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빈티지 Electronics Australia : 라우드 스피커 디자인에 대한 다른 접근 방식

글쓴이 : SOONDORI

“빈티지 잡지는 과거로 가는 좋은 통로이다” 다음은, ‘Electronics Australia’ 잡지 1975년 7월호에서 발췌한 것.

* URL : https://archive.org/details/EA1975/EA%201975-07%20July/page/n17/mode/2up?view=theater

아래 글의 요지는, 파워드 앰프를 내장하고 가속도계까지 동원하면서, 콘지 운동을 가장 이상적인 조건으로 만들려는 노력… 그러니까, 필립스가 그런 괜한 개고생을 했다는 이야기.

“대충 듣지 뭣하러?”


A DIFFERENT APPROACH TO LOUDSPEAKER DESIGN

호주 하이파이 시장에 큰 영향력을 미치고자 필립스 그룹은 두 가지 주요 신제품을 국내 출시한다고 발표했습니다. RH532 모션 피드백(MFB) 라우드 스피커 시스템과 209S 전자식 턴테이블입니다. 209S 턴테이블은 암과 카트리지를 모두 갖추고 있습니다. 특히 RH532는 일반적인 디자인 방식과는 완전히 다른 제품입니다.

어떤 의미에서 RH532 모션 피드백 라우드스피커 시스템은 뉴스거리가 아닙니다. 몇 달 동안 해외 언론의 헤드라인을 장식해 왔기 때문입니다. 예를 들어, 지난 유럽 여름이 끝나갈 무렵, 이 제품은 하이파이 전문 기자들이 아인트호벤 전시장을 방문했을 때 가장 눈에 띄는 제품 중 하나였습니다. 이제 호주 시장에서 본격적인 홍보를 통해 현지 애호가들이 단순히 읽는 데 그치지 않고 직접 구매할 기회를 얻을 수 있게 되었습니다.

필립스는 RH532 MFB(모션 피드백) 라우드스피커를 통해 최고의 시스템에서 고음질 사운드를 구현하려는 이 어려운 과제를 해결하고자 했습니다. 기술적으로 MFB 원리는 소형 시스템에만 국한되지 않지만, 특히 저음 영역에서 설계 문제가 가장 큰 시스템입니다.

인클로저 용량에 긴급한 제약이 없다면 설계자는 넉넉한 크기의 저음 드라이버를 선택하고 적절한 음향 부하 조정 포트, 패시브 콘, 흡수 컬럼 또는 “무한 배플”을 제공할 수 있습니다. 적절한 설계를 통해 이러한 방법 중 하나를 통해 충분한 저음 응답과 파워 핸들링을 얻을 수 있습니다.

그러나 고객 요구 사항을 충족하기 위해 인클로저 용량이 감소함에 따라 드라이버 콘의 면적도 함께 줄여야 시스템의 저주파 구동 능력에 과도한 영향을 미치지 않도록 해야 합니다. 동시에 음향 출력을 위해서는 작은 콘이 차지하는 면적이 커야 하며, 이는 자체적인 문제를 야기합니다.

궁극적으로 소형 시스템 설계자는 크기, 주파수 응답, 감도, 파워 핸들링 용량 및 왜곡 함량 측면에서 논리적인 균형을 이루는 최종 제품을 만들기 위해 다양한 타협점을 고려해야 합니다.

현대의 많은 소형 라우드스피커 시스템이 몇 년 전만 해도 비슷한 크기의 인클로저로는 상상도 할 수 없었던 수준의 음질과 음질을 구현할 수 있다는 것은 그들의 노력에 대한 찬사입니다.

(RH532의 후면 금속 패널은 앰프, 크로스오버 네트워크, 전원 공급 장치에 자유롭게 접근할 수 있도록 펼쳐져 있으며, 패널 자체가 방열판 역할을 합니다. 9리터 음향 챔버의 내부 밀봉은 앰프 어셈블리와는 별개로 이루어집니다.)

