진공관 앰프와 반도체 앰프의 출력 차이
진공관앰프는 soft clipping 이 일어나기 때문에 피크 출력이 최대 출력을 약간 넘어도 귀에 크게 거슬리지 않다는 점이 있고, 트랜지스터 앰프에서는 hard clipping이 일어나기 때문에 최대 출력을 넘으면 심하게 찢어지는 소리가 납니다. 그러나 B급인 트랜지스터 앰프에서는 dynamic headroom이 존재하기 때문에 짧은 시간 동안은 최대 출력 보다 더 큰 출력을 낼 수 있어서, 일반 음악에서의 공칭 출력에서 여유는 크게 차이는 없습니다. (진공관 AB급 앰프에서도 dynamic headroom이 어느 정도 큽니다)
기타용 앰프가 아니면 같은 공칭 출력의 앰프간의 출력차이가 없습니다. 기타용 진공관 앰프는 의도적으로 클리핑을 시켜서 만드는 소리라 최대출력 부근에서 계속 소리를 내기 때문에, 같은 최대 출력의 Hi-Fi 앰프보다 십배 이상의 큰 평균 출력을 사용합니다.
작은 출력의 진공관앰프와 큰 출력의 트랜지스터앰프의 차이가 크지 않게 느끼는 것은, 앰프의 볼륨용 가변 저항의 특성과 가정에서는 그렇게 큰 출력을 사용하지 않기 때문입니다.
볼륨위치에서의 출력 크기
볼륨으로 사용하는 가변저항은 A taper형이라는 log 곡선으로 증가하게 만들어 진 것입니다. 같은 A taper도 중간 지점의 저항 값이 20%인 A20, 15%인 A15, 10%인 A10 등등이 있습니다.
출력전력은 전압비의 제곱에 비례하기에, 볼륨의 중간 위치(12시 위치)에서의 출력은 A20형에서는 최대 위치에서의 4%, A10형에서는 최대위치의 1% 출력을 내게 됩니다. 입력 신호의 피크 전압이 최대 출력을 내는 전압보다 더 큰 것을 고려하면, A20은 절반 위치에서 피크 출력이 최대출력의 대략 40% 정도, A10은 최대 출력의 대략 10%가 나온다고 볼 수 있습니다. 볼륨의 위치가10시 정도 위치에서는, A20에서는 피크 출력이 대략 최대출력의 4% 정도, A10에서는 피크 출력이 대략 최대출력의1% 정도 나오는 꼴입니다.
평균적인 스피커로 가정집에서 크게 듣는다고 하는 정도가 피크 치로 수W, 평균 출력은 0.1W정도의 수준입니다.
소출력 앰프는 A20또는 A25를 사용하나, 대출력 앰프에서는 A15또는 A10을 주로 사용하여 좁은 부분에서의 마모로 수명이 짧아지는 것을 방지합니다.
앰프의 게인이 동일하고 A10볼륨을 사용한 출력이 4배 더 큰 앰프와 A20을 사용한 앰프의 출력은 12시가 이하에서는 거의 동일하고 그 이상에서 더 큰 소리를 냅니다.
같은 볼륨의 위치에서 대출력 앰프가 소출력의 앰프보다 출력이 더 작을 수도 있습니다. 이런 볼륨의 특성을 이해하면, 볼륨 위치로 구동력이 어떻니 진공관앰프 출력이 트랜지스터앰프에 비해서 어떻니 출력과 구동력이 어떻니 하는 소리는 못할 것입니다. 볼륨의 위치로 구동력이 어떻다고 하는 것은 순 엉터리입니다.
진공관 앰프용 스피커
진공관 앰프의 특성은 3극관 싱글 등 출력이 아주 낮은 앰프가 있고, 댐핑팩터가 낮다는 것입니다. 대부분의 경우 반도체 앰프에 비해 출력이나 댐핑팩터가 작습니다.
적어도 최대 음압이 96dB는 되어야 가정용 Hi-Fi 수준이 되므로, 5W급 앰프에서는 적어도 89dB/W이상의 효율을 가지 스피커가 필요합니다. 큰 소리로 음악을 듣는 사람에게는 93dB/W이상 효율의 스피커가 있어야 합니다.
