16bit/44,100이란 무엇인가??"

"사용환경에 따라 어느정도의 출력을 가진 앰프와 스피커를 구입해야 하는가??"

"현재 내가 가진 앰프에는 어느정도의 출력을 내는 스피커를 연결할 것 인가??"



이런 질문들에 대한 이해를 위하여 디지털 녹음과, 사용환경, 앰프, 스피커의 상관관계에

대하여 간단하게 나마 적어 보도록 하겠습니다..



1. 디지털 녹음..

1-1 우리가 흔히 접하는 CD는 소리가 마이크를 통하여 연속적인 전기, 전압의 흐름으로 변환된 아날로그 신호를 ADC(아날로그-디지탈 변환장치)에서 16bit의 해상도와 44,100hz의 샘플링 주파수로 디지털 변환하여 0.1이란 숫자의 데이터로서 저장을 한 것입니다



# 표 1. 샘플링 주파수







ㄱ. 16bit, 44,100hz의 의미는 연속적인 아날로그 신호의 흐름을 초당 44,100회 샘플링으로 표본 추출하여 추출시의 진폭(음의높이)을 16bit의 데이터로서 표기했다는 것을 나타냅니다..

ㄴ. 표처럼 약 4,400hz의 주파수를 가진 음성신호를 샘플링하면 1회진동할 때 10번을 샘플링할 수 있게되고 16bit로 샘플링시의 음의 높이를 기록하면 10개의 높이가 변화하는 점을 얻을 수 있게됩니다

이러한 점들의 위치를 기록한 데이터를 CD에 저장한후 DAC를 통하여 다시 연속적인 전류의 흐름인 아날로그 신호로 복원하면 스피커를 통하여 우리가 듣을 수 있는 음성신호로 나타나게 됩니다..

ㄷ. 해상도 bit는 다이나믹레인지를 표현하며 높을수록 표현할 수 있는 다이나믹레인지가 넓어집니다

8bit는 최대 48db, 16bit는96db, 24bit는 144db까지 표현할 수 있으며 그 이상은 존재하지

않거나 인간의 고막을 손상케 하는 것으로 아직까지는 녹음의 의미가 없습니다..

# cd는 보통 90db까지 저장함으로 100db이 나올 수 있는 오케스트라 연주나 락공연

저장시는 공연장의 다이나믹함을 많이 잃게 됩니다..

ㄹ. 샘플링 주파수는 높을수록 원음에 가깝게되고 선명한 소리를 들려줍니다

"1옥타브 도"음이 256hz이고 한옥타브가 올라가면서 배가되어 "2옥타브 도"가 512hz..

이렇게 하여 인간을 제외하고(무뇌충은 7옥타브) 가장 넓은 음역을 가진 악기인 피아노의

"5옥타브 도"음이 4,096hz가 됩니다..

그리고 "2옥타브 도"음을 조절하며 발성하지 못하는 소위 "음치"로 불리는 분들은

평생 비명 지를 때를 제외하면 500~600hz 이상의 음을 내지 못합니다..

"표1"의 샘플링주파수는 피아노의 가장 높은 음인 "5옥타브 도"음 정도의 주파수를

샘플링한 사진으로 "1옥타브 도"음은 1회진동당 172개의 점을 샘플링 할 수 있습니다..

그럼, "악기가 표현할 수 있는 주파수가 4,000hz정도인데 왜 44,100번이나 되는 많은

샘플링을 하는가"라는 의문이 생기는데 이것은 "음색"을 만들어 주는 가청주파수내의

배음을 잡아내기 위함이고 이론적으로 가청주파수(20~20,000hz)의 2배가 최소 40,000번의

샘플링을 하면 배음이 포함되어 음색을 가진 원음에 충실한 소리를 만들 수 있다고 합니다..



# 표 2. 배음이 포함되어 음색을 가진 주파수 사진






# 그림처럼 일회의 진동에는 표1 처럼 매끈한 사인파가 아닌 배음이라 불리는 새로운 진동이

나타나는 것을 볼 수 있습니다.. 이것의 차이점으로 인하여 사람의 목소리와 악기의 특성을

구분할 수 있게 됩니다..

# 배음은 주가되는 주파수의 2,4,6,8,,,배가 되는 주파수의 음으로 낮은 주파수에서 많이

발생하고 높은 주파수의 배음은 우리가 듣을 수 없어 높은 주파수의 음일수록 음색의

차이가 적어지게됩니다..

낮은음은 누구의 목소리인지 구분이 쉬우나 소프라노가 내는 최고음은 누구의 목소리인지

구분하기 어려운 것 또한 이 때문입니다..



1-2 cd에 사용되는 샘플링 주파수가 44,100회(hz)인 것은 최소 2개의 점으로 한번의 진동을 표현할

수 있고 여기에 약간의 여유분을 두어 20,000hz(가청주파수)*2+4,100(여유분)=44,100회(hz)로

최대 22,100hz의 음까지 저장이 가능하기 때문입니다.. 최근의 고음질 오디오에서 사용하는

96,000hz의 샘플링 주파수는 4,8000hz의 고주파까지 저장이 가능하여 더 많은 배음을 잡아낼 수

있으므로 원음의 음색에 더욱 충실하게 되나 이러한 고주파를 인간은 듣을 수 없어 큰차이를

느끼지 못하며 집에서 키우는 개는 엄청난 음질의 향상을 느끼게 됩니다.. ^^;;



2. 앰프와 스피커의 주요 수치

2-1 앰프는 소스로 부터의 낮은 입력신호를 스피커가 구동할 수 있는 큰 신호로 증폭하는 역할을

합니다.. 앰프에 사용되는 주요 수치로는 출력과 THD, S/N비가 있으며 출력은 앰프가 부담없이

장시간 낼 수 있는 실효출력과 고장을 일으키는 순간 최대 출력으로 구분하는데, 순간 최대 출력은

무의미한 수치이고 보통 8옴의 임피던스를 가진 스피커를 기준으로 표기한 실효출력을

확인하면 됩니다..