조금 더 깨끗한 사진은…

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라우드스피커 설계의 흥미로운 점 중 하나는 트랜스듀서 시스템이 비선형성에 대한 대응책으로 음의 피드백을 적용할 수 없다는 것입니다. 재생 체인의 다른 부분에서는 피드백이 자유롭게 사용되어 음성 코일 단자까지 신호 전압을 조정합니다. 그러나 자기장 내에서 음성 코일의 동작과 음향장 내에서 콘의 동작은 일반적으로 실제 피드백 루프의 외부적인 요소입니다. 선형성은 전적으로 전기음향 설계에 달려 있으며, 이미 언급했듯이 소형 시스템에서는 상당한 타협이 필요합니다.

이중 코일 시스템을 사용하여 스피커 주변에 피드백을 도입하려는 시도가 여러 차례 있었습니다. 하나는 콘을 구동하고, 다른 하나는 보이스 코일의 움직임에 비례하는 피드백 성분을 제공하기 위한 것이었습니다. 이러한 시스템의 가장 분명한 약점은 코일 간의 결합이 전기 기계적인 것만큼이나 유도적이라는 것입니다. 이러한 효과를 피하기 위해 코일을 분리하면, 복잡성을 감수할 만큼 효율이 떨어지는 상황이 빠르게 발생합니다.

어쨌든, 콘의 동작은 콘이 단단한 피스톤 역할을 하는 주파수 범위에서만 보이스 코일 형성기의 동작과 합리적으로 관련됩니다. 따라서 전기음향 피드백은 “피스톤” 저음역에서는 유용하고 중요할 수 있지만, 그 범위를 넘어서면 무의미하고 부적절해집니다. 이는 또 다른 문제로 이어집니다.

설계자가 중요한 피스톤 저음역에서 의미 있는 피드백 소스를 갖춘 시스템을 제작했다고 하더라도, 외부적이고 주파수 선택적인 피드백 입력을 제공하지 않는 표준 앰프와 어떻게 그 시스템을 연결할 수 있겠습니까?

당연히 이러한 접근 방식은 대부분 무시되었습니다.

그러나 얼마 전 네덜란드 필립스(Philips)는 제안된 새로운 소형 라우드스피커 시스템 제품군을 선형화하기 위한 노력의 일환으로 이 방식을 다시 채택했습니다. 시작점은 검증된 우퍼와 적절한 밀폐형 및 패딩 처리된 인클로저를 기반으로 한 하나 이상의 설계이며, 중음역대와 고음역대를 처리하기 위한 트위터 유닛을 포함합니다. 이 시점까지 시스템은 일반적인 기준으로 볼 때 정상적이고 양호할 것입니다.

다음 단계는 우퍼 콘 어셈블리에 변환기를 추가하여 콘의 움직임에 비례하는 전압을 생성하는 것입니다. 이 변환기는 드라이버 증폭기에 음의 피드백으로 주입되어 비선형성을 극복하는 경향이 있어 콘이 전기 구동을 따라가도록 강제할 것입니다. 이는 기계적 및 음향적 영향으로 인해 콘의 작동이 방해를 받더라도 마찬가지입니다. 응답 피크, 비선형성, 고조파 모드 이동은 모두 (다시 한번, 바라건대) 콘 공진 이하의 범위에서도 상당히 감소할 것입니다.

피드백 변환기의 경우, 필립스는 콘의 꼭짓점에 작은 세라믹 압전 “가속도계”를 부착하여 자기 결합 효과와 심각한 기계적 문제를 방지했습니다. 우퍼에만 부착되어 피스톤 범위 내의 주파수만 처리하면 되므로, 결과 전압은 우퍼 콘이 실제로 수행하는 작업의 유효한 “샘플”로 간주될 수 있습니다.

(RH532(위)는 정면에서 보면 다른 인클로저와 거의 비슷해 보이지만, 일반적인 인클로저보다 무겁습니다. 프렛을 제거한 상태(아래)에서도 유일한 차이점은 밝기에 따라 “대기” 또는 “최대 출력”을 표시하는 표시등뿐입니다. MFB 컨셉은 다른 인클로저에서는 우퍼 콘이 아닌 다른 곳에서 저음 출력이 나오기 때문에 밀폐형 시스템을 필요로 할 것으로 보입니다.)