댐핑팩터가 10이상이면 대부분의 스피커에서 음질의 열화가 일어나지 않고, 5정도에서도 거의 인지할 수 없는 수준은 되어 Hi-Fi스피커를 사용할 수 있는 앰프의 한계 수준입니다. 이 숫치보다 더 작은 댐핑팩터를 가지는 앰프에 Hi-Fi용 스피커를 사용하는 것은 음질의 열화를 가져올 수 있습니다.
파워5극관이나 빔관 출력에 NFB를 걸지 않으면, 댐핑팩터가 1도 안 되는 수준이어서 Hi-Fi스피커보다는 풀레인지가 좋을 수가 있습니다. 공진 주파수 부근이나 고음역에서 임피던스가 크기에 그 부분의 앰프의 출력이 커져서 저음과 고음을 보강해주는 특성을 나타내게 됩니다. 옛날 진공관 라디오나 라디오 전축에서 애용한 방법입니다.
오디오 규격
1900년대초 삼극관의 발명으로 오디오 앰프가 만들어져 1920년대에 이를 이용한 유성영화 시대가 시작되고, 2차 대전 중에 발달한 전자기술 및 대량생산 체계와 전후 통신산업의 발달로 전자부품이 풍부해지면서, 1940년대 말 등장한 tape recorder와 LP와 FM 방송으로 본격적인 가정 음향기기시대가 시작됩니다.
초기 오디오 장비에서는 기술과 부품의 성능문제로 고급 기기와 보급 기기간의 기능과 음질차이는 상당히 커서, 고급 오디오 기기가 선망의 대상이었으나, 부품기술의 발달과 트랜지스터 앰프와 CD의 등장으로 고급기와 보급기와의 음질 등의 성능차이가 없어져 고급 오디오 시대는 종말로 향하게 됩니다.
초기 도입기에서 고급 가구 노릇을 한 오디오장비는, CD와 소형 대출력 앰프와 소형 고성능 스피커의 득세로 개인용 오디오로 발전되었고, 네트워크 시대에 들어오면서는 소형 개인용 제품군과 졸부나 옛날 고급 오디오에 대한 한을 가진 사람이나 자랑을 하고 싶은 사람들을 대상으로 하는 하이엔드라는 이상한 제품군만이 남아 있는 셈입니다. 오디오를 여럿이 모여 듣는 시대는 이미 지나갔습니다.
어느 정도 급의 앰프만 정상 동작하게 만든 아주 낮은 임피던스의 스피커 같은 물건이나 하이엔드라는 외관 디자인 앰프에 더하여, 신호를 찌그러뜨려서 옛날에는 고음질 오디오 또는 Hi-Fi라고 광고도 못할 정도의 저급 오디오 소리 수준의 이상한 소리로 만들어, 남과 다르다고 좋아하게 하는 이상한 부류의 앰프도 나오게 됩니다. 스피커를 제외하고는 오디오 기기의 음질이 다를 것이 없어진 이 시점에, 어떻게라도 소리를 다르게 만들기 위해 괴상한 짓을 한 기기들도 나오고 있어서, 옛날의 Hi-Fi라는 규격을 다시 알아볼 필요가 있다고 생각합니다.
고충실도 또는 고사실도라는 뜻의 Hi-Fi라는 용어는 이미 1930년대에 만들어집니다. LP와 FM방송으로 가정용 오디오 산업이 발달되자, Hi-Fi라는 용어가 너도나도 광고선전에 사용되어 고음질 오디오에 대한 정의가 문제가 됩니다. 원음과 같은 소리로 재생하는 것을 목표로 삼는 오디오기기에서, 어느 정도 성능을 고성능 고음질 또는 Hi-Fi라고 하느냐가 생산자나 소비자에게 중요해진 것입니다.
회사마다 각각 다른 기준의 제품규격과 성능표시로 서로 고성능 고음질이라고 주장하는 광고 선전이 나오면서, 미국의 생산 업자들이 모여 단일 표준 규격을 만들게 됩니다. 용어 통일과 꼭 공시해야 하는 성능과 그 성능 측정방법 등을 규정화하여, 소비자가 객관적으로 각 앰프간 품질을 비교할 수 있도록 하기 위한 규격 표준이 국가 차원에서 만들어집니다.
1966년에는 독일에서 공정거래와 소비자 보호차원에서 용어 및 측정 방법과 고음질 기기 즉 Hi-Fi기준을 DIN45500이라는 국가 규격으로 만들었습니다. 어느 정도 이상의 음질과 성능을 가져야 고음질 또는 고성능 또는 Hi-Fi라는 용어를 광고 등에서 사용할 수 있게 한 것입니다.
