은 저음에서 하이패스를 시킬 수 있다. 말하자면 섭소닉처럼 활용할 수 있는 것이다.
그래서 4XS에는 PFM 하이패스 주파수를 결정하는 2개의 저항모듈이 있다. 그 저항모듈 자리에 원하는 주파수의 저항모듈을 꽂으면 되는 것이다(아래그림의 P1 , P2). 그리고 반드시 PFM 버튼을 눌러주어야만 하이패스가 가능해진다는 점에 주의해야 한다.
2웨이로 사용할 경우
대충 뚜껑을 연 상태의 그림을 그려보자.
A : 프론트 입력
B : 리어 입력
C : 프론트 하이 출력(트위터)
D : 리어 하이 출력
E : 프론트 로우 출력(미드베이스)
F : 리어 로우 출력
G : 서브우퍼 출력
- 서브우퍼 출력은 NORMAL과 INVERT로 2개의 출력단자가 있음.
- NORMAL은 정상적인 출력파형을 출력하고 INVERT는 위상이 반전된 파형을 출력하는 단자임.
- 그러므로 2개를 동시에 앰프에 물리는 바보짓은 하지 않아야 함.
- 먼저 NORMAL의 출력단자를 이용해보고 위상을 반전시킬 때 INVERT단자를 활용하면 됨.
- 앰프의 브릿지가 신호입력 2개를 원하는 앰프종류라면 NORMAL이나 INVERT단자에서 신호를 1개 뽑은 후 Y잭을 사용.
▷ 버튼의 조작
2웨이로 사용하려면 우선 먼저 위의 3개의 스위치 중 가장 왼쪽에 있는 버튼을 4CH로 만들어야 한다. 4체널로 해야 2웨이로서 프론트, 리어의 입력 4개를 받아들이게 된다. 그리고 가장 오른쪽의 PFM 버튼을 눌러야 한다. 또 한가지! 2웨이에서는 리어신호 입력에서 서브우퍼 신호를 만들어내므로 리어신호 입력(B)이 되지 않으면 서브우퍼 신호가 제대로 전송되지 않으므로 주의해야 한다.
▷ 저항모듈의 위치
기기를 열어보면 위의 그림과 같이 생긴 모듈이 5개 있다. 4채널 2웨이로 사용할 시 각 모듈의 위치는 아래와 같다.
X1 = 프론트 하이와 로우의 크로스오버포인트(트위터와 미드우퍼)
X2 = 리어 하이와 로우의 크로스오버포인트
P1 = 프론트 하이패스 포인트(미드우퍼 하이패스)
P2 = 섭소닉 주파수 포인트
S = 서브우퍼 로우패스 포인트
2웨이, 그러니까 X1이 프론트의 트위터와 미드우퍼의 크로스오버 포인트가 되는 것이다. X2는 리어.
P1은 앞에서 먼저 설명한대로 PFM으로서 프론트 하이패스이다. 이 P1의 저항모듈을 어떻게 두냐에 따라서 프론트 하이패스를 얼마로 줄 것인가를 결정하게 되는 것이다. 그리고 이 프론트 하이패스는 앞에서 말한 PFM버튼을 눌러주어야만 하이패스가 가능하다. 저항모듈을 꽂아 놓고 이 버튼을 누르지 않으면 프론트 하이패스가 먹지를 않는다.
하이와 미드베이스의 크로스오버 포인트가 X1, X2이고 프론트 하이패스가 P1, 서브우퍼 로우패스가 S이다. 여기서 P1과 S의 주파수를 띄울 수 있을 것이다. 예를 들어 P1을 90Hz, S를 80Hz를 두면 프론트와 서브우퍼 주파수 배분을 10Hz 띄우는 것이 된다. 이제 저항모듈만 만들어서 끼우시면 크로스오버 포인트를 맘대로 조절할 수 있다.
3웨이로 사용할 경우
3웨이로 사용할 경우는 조금 복잡하다. 우선 2가지 경우가 있다. 그러면 기본적인 사용방법부터 살펴보자.
▷ 2채널 3웨이 사용
우선 위에 있는 버튼중 맨 왼쪽의 버튼을 2채널로 놓는다.
각 단자의 역활은
A = 메인입력, 즉 프론트 좌,우 입력 2개만을 입력합니다. 2웨이처럼 4개를 입력하지 않는다.
