카오디오 시스템 측정및 진단

[6dbaudio]

여러가지 기기들이 복잡하게 연결되어있는 시스템에서 전체적인 품질이나 레벨 매칭상태를 가장쉽게 알수있는 방법이 오실로스코프를 이용하여 측정하는 방법입니다.

자동차에서는 여러가지 장치들을 따로따로 구입해서 필요한곳에 블럭단위로 설치하는 복잡한과정을 거치면서 시스템을 구성해가는데 소요되는 여러가지 기기들이 표준이나 절대 기준이 없습니다.

제작 업체들도 난립해있고 자동차용 음향기기을 제작하는데 어떤 일정한 자격이나 기준이 없다보니 만들어진 제품 또한 제각각입니다.

좋은기기를 골라쓰는 안목이 있어야하는데 전문가가 아니면 어려운일입니다.

또한 경험이 많은 인스톨러들 조차도 기기의 정확한 특성을 잘 모르는 경우가 많아서 처음 접해보는것은 잘 안할려고하는 습성들도 많구요.

이런 문제들을 한꺼번에 해결해주는 장치가 디지탈오실로스프입니다.

신호대잡음비/일그러짐율/주파수/전압/위상차 등을 한번에 모두 측정해주는 디지탈오실로스코프가 있습니다.

이런 장비를 사용할줄 안다면 어떤장치든지 걱정할필요가 없습니다.

시스템을 구성하기전에 단위블럭을 먼저 측정하는것이 가장좋을것이나 단위블럭의 기본 충분조건을 모두알아야하고 여러번 측정해야하는 번거로움등이 있으므로  이번에는 시스템이 구성되어있는 자동차에서 문제점을 해결하기위한 가장기본적인 측정방법을 논할까합니다.

이미 여러번에 걸처서 이런 부분들을 강조하고 글을 썼지만  다시한번 상기시키고자 하는 의미로 차트를 만들어가면서 설명해봅니다.

측정은 1khz 0db 측정용 CD와 디지탈 오실로스코프를 이용하여 레벨매칭을 측정하면서 여러가지 구성요소 전반에 걸친내용을 공부하고자 함입니다.

자동차용으로 필요한 무출이나 겸용 헤드유닛의 기본 충분조건은 가능하면 기능이 단순하고 프리아웃 레벨이 높으며 신호대잡음비가 높고 디스토션이 낮은것등이 조건인데 전문가가 아니면 이런부분을 측정하기는 어렵고 가장 기본이 되는 S/N 비만 측정해보아도 기기의 수준을 한눈에 알수있습니다.

신호대/잡음비는  항상 반비례합니다.

신호가 약해지면 잡음이커지고 신호가 커지면 상대적으로 잡음은 줄어드는 결과가되기 때문입니다.

이런 이유로 잡음이 많은 자동차에서는 가능하면 프리아웃 레벨을 높게 사용하는것이 유리합니다.

옛날기계들은 2V 정도를 주로 사용하다가 요근래 들어서는 4V 정도를 사용하는것이 일반화된것같습니다.

헤드유닛에서 만들어진 프리아웃 4V 가 여러가지 장치를 거치면서 어떻게 변화되는지를 눈으로 볼수있다면 자동차에서의 레벨매칭 상태를 알수가있고 S/N 비가 어떤조건에서 최상의 상태가 유지되는가를 알수있을것입니다.

S/N 비가 높다는것은 쉽게말해서 음이 맑고 깨끗하다는것을 의미합니다.

신호레벨이 낮아지면 잡음레벨이 커지고 원하는 음량을 얻기위해서는 다음단에서 볼륨을 높여주어야하는데 내가 원하는 음악신호만 커지는것이 아니고 입력임피던스가 높아지면서 들어오는 모든 요소들이 증폭되어저 버리므로 입니다.

이런 조건들을 쉽게 표현할수있는 차트를 만들어봤습니다.

대부분의 자동차 오디오시스템들은 위에 열거한 장치범위를 벋어나지는 못합니다.

위 그림에서는 페시브네트워크는 표시가 안되었는데 그 부분은 무시하고 능동장치들이 있는 부분을 주로 설명할것입니다.

시스템의 종합특성을 측정하려면 가장 먼저 자동차의

스피커를 탈거하거나 소리가 나지않도록 스피커선을 분리시켜주어야합니다.

1khz 0db 테스트 CD를 플레이시키고 RPT를 켜서 오랜 시간동안 플레이 되도록 해놓고 헤드유닛의 출력단 프리아웃 단자에 디지탈 오실로스코프를 연결해보고 프리아웃레벨이 규격대로 4V 가 나오는지 파형은 찌그러짐없이 깨끗하게 나오는지 등을 측정해보아야 합니다.

위그림은 여러가지유형의 불량상태를 예시한그림입니다 이외에도 여러가지 모양으로 나타납니다.

측정할때는 뒷부분에 연결된장치를 분리하지 마시고 T 커넥터등을 사용하여 중간에서 측정하시기바랍니다.

부하의 영향으로 프리아웃레벨이 낮아지는지도 확인해보시고 연결되어지는것으로 인해서 문제가 발생되는수도 있습니다.

그 다음 헤드유닛에서 볼륨레벨을 실효최대출력(찌그러짐이없는 최대출력)이 나오게 한다음 출력파형 자체에 발진이나 노이즈등이 포함되어있는지를 자세히 관찰해야합니다.

문제가 없으면 그다음으로 진행합니다.

그 다음은 음질조절장치입니다.