이러한 규격들이 각국에서 만들어지자, 국가간의 무역 분쟁의 도구가 되는 것을 방지하기 위해 IEC에서 독일 DIN45500규격을 기준으로 하여 IEC 60268과 IEC 60581등등의 국제 규격이 만들어 집니다.
가장 이상적인 오디오 기기는 악기 등에서 나오는 음파와 완전하게 동일한 음파로 재생할 수 있어야 합니다. 이를 위한 오디오 앰프의 성능은 아래 조건을 만족해야 합니다.
1. 주파수 특성이 모든 오디오 영역에서 평탄해야 한다.
2. 입력 파형에 완벽하게 1차 비례하는 출력 파형이 나와야 한다.
3. 부하가 어떠한 특성을 가져도 주파수 특성이나 입출력 비례관계(gain)에 영향이 없어야 한다.
4. 입력에 정확하게 1차 비례하는 신호 외는 다른 어떠한 다른 잡음도 출력에서 나오지 않아야 한다.
5. 음원을 저장하는 매체의 특성에 맞게 규정된 emphasis 등으로 가공된 신호는 정확히 규정된 방법으로 복원시켜 재생해야 한다,
6. 사람이 들을 수 있는 음압 범위를 무리 없이 출력하기 위한 충분한 출력을 낼 수 있어야 한다.
이러한 조건을 완벽하게 만족시키는 앰프는 만들 수가 없기에, 지구상에 사는 어떠한 사람도 앰프의 차이를 인식할 수 없는 수준으로 고음질 앰프의 기준이 만들어 집니다.
음향의 특성과 청감을 이해하기 위한 노력은 인류역사와 같은 시간 동안 연구되었고, 근대 물리학과 생리학 등등이 자리잡은 후에 본격적인 연구가 이루어 졌으며, 전자공학 발전과 전화의 개발로 이론과 실증의 방법으로 체계적으로 정리되었습니다.
이들 분석적인 연구와 실증에 의해 얻은, 사람의 청각한계를 기본으로 용어와 측정방법과 기준을 규정하여, 녹음된 소리 그대로를 들려 줄 수 있는 Hi-Fi 규격이 만들어 집니다. Hi-Fi급 앰프는 원음 그대로 재생하여, 앰프간의 소리차이가 없는 수준이 되어야 한다는 것을 목표로 하지만, 초기에는 당시 기술적인 한계를 인정하는 수준에서 만들어 졌습니다.
DIN45500/IEC60581/IEC60268
1966년에 나온 독일 DIN45500규격에서의 Hi-Fi 앰프의 정의는 아래와 같습니다.
1. 공시출력의 1/4인 출력에서 40~16,000Hz에서 +-1.5dB이하의 평판한 주파수 특성을 가져야 한다, 단 Phono등의 EQ입력에서는 +-2dB까지 허용. (사람의 분별능력한계 범위에서, 기술적인 한계를 반영)
2. 채널간 발란스는 3dB이내, 발란스 볼륨이 있으면 6dB이내. 250~6300Hz에서 8dB이내가 되어야 한다. (당시의 볼륨 등의 부품과 앰프의 기술적인 한계를 반영)
3. 공시출력은 1kHz의 출력을 THD 1%이하에서 양채널 10분간 연속으로 낼 수 있는 출력이며, 스테레오 앰프는 채널당 6W이상, 모노는 10W이상이 되어야 한다. (앰프의 공칭 출력에 대한 정의와 가정에서 필요한 최소 요구 음량기준을 당시 중급기 기술수준으로 반영)
4. THD(Total Harmonic Distortion)은 프리앰프는 최대출력의 40~4,000Hz에서 1%이하, 파워앰프나 인티에서는 최대출력에서 1/100출력사이의 40~12,500Hz대역에서 1%이하가 되어야 한다. (당시 기술의 한계 반영)
5. IMD(Inter-Modulation Distortion)는 250Hz와 8,000Hz 4:1 신호에서 최대치가 3%이하가 되어야 한다. (당시 진공관 앰프의 기술적 한계 반영)
6. 채널분리도는 1kHz에서 50dB이상, 250~10,000Hz에서 40dB이상이 되어야 한다. (당시의 기술 한계 반영)
7. 잡음지수는 프리앰프에서는 정규입력에서 50dB이상, 20W 이하의 파워앰프나 인티에서는 100mW 출력에서 50dB이상이 되어야 하고, 20W이상의 앰프에서는 같은 출력대비 잡음으로 환산한 값 이상이 되어야 한다. (당시 기술의 한계 반영)
8. MM 카트리지 입력은 47k옴 1kHz 5mV를 기준으로 4배(12dB)이상의 입력을 받을 수 있어야 한다. (기기간 호환 규정임)
9. 프리앰프의 출력은 47k옴 부하에서 1V이상이어야 함. 스피커 출력 임피던스는 2, 4, 8, 16, 32 등으로 표시 되어야 한다. (제품간 호환성 규정)
여러 차례로 개정된 규격에서 1973년 개정된 규격을 보면, 채널간 발란스가 중요대역에서 4dB이하로, 최소 출력이 채널당 10W이상으로, THD의 주파수 측정 영역이 40~16,000Hz로 통일되고, SNR은 10~20dB정도 개선, 포노입력 등에서 클리핑 레벨의 개선 등으로 기술발달부분이 반영됩니다.