THD는 전고주파왜율이라 하여 입력신호가 증폭과정에서 찌그러드는 비율로 낮을수록 좋고

S/N비는 입력신호가 증폭과정에서 발생시키는 잡음의 비율인 정상신호/잡음으로, db로

표기하고 높을수록 좋습니다..

2-2 스피커의 주요 수치로는 고유 임피던스, 허용입력, 출력음압레벨(감도,능률), 주파수 대역,

THD, S/N비가 있고, 고유임피던스는 전기의 흐름을 유닛의 진동으로 변환하는 스피커에 사용된

코일의 저항값을 나타내며 허용입력은 스피커가 다이나믹하게 정상 구동할 수 있는 입력의 범위

감도는 1W의 입력 신호를 스피커에 보낸후 스피커의 전방 1M 지점에서 측정한 소리의 크기

주파수 대역은 스피커가 표현할 수 있는 주파수의 범위

THD와 S/N비는 앰프에 사용된 것과 동일한 뜻이며 보통 스피커는 앰프에 비해 상당히 음을

외곡시키고 잡음을 많이 발생 시킵니다..



3. 출력

3-1 위에서 간단하게 앰프와 스피커에 사용되는 수치들을 알아 보았고 지금부터 출력에 대하여

자세히 알아 보도록 하겠습니다..

ㄱ. 앰프의 출력(P)이란 스피커의 유닛을 진동시키기 위한 힘(POWER)이며 P=I(전류)*V(전압),

V=IR이므로, P=I의제곱*저항(R)로 저항값에 반비례 합니다.

앰프의 출력이 8옴 스피커를 기준으로 30W라면 6옴에는 45W, 4옴 스피커에는 60W로 증가

하게 됩니다..

ㄴ. 소리의 크기는 db로 표기하며 3db차이는 두배의 크기를 나타내고 소리의 크기를 두배로

하기 위해서는 두배의 출력(P)이 필요합니다.. 85db에 1W의 출력이 필요하다면 88db에는 2W,

91db에는 4W.........

ㄷ. 소리의 크기는 거리의 제곱에 반비례합니다.. 음원으로부터 1m거리에서 85db이었다면

2m 거리에선 4배가 감소한 79db 3.3m에선 10배가 줄어든 75db.........

ㄹ. 90db의 음원이 두 개가 있다면 소리크기의 합은 두배인 93db이 됩니다. 4개일 때는 96db.........

ㅁ. 100db의 크기는 목청 큰 사람이 귀로부터 20cm 이내에서 최대음량으로 소리를 꽥꽥

지르거나 대형 오케스트라가 낼수있는 최대음량치이고 90db는 금관악기의 연주를 40cm

거리에서 듣을 때, 80db는 보통 말하는 소리, 기타 연주소리 정도로 일반 가정에서는

90db정도의 음량을 표현 할 수 있는 시스템이면 충분하다고 할 수 있습니다



3-2 위의 수치들을 기준으로 하여 6평 정도의 방에 스피커로부터 3m 떨어진 지점에서 청취를

목적으로 스피커를 구입하고자 한다면

ㄱ. 임피던스가 8옴에 감도가 89인 스피커는 1w의 출력으로 3m 지점의 소리의 크기가 80db

정도이므로 90db를 표현하기 위해서는 10배인 대략 10W의 출력이 필요하게 되고

ㄴ. 감도가 92인 스피커는 5w의 출력이

ㄷ. 감도가 86인 스피커는 20w의 출력이,

ㄹ. 4옴에 감도가 89인 스피커는 5w의 출력이......

필요하게 됩니다..

# 이 정도의 출력으로도 5.1채널 스피커에서 얻을 수 있는 최대음량은 90db*6개의 스피커가

되므로 대략 97db까지가 되고 이 정도의 음량은 이웃집 아저씨가 얼굴이 벌개져서 찾아올 수

있게하기 충분한 음량입니다..



# 위의 출력은 앰프의 실효출력 범위안이기는 하나 앰프의 부담을 덜어주기 위하여 여유가

있는 8옴에 감도 89인 스피커는 채널당 15w로 하여 total 90w의 앰프를,

4옴에 감도 89인 스피커는 total 45w의 앰프를 구입하여 스피커와 연결하면 6평 정도의

룸에서는 음량의 부족함을 느끼지 않으며 av생활을 즐길 수 있다 하겠습니다..



# 큰 출력의 스피커는 적정 이하의 볼륨으로 사용시 오히려 음질을 떨어뜨릴 수 있으니

사용환경에 맞는 적정한 출력을 가지고 THD, S/N비, 주파수 반응, 음색등이 좋은 스피커를

구입하는게 최선의 방법이라 할 수 있겠습니다..

출저 - 피씨스피커