이 방식은 이러한 용어로 요약하면 충분히 간단해 보이지만, 관련 문헌에서는 아직 언급되지 않은 문제를 암시합니다. 시스템 공진 부근과 그 아래에서 라우드스피커는 임피던스와 위상이 급격히 변합니다. 특히 RH532(위)에 작은 인클로저가 있는 경우 더욱 그렇습니다. RH532는 정면에서 보면 다른 인클로저와 거의 비슷해 보이지만, 일반적인 인클로저보다 무겁습니다. 프렛을 제거한 상태(아래)에서도 유일한 차이점은 밝기에 따라 “대기” 또는 “최대 출력”을 표시하는 표시등뿐입니다. MFB 컨셉은 다른 인클로저에서는 우퍼 콘 이외의 다른 곳에서 저음 출력이 발생하기 때문에 밀폐형 시스템을 필요로 하는 것처럼 보입니다.

이 방식은 이러한 용어로 요약하면 충분히 간단해 보이지만, 관련 문헌에서는 아직 언급되지 않은 문제를 암시합니다. 시스템 공진 근처와 그 아래에서 라우드스피커는 임피던스와 위상이 급격히 변하며, 특히 작은 인클로저가 있는 경우 더욱 그렇습니다. 일반적인 피드백 루프 내에서는 이러한 변화가 불안정성을 초래할 가능성이 매우 높습니다. 따라서 루프 회로에 적절한 보정 위상 및 이득 특성을 내장하는 것이 필수적입니다.

이렇게 하면 콘 이동과 관련하여 공진이 사실상 사라지고, 실제로 콘 이동은 35Hz까지 구동 전압의 거의 선형 함수가 됩니다. 이 주파수에서는 응답이 전기적으로 롤오프되어 내장된 럼블 필터 역할을 하는 것이 가장 좋습니다.

필립스는 드라이버 증폭기의 복잡성을 피하기 위해 이 프로젝트를 단순히 메인 파워 증폭기를 라우드스피커 인클로저에 직접 내장한 파워드 라우드스피커로 개발했습니다. 실제로 두 개의 앰프를 사용합니다. 하나는 우퍼를 구동하고, 다른 하나는 출력이 다소 약해 더 민감한 중음역대와 트위터 스피커를 구동합니다.

두 앰프를 사용하면 MFB 제어 우퍼의 고유한 문제를 개별적으로 처리하고 저음/중음/고음 응답의 균형을 맞출 수 있습니다. 앰프 앞에는 저레벨 액티브 분배기 네트워크가 선택된 메인 크로스오버에서 입력 신호를 분할하며, 주파수는 양쪽으로 18dB/옥타브의 기울기를 갖습니다.

필립스 MFB 제품군의 첫 번째이자 사진에 나와 있는 RH532는 전형적인 “북쉘프” 크기이며, 전체 크기는 283 x 378 x 212mm입니다. 전면 면적은 이 잡지를 평평하게 펼친 크기와 거의 같으며, 깊이는 약 212mm 또는 8인치입니다. 내부 용량은 15리터이지만 실제 음향 인클로저는 9리터에 불과합니다. 후면의 6리터 공간에는 전자 장치가 들어 있습니다.

필립스는 9리터의 음향 공간에 200mm 4옴 우퍼(AD 8065/W4), 125mm 8옴 미드레인지(AD 5060/Sq8), 그리고 8옴 25mm 돔 트위터(AD 0160/T8)의 세 개의 라우드스피커를 탑재했습니다.

우퍼는 35,500Hz 범위에서 작동하는 40W(cont) 앰프로 구동되며, 이 주파수는 입력단의 18dB/옥타브 전자 크로스오버에 의해 결정됩니다. 두 번째 20W 앰프는 500Hz 이상의 모든 주파수를 처리하며, 패시브 L/C/R 네트워크는 미드레인지 유닛의 출력을 공칭 3,500Hz, 12dB/옥타브의 트위터로 전환합니다.

