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  iWiz(2006-05-29 17:24:24, Hit : 16753, Vote : 0
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크로스오버란 무엇인가


카오디오에서 좋은 음질을 얻기 해서 많은 부분을 파워 앰프, 해드 유닛, 스피커등에 많은 비중을 두고 고심을 하지만 좋은 크로스 오버의 선택 또한 음질에 상당히 중요한 역할을 담당하고 있고 최상의 음질을 위해선 최상의 크로스 오버 또한 필수적이라 하겠다.

 

크로스 오버란 오디오 스펙트럼 상의 시그날을 분리하여 지정된 스피커나 파워 앰프로 보내주는 역활을 하는 기기이다. 이것은 저음을 재생하기 위해서는 진동판이 커서 많은 양의 공기를 움직여야 저음을 만들 수 있으나 고음을 만들기 위해서 필요한 빠른 진동을 하기에는 진동판(스피커 콘)이 너무 크다면 물리적으로나 효율적으로 적합하지 않기 때문에 고음에는 빨리 진동을 할 수 있게 가볍고 지름이 작은 진동판을 사용 하게 된다.

 

따라서 음의 재생을 좀더 효율적으로 하기 위하여 서브 우퍼, 우퍼, 미드 우퍼, 미드 베이스, 미드 랜지, upper미드 랜지, 트위터, 수퍼 트위터 등으로 음을 구분하여 각 스피커의 효율을 극대화 시키는 기기가 바로 크로스 오버 네트워크이다.

 

저음과 고음 모두를 효율, 물리적으로 재생 할 수 있는 스피커가 있다면 크로스 오버 네트워크가 필요 없겠으나 그와 같은 스피커는 현재까지는 존재 하지를 않고 앞으로도 그러한 스피커의 출현은 기대하기가 어려우니 크로스 오버 네트워크에 대하여 많은 시간을 할애해서 공부해야 좋은 소리를 만드는데 많은 도움이 될것이다.

 

크로스 오버 네트워크의 종류

 

카오디오의 크로스 오버에는 크게 나누어 패시브(ANALOG PASSIVE CROSSOVER NETWORKER)와 엑티브(ELECTRONIC ACTIVE CROSSOVER NETWORKER)의 두종류로 나눌 수 있다.

 

일반적으로 아날로그 페시브 크로스오버 네트워크를 페시브라 부르며... 일렉트로닉 엑트브 크로스 오버 네트워크를 엑티브 또는 X-OVER(엑스오버)라고 부른다.

 

이들의 장단점과 차이점을 알아보자...

 

 

페시브(아날로그)크로스 오버

 

일반적으로 코일(인덕터), 케페시터 또는 이 두가지의 합성으로 만들어져 파워 앰프와 스피커 사이에 놓여져 스피커 회로의 임피던스와 코일 또는 커페시터의 값에 따라 작용하여 특정 주파수 대역을 보내 주거나 막아 주는 역활을 하며 별도의 전원을 필요로 하지 않는다.

 

장점 :

 

a) 비용이 저렴 하다(6dB, 12dB와 같이 낮은 슬로프로 제작할 경우)

b) 비교적 장착이 쉽다. (6dB, 12dB와 같이 낮은 슬로프로 제작할 경우)

c) 여러 가지 종류의 보상 회로등의 구성을 임의 대로 만들수 있다.

 

단점 :

 

a)코일과 케페시터의 추가로 인한 출력 감소가 있다.

b)완만한 슬로프.

c)출력을 증폭 시킬수가 없음.

 

엑티브(전자식) 크로스오버

 

헤드 유닛 또는 시그날 기기의 프리 앰프 출력에서 재생된 오디오 시그날을 특정 주파수 대역으로 나눠 파워 앰프로 보내주어 스피커의 특성에 맞는 주파수 대역만 증폭 하게 하는 기기이다.