당시 좋은 중급 진공관 앰프의 한계를 반영한 것으로, 진공관 앰프에서는 쉽지 않는 규격이나, 현대적인 트랜지스터 앰프에서는 용어의 정의와 측정하는 방법이나 호환성 규정을 제외하고는 의미가 없을 정도로 아주 쉬운 규격입니다.
이 규격은 기술의 발달에 따라 상향 조정되어 갔고, IEC 등의 규격의 기초가 되었습니다. DIN을 바탕으로 만들어진 Hi-Fi 기준인 IEC 60581는 없어졌으나, 용어의 정의와 측정법의 규정인 IEC 60268은 남아있어서 오디오 제조사는 이 규정에 의한 용어와 측정 방법으로 앰프의 성능규격을 발표하고 있습니다.
이 IEC 60268에서는 주파수 특성은 각 회사에서 몇 dB를 허용한 값인지를 규정하고 발표하게 하였고, 앰프의 출력은 여러 측정방법 중 의무 항목과 선택항목이 있고, 어떤 측정 방법으로 나온 값인지를 명시하게 되어 있습니다.
이 1966년 규격에서 재미난 점은 프리앰프의 요구사항이 파워앰프보다 완화되어 있다는 점입니다. 이는 당시 NFB를 사용하지 않는 많은 프리앰프의 문제를 인정한 것입니다. 그 당시 기술 수준에서 프리앰프의 영향이 파워앰프의 영향보다 크다는 미신이 만들어 진 것으로 보입니다. 근대적인 반도체 앰프에서는 프리앰프의 영향은 없다고 봐도 지장이 없습니다.
용어 및 측정 방법 외는 사문화된 기준이지만, 당시 가정용 오디오 기기의 필요한 성능한계를 나타내는 기준으로, 지금도 오디오 앰프라면 최소한 이 정도는 되어야 하는 기준입니다.
IHF/EIA
미국의 Hi-Fi 생산자 협회 (IHFM. 나중에 IHF로 변경)에서 1960년에 만든 규격에서는 19항목을 Complete Specification으로 규정하고, 그 용어와 측정방법을 규정했습니다. 그 중 중요한 7개를 최소 의무표시규격으로 꼭 표시하도록 하였습니다.
진공관 앰프가 없어지고 Phono단이 없는 앰프가 나오면서 위무표시 성능규격은 4개만이 남게 됩니다. IHF의 해체로 EIA/CEA 규격으로 변하고, 다시 EIA가 해체되고 CEA도 CTA로 변하면서, 규격으로의 효과는 회원사간의 용어와 측정방법을 통일하고 소비자에 대한 최소한의 필요한 정보제공을 위한 목적과 통상관련 규정 규격으로 남게 됩니다. 측정 방법이 IEC/DIN와 약간의 차이가 있어서 같은 모델의 성능을 판매지역에 따라 다르게 표시하는 제품도 있습니다.
1. 부하 임피던스에 따른 출력전력(전압). 정격 출력은 1kHz의 신호로 8옴부하에서의 출력으로, 1% THD이하이며 양 채널 연속 5분간 가능한 출력. 리시버나 AV 같은 다채널 앰프는 하나 하나 측정이 가능. 프리앰프는 1kHz 1% THD에서의 출력전압.
2. 주파수 특성. (정규 특성 편차 값을 +- dB로 표시 해야 함)
3. 입력 임피던스.