B = 입력하지 않음
C = HIGH 출력
D = MIDRANGE 출력
E = MIDRANGE + MIDBASS 출력(리어용으로 사용하는 경우도 있음)
F = MIDBASS 출력
G = SUBWOOPER 출력(서브우퍼출력은 2웨이와 동일하게 사용)
이다. 3웨이는 알다시피 HIGH, MIDRANGE, MIDBASE로 나누어진다(서브우퍼는 제외).
주의할 것은 HIGH, MIDRANGE 다음에 한칸을 띄우고 MIDBASS의 출력단자가 나와 있는 것이다. 위에서 보면 C, D 다음에 E를 띄우고 F가 MIDBASS가 된다. E 단자에서는 위에서 보다시피 MIDRANGE, MIDBASE가 합쳐진 주파수 대역이 출력된다. 즉, 2웨이의 MIDBASS 신호가 나온다고 생각하면 된다.
저항모듈의 위치는
X1 = HIGH와 MIDRANGE의 크로스오버 포인트
X2 = MIDRANGE와 MIDBASS의 크로스오버 포인트
P1 = 프론트 하이패스(미드베이스 하이패스)
P2 = 섭소닉
S = 서브우퍼 로우패스
이다. 저항모듈의 위치는 위와 같으니 저항모듈만 준비하시면 됩니다.
▷ 4채널 3웨이로 사용하기
지금 말할 방법은 메뉴얼에는 2채널 4웨이 사용으로 나와있는 방법이다. 이 방법으로 3웨이 구동시에는 2채널이 아니라 4채널로 놓고 사용해야 한다. 일단 채널 버튼을 4채널로 놓는다.
각 단자의 역할은
A = REAR LOW단자(F 단자)에서 출력시켜서 다시 A로 입력
B = 메인신호입력
C = 미드레인지 출력
D = 하이 출력
E = 미드베이스 출력
F = 출력된 신호를 다시 A 단자에 입력
G = 서브우퍼 출력
이고, 저항모듈의 위치는
X1 = 미드레인지와 미드베이스의 크로스오버 포인트
X2 = 하이와 미드레인지의 크로스오버 포인트
P1 = 프론트 하이패스(미드베이스)
P2 = 섭소닉
S = 서브우퍼 로우패스
조금 복잡하지만 크로스오버 그림을 그려가면서 연결되는 과정을 생각해 보면 금방 알 수 있다.
구체적으로 생각해 보자. 이 부분은 4채널 2웨이 사용을 완전히 이해해야 한다. 왜나하면, 4채널 2웨이 사용을 변조해서 4채널 3웨이를 사용하는 것이기 때문이다.
1. 먼저 메인 신호 프론트 좌우가 풀 레인지 신호로서 B 단자에 입력된다.
2. B 단자는 4채널에서 리어 신호 입력 단자이다.
그러면 리어 신호가 입력되었으므로 저항모듈은 X2가 먹을 것이다. 위에서 X2의 저항모듈이 HIGH와 MIDRANGE의 크로스오버 주파수이므로 D단자에서는 풀 레인지 입력 중에서 HIGH만을 걸러내어 출력하게 된다. F단자(즉, 4채널 리어 로우)에서는 풀 레인지 중 HIGH주파수만 걸어진 채로 나오게 된다. 다시 말하면 풀 레인지 주파수에서 트위터의 HIGH주파수는 걸러 진채 D단자로 나가고 나머지는 F단자로 나오게 된다는 것이다. (4체널에서 리어 로우는 섭소닉까지 나옴)
3. 그러면 HIGH신호는 D 단자(4채널-하이 리어)로 이미 출력되었다.
4. 위에서 말한 F 단자(4채널-리어 로우)를 다시 A단자(프론트 입력)로 입력시킨다.
5. 이제 프론트 입력을 시켰으니 X1의 모듈에서 X-OVER가 일어날 것이다.
X1은 미드레인지와 미드베이스의 X-OVER 주파수이다.
미드레인지의 로우패스는 X2에서 이루어지고 넘어 왔으니까 X1에서 미드레인지의 하이패스를 만들어 주므로서 미드레인지 주파수 대역이 밴드패스가 되어 C 단자(4채널-프론트 하이)로 출력된다.
6. 이제 미드베이스이다.
미드베이스는 X1에서 X-OVER가 되어서 이미 로우패스가 된 상태이다.
여기서 P1에서 프론트 하이패스를 결정함에 따라 이역시 밴드패스가 되어 E단자(4채널-프론트 로우)로 출력되게 된다.