 

장점 :

 

a) 코일과 케페시터의 추가로 인한 출력 감소가 없다.

b) 페시브 방식에 비해 상대적으로 적은 비용으로 가파른 슬로프를 만들수 있다. 페시브로도 18dB, 24dB의 제작이 가능하나 부피가 커지고 비용이 많이드는 단점이 있다.

c) 좋은 크로스 오버의 경우 Gain(게인)콘트롤이 있어 시그널(신호)을 증폭 시킬수 있다.

 

단점 :

 

a)비용이 단순한 페시브 크로스 오버에 비하여 많이 든다.

 

 

페시브 크로스 오버 사용상의 주의점

 

주파수 커팅은 스피커의 재생 한계 대역을 초과하지 않는 범위에서 제작하여야 한다, 특이 낮은 6dB, 12dB로 제작 할 때는 주파수 커팅 이하, 또는 이상에서도 어느 정도의 출력이 있는 것을 감안하여 제작한다.

 

예를 들어 3500Hz ~ 20KHz의 까지 재생할수 있는 트위터의 경우 1st 오더 6dB로 3500Hz주파수 커팅을 한다면 높은 음량으로 음악을 들을 때 트위터의 보이스 코일에 무리를 줄 수가 있기 때문에 좀더 높은 오더의 네트워크로 제작을 하거나 주파수 커팅 포인트를 좀더 올려줄 필요가 있다 하겠다.

 

특히 스피커 제작사에서 허용하는 입력 이상으로 출력을 사용 할 때에는 반듯이 제작사에서 권하는 크로스 오버 포인트 안에서 네트워크를 제작 하여야 한다.

 

고음 대역의 주파수 보다 저음 대역의 주파수가 스피커의 보이스 코일에 더욱 위험 하므로 스피커 제작사에서 추천하는 저음역 크로스 오버 포인트보다 약간 높게 잡아 주는 것이 바람직하다.

 

(너무 낮은 주파수로부터 트위터를 보호 하기 위하여 콘덴서(케페시터)를 달아주는 것은 이미 상식이 되었지만 우퍼 또한 필요 이하의 낮은 주파수(Sub-Sonic)으로 부터 우퍼 스피커를 보호 하기 위하여도 필터가 필요 하다, 이것을 서브 소닉 필터라고 하는대 크로스 오버 선택 시 반듯이 꼭 필요한 기능이니 확인 하는 것이 좋다)

 

가능 하다면 가파른 경사의 크로스 오버 슬로프가 바람직한데 이것은 스피커의 주파수 허용 대역을 더욱 높은 출력으로 스피커에 무리를 주지않고 최대한 사용할수 있게 하기 때문이다.

 

두 스피커간의 주파수 대역이 일치하는 경우(Overlap) 주파수 감응이 오버랩 된 부분에서 너무 튀어 나오지 않는 매끄러운 소리가 날수 있도록 주파수 조정을 해야 한다.

 

투웨이(two way) 스피커 시스템에서의 주파수 커팅은 특별한 경우가 아니면 500Hz~600Hz의 대역은 피하고 275Hz~350Hz상에서의 주파수 커팅이 더욱 바람직 한데 그 이유로는 거의 모든 경우에 출력의 최고점이 500Hz아래에 있기 때문이다.

 

크로스 오버 네트워크상에서 1st 오더에서는 90도, 2nd 오더 에서는 180도, 이렇게 오더가 한단계 높아 질수록 90도씩 위상이 이동 됨으로 이에 유의 하여 장착이 끝나고 세팅 단계에서 전체적으로 위상 점검을 하여야 한다.

 

페시브 네트워크를 직접 제작 후 실제로 원하는 주파수에서 커팅이 되었는지 확인을 하는 것이 바람직 한데 이것은 코일과 케페시터의 품질이나 오차 값의 정도에 따라 주파수 컷팅 포인트가 달라 질수가 있기 때문이다.

 

 

크로스 오버 네트 워크에서 사용되는 용어들

 

high pass filter(하이 패스 필터): 높은 주파수만 통과 시키고 cutoff 포인트 이하의 주파수는 출력을 감소 시킨다.