4. THD. 메인 앰프는 1W이상의 출력에서의 THD를, 프리 앰프는 2V라인 입력과 2V출력에서 규정 주파수 특성 내에서의 최대 값을 표시.
*기준 입력은 Line Input 이 0.5V, Phono Input은 3mV/0.5mV (MM/MC)임. 프리앰프와 Line Out의 기준 출력은 0.5V임. (입력은 기준보다 감도가 좋아야 하고, 출력은 기준보다 커야 함)
EIA/CEA/CTA 규격의 선택사항인 2차 규격은 24개가 있으며, 선택사항도 공식화된 방법으로 측정된 값으로만 표시해야 합니다. 공식적인 용어의 정의와 측정법만 유효하게 남은 셈입니다.
규격의 의미
이들 규격은 각 기기간의 호환성을 보장하고 소비자가 앰프를 비교할 수 있도록 만들어진 것입니다. 규격제품으로 만들어진 기기간에 호환이 보장되어 어떤 기기라도 연결이 가능하고, 같은 조건으로 측정된 수치로 다른 설명 없이 비교가 가능하게 규격이 만들어진 것입니다.
규격이 중요하지 않다느니, 숫자가 중요하지 않다느니 하는 소리는 뭘 모르는 사람의 헛소리랍니다. 귀가 측정기 보다 더 정확하기 때문에 귀로 듣는 것이 중요하다 등등도 잡소리에 지나지 않습니다. 지구상의 어떤 생물의 귀도 간단한 측정기를 따라가지 못합니다.
물론 이들 규격들에도 맹점은 있어서 빠져나갈 구멍은 있어도, 기기간 성능 비교는 가능합니다. 다만 어떤 것이 중요하여, 어느 정도면 충분한지를 아는 지식이 필요합니다. 문제는 이 지식이 여러 이상한 회사나 엉터리들에 의해 왜곡되어 있는 것입니다.
옛날의 DIN/IEC의 고음질 Hi-Fi규격 같은 것이 아직 살아있다면, 가정용에서는 그 수준으로 충분합니다. 그러한 기준이 없어졌기 때문에, 숫자 노름 같은 규격 싸움이 일어나고, high-end니 하는 마케팅에서나 사용하는 언어가 난무하고, 그 근처에서 먹고 사는 자들에 의해 만들어진 이상한 미신이나 사기가 난무하는 것이 문제입니다.
요구출력
가정용 앰프의 출력은 넉넉히 잡아서 50W면 충분하고 남는 수준입니다. 아주 낮은 효율의 스피커가 아니면 20~30W정도만 되어도 충분합니다.
가정용 고음질 전축에는 최대 96dB SPL의 소리 크기를 만들 수 있는 출력이 필요하며, 그러기 위해서는 앰프가 채널당 10W급은 되어야 한다는 것이 DIN/IEC 1973년규격입니다.
오디오를 듣는 음압의 크기는 아주 큰 소리로 음악을 듣는 사람도 평균 75~80dB SPL, 피크 100dB SPL이면 충분합니다. 스피커의 효율은 무향실에서 1m거리에서 측정한 것으로, 일반 집에서는 음향의 반사로 인하여 효율이 더 좋게 나옵니다. 스피커와 2m 전후의 거리에서도 무향실의 효율보다 높은 수준일 것입니다.
가정에서의 시청조건에서 최대100dB SPL의 음량을 얻기 위해서는 93dB SPL/W정도의 높은 효율의 스피커로는 5W짜리 앰프면 충분하고, 83dB SPL/W의 저효율 스피커는 50W짜리가 필요합니다. 일반 가정에서의 평균 출력인 75dB SPL음압에 필요한 출력은, 예의 고효율 스피커에서 0.016W정도, 저효율 스피커에서 0.16W정도일 뿐입니다. 일반 가정집에서는 이 정도 출력으로도 옆에 있는 사람과 대화를 할 수 없는 소리의 크기입니다.
강당 정도의 큰 홀이나 영업용으로 사용할 경우는 조건이 다릅니다. 그 장소의 크기에 맞는 출력으로 재생할 수 있어야 합니다. 스피커는 충분히 큰 전력에 견디면서 효율이 좋아야 하고, 앰프는 스피커를 충분히 드라이브를 하면서 신뢰성이 좋아야 합니다. 이러한 스피커나 앰프를 프로용 또는 업무용이라고 합니다. 프로용이나 업무용이라고 해서 그렇게 비싸지도 음질이 특별히 좋지도 않습니다. 다만 큰 출력을 계속 내어도 견디는 기기일 뿐입니다.
