크로스오버 이야기 1

출처: Club ES카오디오

크로스오버 이야기 1

앰프나 스피커를 사용하다보면 로우 패스 필터(LOW PASS FIRTER)라는 문구나 말들을

자주 접하게 됩니다.

간단한 설명들은 여기 저기 많은데 정작 이해하기쉽도록 설명하기는 어려운가봅니다.

용어들의 의미를 알아야 빨리 이해할수있기에 알고있는 모든 지식을 동원하여 쉽게

설명해보려고합니다.

계속 반복되는 질문들이기도 하고 한번 쉽게 설명해 놓으면 여러곳에 올려서 모두
사용할수있는고로 힘들더라도 한번 도전 해보려고합니다.

스피커는 크기에 따라서 재생(스피커가 공기의 진동을 유발하여 사람의 귀로 들을수있도록 해주는것) 할수있는 음역(사람이 귀로들을수있는 전체주파수의 일부)이 다릅니다.

스피커의 구경이 크면 저음은 잘 나오나 고음이 잘 안나오고 구경이 작으면 고음은 잘나오나
저음이 안나오고 각각의 스피커마다 크기에 따라서 장점과 단점이 있읍니다.

모든 음역을 재생할수 있도록 만들어진 스피커도 있기는 합니다만 가격이 엄청비싸고 모든 장르를
표현하기에는 문제가 있으므로 크기에 따른 장점들을 모아서 2개나 3개의 스피커를 이용하는
방식을 컴퍼넨트 스피커 시스템이라고 하며 2개로하면 2WAY 3개로하면 3WAY라고합니다.

또한 가정에서는 공간의 제약을 안받으므로 커다란 울림통에 스피커를 고정하여 베이스음을
보강하여 사용하기도합니다만 자동차에서는 공간의 제약으로 인하여 재대로된 박스를 만들기가
어렵고 소음등으로 인하여 상쇄되는 부분들 또한 청취환경을 열악하게하고있읍니다.

이렇게 여러가지 어려운 조건들속에서지만 조금이라도 더 나은 음을 만들기위해서
여러가지 장치들이 고안되고 만들오지고있읍니다만 아직까지 돈이적게들고 아주 만족할만한
결과는 안나오고 있는것이 현실입니다.

본론은 따로 두고 왜 이렇게 장황하게 다른예기만 하는가하면 주변상황이나 주어진 조건들을
알아야 그다음 예기가 쉽게 설명이되고 그 근본원리를 설명하기가 쉽기 때문입니다.

자동차의 구조상의 문제로 크기가 작은 그리고 앞 문짝에 장착하기 편리하고 저음도 잘나오는
크기의 스피커를 찿다보니 약 5인치에서 8인치정도의 스피커가 적당하고 편리하다는것을
알게 되어서 거의 모든 문짝에다는 스피커는 6.5인치를 표준인것처럼 사용하게 되었고
거기에 따른 여러가지 장치들과 부족한 부분들을 보충하기 위해서 고음스피커와 써브우퍼
스피커도 만들어서 부족한 베이스음과 고음 영역을 채우고 잇는것입니다.

자동차의 문짝 내부를 울림통으로하여 베이스음을 많히 재생하려다보니 여러가지 무리가 따르고
크기가 약간이라도 더 큰 7인치나 8인치도 사용하고있읍니다만 커다란 구경에서의
에너지감과 깊이있는 무거운 베이스음은 만들지 못하는고로 아주 커다란 스피커를 박스에 장착하여
트렁크등에 장착하고 고출력앰프를 사용하여 앞좌석운전자의 가슴속을 파고드는 만족할만한 베이스음이 나오도록 만들고있는것입니다.

이러다보니 사용하는 스피커가 작게는 1인치에서부터 그게는 15인치나 18인치까지 아주
여러개의 스피커를 사용하여 시스템을 구성하게되고 각자의 스피커마다에서 나오는 음역을
적정하게 배열하여 겹치지않고 듣기 거북한소리를 차단하기위해서 일부 영역을 나오지못하게 하거나 원하는소리만 나오게 하는등 여러가지 형태의 필터라는것을 사용하게 됩니다.

이때 사용하는것이 크로스오버 필터라고하는것입니다.

크기가 작은 스피커는 고은은 잘나오는데 여기에 저음이 많히 들어가면 스피커가 망가지거나
귀로 듣기 거북한 소리가 나오므로 저음은 들어가지 못하도록 짤라주어서 고음만 들어가도록
해주어야하고 크기가 커다란 스피커에는 저음은 잘나오지만 이스피커에 고음을 많히 가하면
또 듣기 불편한 거친소리가 나오므로 고음은 줄여주어야합니다.