7. 서브우퍼는 로우패스와 섭소닉이 간단히 걸리게 된다.
저항모듈 제작하기
준비물 : 14핀 IC소켓 다수, 니빠, 필요한 저항,
소켓은 전자부품을 파는 가게에 가서 14핀 소켓 달라고 하면
준다(될 수 있으면 딥저항 소켓).
크로스오버 포인트를 바꾸기 위해서는 저항모듈을 만들어야 한다. 이 저항모듈은 회사에서 기본적으로 제공되는 것이 있다. 아니면 본인이 쉽게 만들어서 사용할 수 있다. 주파수에 따른 저항값 계산은 아래의 식으로 합니다.
7,200 / 주파수 = 저항값 (kΩ)
예를 들어 프론트 하이패스는 100Hz로 한다고 가정하면, 위의 식에 의하여 72kΩ의 저항값이 나오게 된다. 그러면 72kΩ짜리 저항을 구입하면 된다. 저항은 오차율 1%짜리와 5%짜리가 있는데, 저항 파는 가게에 가서 1%짜리 저항을 달라고 하면 푸른 바탕색의 저항을 줄 것이다. 오차율 1%짜리를 사용하면 된다.
참고로 피닉스 골드 크로스오버 저항칩 계산은 18,800이다. 그러므로 두 브랜드의 크로스오버를 사용하려면 모두 '7,200'이라는 숫자와 '18,800'이라는 숫자를 잘 기억해야 할 것이다.
이제 원하는 주파수에 의한 저항값을 알았으니 소켓에 꽂아서 모듈을 만들어야 한다. 4XS는 18dB/Oct.이기에 14핀 소켓을 사용하며, 14핀 중에서 가운데 한 칸은 빼고 12핀만을 사용한다.
즉, 저항 6개가 필요하다.
앞에서 예시한대로 100Hz짜리 저항 모듈을 만든다고 하면 72kΩ짜리 저항을 6개를 준비한다. 저항의 다리가 양쪽으로 길게 나있다. 이 다리를 저항몸통 끝에서 구부려 ㄷ자 형태로 만든다.
그런 다음에 좌우 각각 5∼6mm 정도만 남기고 니빠로 자른다. 그렇게 저항 6개를 모두 자르면 짧은 다리의 ㄷ자 형태의 저항이 만들어진다. 이 저항은 소켓에 하나씩 끼워 넣는다. 끼워 넣을 때 가운데 한 칸은 띄우고 양쪽 끝으로 3개씩 모두 6개를 꽂아 준다.
그러면 72kΩ짜리 저항 6개가 들어간 100Hz짜리 저항 모듈이 만들어지는 것이다. 이 모듈을 해당 모듈 위치에 꽂으면 100Hz 크로스오버 포인트가 되는 것이다. 위와 같은 방법으로 모듈을 주파수별로 만들어 놓으면 언제든지 모듈을 교환하므로서 주파수 포인트를 바꿀 수 있다.
서브우퍼 저항 모듈은 약간 틀리다.
서브우퍼쪽 S의 저항모듈은 6개가 필요없다. 14핀 소켓 중에서 윗쪽 3개만 꽂으면 서브우퍼 X-OVER는 정상적으로 일어나기 때문에 6개를 다 꽂을 필요가 없다. 그래서 14핀 소켓 1개 가지고 2개의 크로스오버 포인트를 조정할 수 있다.
한쪽에는 90kΩ을 3개 꽂아두고, 반대쪽에는 80kΩ 저항 3개를 꽂아두면, 90Hz와 80Hz의 포인트를 저항모듈 하나로 조절할 수가 있다. 반대로 꽂기만 하면 되기 때문이다. 실제로 회로를 덜어내서 뒤쪽을 보면 윗쪽 3개만 패턴과 연결되어 있음을 알 수 있다.
사용시 주의할 점은 저항 모듈을 바꿀 때에는 항상 전원을 오프시킨 상태여야 한다. 그렇치 않으면 스피커가 망가질 수도 있다. 저항을 꽂고 나서 눌러주거나 하는 경우도 마찬가지다. 참고로 4XS의 기본 주파수 포인트는 트위터 3.5Kz, 프론트 하이패스90HZ, 서브우퍼 90Hz, 서섭소닉 33Hz이다.
어떻게 보면 4XS에 대한 내용이 난해할 수도 있지만 실제로 매뉴얼과 제품을 앞에 놓고 다시 한번 읽어본다면 쉽게 이해가 갈 것이다