요구 THD
THD나 IMD는 0.1W에서 최대 출력 직전까지 0.2%이하면 충분합니다. 넉넉잡아도 0.1%보다 좋을 필요는 없습니다.
0.5% THD이하 에서는 모든 사람이 인지 할 수 없습니다, LP의 규격은 최적조건에서0.5% THD를 목표로 만든 기록 재생 장치입니다
1%의 THD에서도 5%정도의 소수만 인지할 수 있어서, 1% THD을 최대 출력의 경계로 잡는 것입니다. 2차 하모닉스는 5% THD 정도에서, 3차하모닉스는 2% THD에서 대부분이 인지한다고 합니다.
THD은 RMS값이며, 덧셈으로 나타나지 않습니다. 1% THD이 일어난 신호가 0.1%의 THD이 생기는 앰프를 통과하면 1.1%의 THD이 되는 것이 아니라, root(0.01**2+0.005**2)=1.005%의 THD이 됩니다. 이와 같이 여러 요인이 모여도 가장 큰 쪽의 값으로 나타납니다, 대부분의 반도체 앰프에서는 THD이 사람이 인지하는 수준보다 작고 스피커 쪽의 THD이 더 크기 때문에, 앰프의 영향은 없습니다.
요구 잡음지수(SNR)
잡음은 잔류 잡음이 0.1uW이하이고, 최대출력이 100W전후인 가정용 출력의 앰프의 SNR은 최대출력에서 80dB이상이면 충분합니다.
신호대잡음비를 나타내는 SNR은, 일반적인 사용출력에서 잡음의 영향이 있느냐가 문제이기 때문에, 대출력 앰프일수록 SNR이 더 좋아야 합니다. 실제 상황에서는 SNR 뿐만 아니라 볼륨을 최대로 낮추었을 때 나는 잔류잡음도 중요합니다.
SNR은 최대 출력을 내는 볼륨 위치에서의 신호가 완전히 없을 때의 잡음 크기지만, 잔류 잡음은 볼륨을 낮추었을 때 잡음크기로 조용한 밤에 작은 소리를 들을 때의 잡음 수준을 의미합니다.
완벽한 무음 상태를 0dBA이며, 시골의 조용한 밤의 잡음 수준이 30dBA, 레코딩 스튜디오가 15~20dBA 정도라고 합니다. 스피커 효율을 계산한 잡음의 크기가 20dBA를 넘지 않으면 가정에서는 잡음 문제가 없지만, Near field 에서는 더 작아야 합니다.
DIN45500-1966규격의 규정인 0.1W에서 SNR 50dB이하로 정한 것은 잔류잡음을 의미합니다. 백색잡음 SNR 50dB는 A weighted 값으로는 55dBA정도로, 효율이 좋은 93dB SPL/W의 스피커에서는 28dBA의 잡음 수준입니다. 이 수준은 일반 가정집에서는 충분하나, 조용한 시골집 한 밤중에서도 고효율 스피커로 잡음이 들리지 않게 하려면 8dB이상 더 개선되어야 합니다.
요구 주파수 특성
가청주파수인 20Hz~20kHz를 1dB이내로 평탄하게 재생할 수 있으면 충분합니다. +-1dB의 평탄도로 40Hz~16kHz대역을 확보할 수 있으면, 사실상 완전 평탄한 앰프와 구분이 안 되는 수준입니다.
주파수 특성은 사람이 인지할 수 있는 주파수 응답 특성의 편차는 주파수에 따라 다릅니다. 음압에 따라 차이가 있으나, 음악을 듣는 소리의 크기에서 1kHz를 기준으로 중요대역에서는 +-1dB, 80Hz에서 +2~-3dB, 8khz에서는 +2~-4dB, 40hz와 20kHz에서는 +2.5~-5dB 이내의 변화를 알지 못합니다. 오디오에서 주파수 특성은 다른 조건이 없으면 -3dB가 감쇄되는 주파수까지를 재생 가능 대역으로 봅니다.
음성은 대략 300~3500Hz, 음악은 대략 40Hz~16,000Hz 정도의 대역을 충실히 재생하면 아무 문제가 없다는 것이 많은 연구의 결과입니다. AM방송에서 30~8,000Hz, FM 방송에서는 50~15,000Hz 대역의 소리 신호만을 보내줍니다.