 

low pass filter(로우 패스 필터) : 하이 패스 필터와는 달리 낮은 주파수만 통과 시키고 Cutoff 포인트 이상의 주파수는 출력을 감소 시킨다.

 

Band pass filter(밴드 패스 필터): 로우와 하이 패스의 혼합으로 이루어진 필터로서 주의점은 로우 패스의 Cutoff 포인트가 하이 패스의 Cutoff 포인트 보다 높아야 되며 이는 주파수 몇 이상 몇 이하의 상태로 나타나게 된다.

 

dB : 소리의 크기를 측정하는 단위로서 통상 소리의 크기를 두배로 크게 듣기 위해서는 +10dB의 음량의 증폭이 필요하며 +10dB의 증폭을 위해서는 약 10배의 출력이 필요하다.

 

Crossover Point(크로스 오버 포인트) : 주파수의 출력 감소가 -3dB가 되는 포인트.

 

시그날의 -3dB 감소는 출력이 절반으로 줄어든 것과 같은 결과이다, 예를 들어 우퍼에 로우 패스필터가 미드 베이스엔 하이 패스 필터가 각각 100Hz로 되어 있을 경우 이는 100Hz에서 각각 -3dB의 출력으로 (절반의 출력) 나타나게 되나 결과는 같은 주파수 대역을 연주하는 스피커가 두개가 됨으로 전체의 출력에는 감소가 없게 된다.(출력을 2배로 증가 하거나 스피커의 수를 2배로 증가 시키면 출력이 3dB증가 한다)

 

Octave(옥타브) : 어느 특정 주파수의 절반이나 2배를 한 주파수를 말함, 예를 들어 50Hz의 2옥타브 위는 200Hz이다.

 

Phase Shift(페이즈 쉬프트) : 크로스 오버 네트워크를 한 Order(오더) 지날 때마다 발생하는 위상의 90도 이동 현상.

 

Slope(슬로프) : 크로스 오버 네트 워크에 의한 출력 감소의 비율을 나타낸다.

First Order슬로프의 경우 한 옥타브당 -6dB의 출력 감소가 되며 Order(오더)가 한단계씩 높아 질수록 -6dB씩 더 감소가 된다. 높은 오더 크로스 오버 네트 워크의 장점은 스피커의 사용 주파수 영역을 안전 하게 늘려 사용 할수 있다는 점이다.

 

크로스오버 오더 = (n) * 6dB / Octave

EX): 1st order = 1*6dB/octave slope = 6dB

2nd order = 2*6dB/octave slope = 12dB

3rd order = 3*6dB/octave slope = 18dB

4th order = 4*6dB/octave slope = 24dB

 

 

각 페시브 크로스 오버 네트워크의 오더별 장단점

 

1st 오더(-6dB / octave)

 

장점: 크로스 오버 값의 계산이나 제작이 용이하다.비용이 절감 된다.장착이 간편하다.

 

단점: 출력이 감소가 완만하여 스피커를 효율적으로 사용하기엔 무리가 따른다.

90도의 위상 이동이 생긴다.

 

2nd 오더 (-12dB / octave)

 

장점: 180도의 위상 이동이 있으나 스피커의 입력에서 간단하게 교정을 할수가 있다.

 

단점: 1st 오더에 반해 슬로프는 가파르나 3rd나 4th 보다는 완만한 슬로프를 나타낸다.

 

3rd 오더 (-18dB / octave)

 

장점: 가파른 슬로프로 인하여 스피커의 허용 주파수 대역 상에서 최대한 넓은 밴드를 사용 할수 있어 높은 출력에서도 효율적으로 사용 할수 있다.

 

단점: 크로스 오버값의 계산이나 제작이 어렵다.수정이 가능하지 않은 270도의 위상 이동이 있다. 많은 수의 코일이나 케페시터로 인해 제작 단가가 너무 비싸진다.




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