음질 조절장치의 출력단에다가 오실로스코프를 T 커넥터를 이용하여 연결해줍니다.

기기의 조절 장치에는 손대지 마시고  있는 그대로 측정만 한다음 기록하고  헤드유닛에서와 같이 프리아웃레벨이나 출력되는 파형이 찌그러짐은 없는지 잡음은 없는지등과 헤드유닛에서 실효 최대출력으로 한다음 음질조절장치를 거치고나서 프리아웃레벨의 크기가 변화되어진모습을 자세히 관찰하고 기록해둡니다.

여기까지는 1khz 0db 테스트 CD 로하고 다음단 크로스오버에서는 주파수영역에맞게 측정주파수를 바꾸어야합니다.

위의 그림에서 여러가지유형의 레벨매칭형태를 예를 들어서 그림으로 표현해놓은것인데 헤드유닛에서 만들어진 신호가 여러가지과정을 거치면서 변화되는모습을 예상유형별로 가정해서 그려놓은 그림인데 가장 이상적인 그래프는 발강색이나 검정색입니다.

검정색은 헤드유닛에서 만들어진 신호레벨이 여러가지 가공과정을 거치면서도 거의 변함이없이 앰프까지 전달이되는 형태이고 빨강색은 약간씩의 증폭기능으로 최종앰프로 전달되는신호는 헤드유닛보다도 약간높은 형태의 레벨이되는 그림인데 앰프의 허용 입력전압 레벨이높다면 아마도  빨강색 그래프가 가장 이상적이 아닌가 생각됩니다.

그외에 노랑색이나 청색 녹색그래프등은 레벨이 들쪽날쭉해서 일부분에서 증폭을해야하는 문제들로 인하여 다소는 S/N 비에서 손해를 보게됩니다.

또한 여러가지 기기들을 거치면서 각 기기들의 고유특성들 때문에 시스템의 해상도나 밀도감 원근감등이 차이나는 경우가 많습니다. 

대부분의 경우 여러가지 장치를 거치면 음이 다듬어지고 정갈해지기는하나 음폭이 좁아지고 밀도감이 떨어지는등의 문제를 야기시킬수도있습니다.

가능하다면 시스템을 최대한 단순하게 구성하는것이 최상의 소리를 들을수있는 비결이 된다는것을 명심하시기 바랍니다.

위의 그림은 음성신호의 흐름을 물흐름에 비유하여 그려본 그림으로 예를들어서 에너지의 흐름도라고 가정한다면 아마도 가장쉽게 이해하실수있을것입니다.

청색그림은 굴곡이 하나도 없어서 통로입구로 들어온신호는 맑힘없고 거침없이 출구로 나갑니다.

그런데 노랑색 통로는 각 기기들의 조건으로인하여 통로가 맑히고 다시커지고 하는과정에서출력되는 에너지의 크기는 같지만  굴곡때문에 밀도감이 달라질것입니다.

빨간색 그림역시도 마찬가지로 굴곡된통로를 지나면서 에너지의 밀도감이 변하고 여러가지 물리적인 요인들이 변할것으로 짐작되는 부분입니다.

또한 굴곡이 적든크던 여러번을 거친다면 결국나아질것은 없다라는것이 제 생각입니다. 

이번에는 헤드유닛에서의 플레이 상태를 정지시키고  크로스오버의 기능에따라서 측정주파수가 달라저야하므로  먼저어느부분을 측정하든지 그에맞는 주파수를 사용해야합니다.

대략 미드우퍼나 미드레인지를 측정한다면 1khz 0db 나  -10db 를 사용하셔도 됩니다만 가능하면 0db 를 그냥 사용하시기 바랍니다.

방법은 음질조정장치를 측정할때와 동일합니다.

여기에서 크로스오버슬로프나 주파수가변 범위를 알고싶거나 눈으로 꺽여지는 영역을 보고싶다면 20hz ~20khz 까지 자동으로 스위프되는 오실레이터를 프리앰프의 입력에가하고 디지탈오실로스코프를 아나라이저 모드로 바꾸어주고 모드를 피크홀드로 바꾸어주면 크로스오버슬로프를 화면에 그려줍니다.

이방법은 다음에 다시 설명하기로하고 이번에는 신호가 크로스오버를 지난다음에 이떻게 변화되는지를 알아야하므로 레벨의 높낮이만을 측정하게됩니다.

크로스오버를 지난다음에 레벨이 많히 낮아지거나 높아진다면 문제가 있는것으로 보고 몇가지테스트를 더해보아야합니다.

만일 레벨이 너무 많히 낮아진다면 미드우퍼 하이패스기능을 FULL 이나 통과주파수를 아래쪽으로 많히 낮추어보세요 그래도 레벨이 많히 낮다면 기기자체의 특성이라고 해야할것입니다.

트위터쪽은 대략 측정주파수를 3khz 정도에서 측정하면될것입니다.

방법은 위와 동일합니다.

가청주파수 영역에서 음향기기들의 전체적인 주파수특성이나 물리적인부분들을 디지탈오실로스코프로 한눈에 볼수있는것이 구형파 응답테스트입니다.

구형파 반주기만을 디스프레이시켜놓고 자세히 관찰해보면 음향기기의 물리적인 특성을 알수있습니다.

주파수특성이나 구형파상승시간등을 측정하는 방법인데  이런방법은 다음에 다시설명하기로하고 이번에는 싸인파 레벨측정에 관한내용으로 마무리할까합니다.