[번역] 탄노이 슈퍼트위터 백서 #1
탄노이와이드밴드 백서
고주파 대역 확장의 필요성 - 왜 수퍼트위터가 필요한가?
탄노이 홈 오디오 부분 수석 엔지니어 Paul Mills 박사
개요
우리는 보다 실감나는 음질을 위해서, 스피커 시스템에 보다 확장된 저역을 내는데에 서브 우퍼나 그 개념을 사용한다.
수퍼트위터(SuperTweeter)도 같은 역할을 한다. 하지만 인간이 들을 수 있는 한계 위로 몇 옥타브를 올리는 식으로, 우퍼와는 반대 영역에서 확장을 한다.
결과적으로 악기의 음조 정확도가 증가하고 순발력이 개선된다. 이런 개선은 그보다 더 낮은 영역의 주파수와 직접적인 관련이 있음에도 말이다.
이러한 효과는 탄노이 수퍼트위터를 사용해본 모든 청취자들이 느낀 것이다. 하지만 비판적인 사람들은 다음과 같은 몇가지 의문을 제기할 것이다.
- 인간의 가청대역을 넘는 20kHz 이상의 주파수에 음악 감상에 필요한 정보가 있는것인가?
- 만일 그렇다면, 고려할 가치가 있는 성분인가?
- 어떻게 수퍼트위터가 전체 오디오 대역, 심지어 저역까지 개선시키는가?
- 모든 소스에서 이득을 볼 수 있는것인가?
이러한 질문들에 대해 살펴보기 위해, 우리는 듀얼 콘센트릭과 관련이 깊은 위상 응답과 하모닉 관계에 대해 고려할텐데, 먼저 몇몇 악기의 에너지 스펙트럼을 살펴볼 것이다. 그 다음으로 인간의 청음 메카니즘에 대한 내용을 살펴보기로 한다.
악기의 본질
그림 1은 몇몇 악기의 주파수 대역을 보여주고 있다. 주요 주파수에 덧붙여서, 오버톤(overtone)이나 하모닉스를 재생하기 위해서 더 높은 대역폭이 필요하다. 이러한 하모닉스는 악기 고유의 특징을 부여한다.
이것이 없으면, 모든 악기는 sine파 테스트 신호와 같을 것이다. 심벌즈나 트라이앵글과 같은 음계 악기가 아닌 경우에서도 마찬가지이다. 이 경우, 에너지는 15kHz 까지 확장되는 것으로 보인다. 이것은 1931년에 수행된 연구결과[1]와 밀접한 관련이 있다. 그 연구는 14kHz 이상의 영역의 주파수가 오케스트라 음악의 완전한 재생에 있어서 꼭 필요함을 보여주었다.
이러한 내용은 누구나 납득할만한 것이고, 같은 내용이 많은 책에 반복해서 실리고 있는 것을 볼 수 있다.
스펙트럼 분석기로 간단하게 측정해 보면 쉽게 확인할 수 있는 것이 아니고, 일부 연구자들만 악기의 진짜 대역폭에 대해 고려하거나 고주파 영역의 인간 청음 메카니즘에 대해 연구하고 있는 실정이다.
우리가 참조한 가장 주목할만한 연구는 Boyk[2]의 것인데, 그의 허락하에 몇몇 그림을 다시 정리했다.
그림 2.는 특정한 형태의 묵음(mute)과 함께, 트럼펫의 대역 형태를 보여준다.
그림에 보이는 것과 같이, 100kHz 까지도 떨어지지 않는 20kHz 이상의 에너지들이 있다.
다른 악기들에 대해서도 유사한 결과가 나온다. 바이올린과 오보에는 40kHz 이상의 에너지 성분을 보여준다.
sibilants in speech 조차도 40kHz 이상의 성분을 발견할 수 있다.
퍼커션 악기종류과 같은 비음계 악기들은 엄청나게 많은 양의 고주파 성분을 발생한다. 심벌즈가 울리는 소리(그림 3.)은 에너지의 40%가 20kHz 이상의 성분이고, 트라이앵글은 주된 성분이 100kHz에서 발생한다(그림 4.)
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