요구 댐핑팩터
스피커의 임피던스의 주파수에 따른 변화가 댐핑팩터가 작은 앰프에서는 주파수 특성 변화로 나타납니다. 댐핑팩터가 1일 때 스피커 임피던스가 4배 변하면 4dB변하고, 2일 때는 2.5dB, 4일 때 1.4dB, 10일 때 0.6dB 정도 주파수 특성이 틀어집니다.
댐핑팩터가 5정도면 저음 공진 등에서의 주파수특성변화가 사람이 인지할 수 없는 수준으로, 음질의 변화는 거의 없습니다. 넉넉 잡아서 10정도면 충분합니다.
단, 여기서의 댐핑팩터값은 앰프의 내부 저항과 스피커 선의 저항을 더한 값의 댐핑팩터 값입니다.
트랜지스터 앰프는 스피커의 임피던스를 선택하지 않기 때문에 4옴 부하에 대응하기 위해 댐핑팩터가 20이상이 되어야 하고, 스피커선의 선택이나 길이에 여유를 가지기 위해서도 40정도면 충분합니다.
채널 분리도
채널간 분리도는 일반적인 재생에서 40dB 정도면 문제를 인지 못합니다. LP의 분리도는 대략 20dB정도 입니다. 20dB차이는 전력으로 100배차이입니다.
그러나, 한쪽 앰프에만 신호를 넣어도 다른 쪽에서 소리가 들릴 정도로 나온다면 이상하겠죠. 이를 막기 위해서는 거의 80dB이상은 필요합니다.
입력 임피던스가 크고 전원의 영향을 많이 받는 진공관 앰프에서는, 모노 모노 파워앰프나 양채널간 전원을 분리하는 것이 어느 정도 이유가 있으나, 반도체 앰프에서는 별 효과는 없고 험 잡음만 많아지는 사용방법일 뿐입니다.
규격 측정 수치의 중요성
지금까지 수많은 사람을 대상으로 측정하고 모델화하고 분석하고 실증된 청각의 특성은 이미 잘 정리되어 있습니다. 사람 귀의 구조를 가졌다면 어느 누구도, 조사되고 연구된 청력 범위를 크게 넘지 못합니다. 음악을 전공한 사람도 마찬가지 입니다. 절대음감을 가진 사람도 언어로서 음의 높이를 인지하는 능력을 언어로 습득한 것 외는 일반인과 다를 바가 없습니다. 절대음감이 뭔지도 모르고 자신이 절대 음감을 가졌다고 주장하는 사람도 있었습니다.
뇌에서 다른 감각기관에서의 정보와 지금까지의 경험과 학습에 의한 자료로 귀와 눈에서 받아드린 신호를 분석하고 인식합니다. 학습으로 얻을 수 있는 것은 응용 능력이지 감지 능력은 아닙니다. 어떤 언어를 듣고 말할 수 있는 것과 같은 원리입니다.
약청이나 난청이 온 사람들이 뇌나 눈이나 편견에 영향을 더 크게 받기 때문에 착각을 많이 합니다. 자신의 귀가 예민하다고 하면서 다른 사람이 구분 못하는 앰프나 전깃줄의 소리 차이를 구분할 수 있다고 자랑하는 사람에게 오히려 약청이 많다고 보면 그렇게 틀리지 않습니다.
지금까지의 조사와 연구 결과와 다르게 소리를 구분한다면 블라인드 방식에서라도 증명을 해야 합니다. 지금까지 증명되지 않은 것을 주장하면서, 합리적인 근거를 대지도 못하면서, 블라인드 시청방법에서도 증명하지 못하면 거짓말쟁이죠.
주관이 배제된 주관적 방법을 위해 블라인드 테스트가 만들어진 것입니다. IEC에서 권장하는 블라인드 테스트 방식은 double-blind triple-stimulus with hidden reference method 라고 하는 것으로, 기준신호 소리와 다음에 들려주는 비교하는 소리와의 차이를 5단계로 평가하는 방식입니다. 아무도 모르게 비교하는 신호에 기준신호를 반반 정도 섞어서, 반은 비교하는 서로 다른 소리간 차이를 평가하고 반은 같은 소리간의 차이를 비교 평가하게 합니다. 이는 테스트를 하는 사람의 같은 것과 다른 것에 대한 평가를 비교하는 테스트 방식 입니다.