또한 아주커다란 스피커에서 말소리까지 아주 강하게 나오면 귀가 아프게 되므로 베이스음만
나오도록  중고음을 짤라주어서 깊은 베이스음과 에너지감이 나오도록해주는것입니다.

각강의 스피커마다 크기에 맞도록 그리고 크기에 따라서 음역이 다르게 되므로 각자의 스피커마다
적정한 필터나 장치들을 필요로하게 됩니다.

이럴때 사용하는장치를 크로스오버라고하는데 저음만 통과시키는 장치를 "로우패스필터"라고 하고
고음만 통과시키는 장치를 "하이패스필터" 라고하며 원하는 부분만 통과 시키는 장치를
 "밴드 패스 필터" 라고합니다.

종류에는 코일과 컨덴서만 사용하는 기계식 크로스오버를 우리는 페시브네트워크라고하며
OP 앰프와 여러가지 잔자부품을 사용하는 방식을 전자식 크로스어버라고합니다.

두가지 모두 장단점이 있는고로 병행하여 잘만 사용하면 아주 돈이적게 들어가고 효율이 높은
크로스오버 구성이 가능하게 됩니다.

여기서 로우패스필터를 자동차환경에 부합이되게 조금더 자세하게 분류해보면 우퍼쪽에
사용하는 로우패스 필터와 앞문짝의 스피커에 들어가는 로우패스필터등으로 구분할수있고
앞문짝의 중간정도 크기인 베이스 스피커를 우리는 미드우퍼라고합니다.

이말은 완전 우퍼스피커도 아니고 그렇다고 중음이나 고음도 아닌 중저음 스피커라는 의미입니다.

그런데 이 중저음 스피커에 너무강한 중음이나 고음이 들어가도 귀로듣기 불편한 거친소리가
나오므로 고음과 높은 중음의 일부를 통과하지못하도록 해야하는경우가 있는데 이때
간단하게 사용할수있는것이 페시브네트워크라는 장치의 로우패스필터입니다.

이때도 로우패스 필터를 사용하므로 혼동이 없기를 바라는 마음에서 짚고 넘어갑니다.

그다음 미드우퍼 스피커는 보통 6.5인치 정도의 구경이 중간정도 크기의 스피커를 사용하는 관계로
또 아주 낮은 베이스의 커다란 에너지가 가해지면 스피커가 망가지거나 쁘지직 거리거나
빡 빡 하는등의 아주 귀아픈 소리가 나오는데 이럴때는 하이패스필터를 이용하여 저음을
짤라주어야합니다.

이렇게 로우패스필터와 하이패스필터는 서로 반대의 일을합니다.

그런데 이두가지를 병행해서 영역을 잘설정하면 윗쪽과 아랬쪽을 동시에 컷트하고 원하는
일부 음역만 통과하게도 만들수가 있읍니다.

이것을 우리는 밴드패스필터라고합니다.

이런 경우는 중음 스피커에서 많히 사용하게되는데 주로 2.5인치에서 4인치정도의 스피커를
주로 중음스피커로 사용하고있읍니다.

그 이유는 크기의상관 관계상 저음도 아니고 고음도 아닌 중음을 잘 표현하기 때문입니다.

사람의 말소리나 악기음등 효과음을 아주 잘 낼수잇는 크기이기 때문입니다.

3WAY 시스템을 구성하고자 할때는 이 스피커를 추가하여 3개의 스피커를 사용하게 됩니다.

그리고 우퍼 스피커에서는 앞 문짝에 사용하는 스피커의 크기에 따라서 소리의 색깔이 
달라져야하며 미드우퍼의 스피커에서 나오는 소리의 성질과 우퍼에서 나오는 소리의 성질이
비슷해야 잘 뭉처지고 우퍼소리가 앞에서 나오는것처럼 들리게 해야하므로 우퍼스피커의
특성에 약간의 변화를 줄수있어야합니다.

이럴때에 크로스오버의 주파수를 변경해서 미드우퍼 스피커와 우상차가 나지않도록하고
주파수를 잘맞추어주면 우퍼소리가 앞에서 나오는것처럼 귀를 속일수 있으므로 꼭필요한것입니다.

이때 사용하는것이 로우패스필터의 주파수조절장치인데 주로 40hz 에서 300hz 정도를 많이
사용하는것입니다.