음악을 예술 운운하면서 과학과 다르다는 것도 웃기는 이야기 입니다. 서양음악의 12음계, 화음, 조, tempo, 등등의 모든 악보는 수학과 과학에 바탕을 두고 있습니다. 이 과학적인 바탕에서 연주가의 기교가 만들어져야 합니다. 음악 소리의 기본인 음계는 이미 바하가 과학적이고 수학적인 바탕에서 평균율 12음계를 만들었고, 중국인들은 이미 송나라 때 평균율과 비슷한 음계를 만들었다고 주장합니다. 동서양의 음악 모두가 수학과 과학에 바탕을 두고 있다는 이야기가 됩니다. 그래야 악보라는 것이 의미가 있겠죠.
다른 Hi-Fi급 앰프에 비교해 어떤 앰프의 소리가 다르다는 것은 원래 소리가 아닌 찌그러진 소리라는 것으로, 주파수 찌그러짐으로 어떤 특정 주파수대의 소리가 강조되거나, 파형의 비선형 찌그러짐으로 나오는 고조파 소리나 IMD로 나오는 이상한 소리 등으로 다르게 들린다는 것입니다. 대부분의 정상적인 사람에게는 귀에 거슬리는 소리일 뿐입니다.
모든 오디오관련 기기나 소자에서 소리가 다르다는 것은 파형과 주파수 특성의 찌그러짐이 다르다는 것 외는 어떤 다른 요인이 없습니다. 의도적으로 소리를 다 찌그러뜨려 놓고 좋다고 듣는 이상한 사람이 아니라면, 연주가나 레코딩 기술자가 만든 음악을 듣는 것이 좋겠죠.
진공관 앰프의 주파수 특성은 커플링 콘덴서의 용량과 전후단의 임피던스와의 시정수와 출력트랜스의 주파수 특성과 각 단의 부유 용량에 의한 주파수 특성으로 결정되고, 찌그러짐율도 각 진공관의 동작점과 앰프의 형태와 트랜스에 의해 결정됩니다. 진공관이 고음을 강하거나 약하게 만들거나, 저음을 강하게 약하게 만들지 않습니다. 진공관에 의한 소리가 고음이 어떻고 저음이 어떻고 하는 사람의 귀는 뇌에 전적으로 지배 받아서 믿을 수 있는 귀가 아니거나, 비선형 찌그러짐의 소리가 어떤지를 모르는 사람일 뿐입니다.
NFB가 강하게 걸린 앰프에서는, 정규 진공관 사이에 소리의 차이가 있을 수 없습니다. 있다면 정상적인 동작에서 벗어났다는 것이 됩니다.
NFB을 사용하지 않으면, 같은 번호의 진공관이라도 찌그러짐의 량이 달라서, 소리가 달라질 수 있습니다. 그러나 소리가 달라진다는 것은 찌그러짐이 크고 부품의 오차를 흡수하지 못하는 문제가 있는 회로설계라는 것을 의미합니다.
어떤 특정 진공관의 소리가 어떻고 하는 것은 그 특정회로 조건에서 찌그러짐의 크기 차이로 발생하는 것이지 일반적인 것은 아닙니다. 그것으로 진공관 소리가 어떠니 하며 좋아하는 것은 특정 인들의 취향이지, 정상적인 귀를 가진 사람에게는 이상한 소리일 뿐입니다.
이상한 고수라는 애들이 만든 앰프들을 보면, 소리를 억지로 다르게 만들기 위해 주파수 특성이나 파형을 찌그러뜨리기 시합을 하는 것 같다는 생각입니다. 해서는 안 되는 짓을 의도적으로 해놓고 좋다 하는 짓거리입니다. 꼭 젖먹이나 사춘기 애가 하지 말라는 짓을 해놓고 자랑하는 것과 진배가 없는 짓입니다.
다 찌그러뜨려 놓은 소리를 양념 운운하는 것은 원음을 듣지 않고 엉터리 소리로 만들어 듣겠다는 것입니다. 귀가 상하여 이상해진 사람에게는 좋게 들릴지 몰라도, 정상적인 귀를 가진 사람들은 못 들어 주는 소리일 뿐입니다.
이러한 기기로 진공관을 바꾸어서 달라진 소리가 어떻다라고 하는 것은 희극이겠죠.
재미없는 진공관 이야기 (11) 진공관 출력 앰프의 설계. 3극관, 5...
설명 좀부탁 드려도 될까요???