필립스는 이 시스템의 “총 출력”을 60W(계속)로 평가하는데, 이는 엄밀히 말하면 사실입니다. 그러나 효과적인 음향 출력은 아마도 40W 저주파 증폭기와 200mm 우퍼의 음향 효율에 의해 결정될 것입니다. 이러한 점을 바탕으로 이 시스템의 잠재력을 기존 패시브 라우드스피커 시스템에 사용되는 기존 전력 증폭기의 잠재력과 비교할 수 있습니다.

RH532는 전원 공급 시스템이므로 적절한 출력 전압과 임피던스 레벨을 가진 프리앰프/제어 장치에서 논리적으로 구동할 수 있습니다. 이러한 역할을 위해 RH532는 IV(아마도 최대 출력에 대한 RMS)의 신호 입력 레벨이 필요합니다. 입력 임피던스는 3000Ω으로, 일부 프리앰프에는 너무 낮을 수 있습니다. 필립스의 해외(미국) 장비 라인에는 이러한 목적으로 설계된 프리앰프(SC 102)가 포함되어 있습니다. 이 프리앰프의 수정된 버전(RH 551)은 유럽 및 호주 시장을 대상으로 몇 달 안에 출시될 예정입니다.

필립스는 이 장치가 일반적인(하지만 적당한) 출력단을 가진 통합 수신기 및 앰프와 함께 사용될 수 있다고 예상했습니다. 이러한 역할을 위해 RH532는 소스 앰프에 35Ω 부하를 제공하도록 전환할 수 있으며, 3V의 신호 구동이 필요합니다. 이러한 조건에서 정상 부하로 약 1W 레벨에 근접한다면, 적당한 출력단으로도 깨끗한 신호를 제공할 수 있습니다. 실제로 RH532 두 개를 추가하면 정격 출력 해석 방식에 따라 40 + 40W 또는 60 + 60W의 강력한 시스템으로 변환됩니다.

더 강력한 앰프와 함께 사용할 경우, 세 번째 위치로 RH532를 25옴에서 7.5V 입력으로 설정합니다. 고출력 앰프 확장의 이점은 덜 명확할 수 있지만, 제조사는 제한된 공간을 최대한 활용하고자 하는 애호가들에게 MFB 시스템이 큰 인기를 얻을 것이라고 확신합니다.

RH532는 입력 전압 및 임피던스 조정 기능 외에도 편리한 입력 연결을 고려하여 설계되었습니다. 앰프 또는 프리앰프와 가장 쉽게 접근 가능한 스피커 시스템 사이에는 케이블 하나만 필요합니다. 모든 추가 연결은 라우드 스피커 간에 가능하며, 각 스피커의 역할(좌측 채널 또는 우측 채널)도 선택할 수 있습니다. 실제로, 특수 설치를 위해 각 채널에 최대 15개의 유닛을 상호 연결할 수 있어 모듈 방식으로 스테레오의 경우 총 1800W, 쿼드라포닉의 경우 무려 3600W의 출력을 구현할 수 있습니다!

기존 파워드 라우드 스피커의 불편한 점 중 하나는 사용 전에 모든 스피커를 각각 따로 켜고 꺼야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 프리앰프에서 주 전원을 공급받아야 하는데, 이는 설치가 편리할 수도 있고 불편할 수도 있습니다.

반면, 필립스 RH532는 인접한 전원 콘센트에 연결하여 거의 무한정으로 켜둘 수 있습니다. 이 “대기” 상태에서는 앰프의 초기 단계에만 전원이 공급되어 미미한 전류만 소모하며, 램프가 은은하게 켜져 시스템이 작동할 준비가 되었음을 나타냅니다. 입력 신호가 수신되는 즉시 내부 릴레이가 작동하여 표시등이 켜지고 1초 이내에 출력 단계에 전원이 공급됩니다. 신호가 끊어지면 릴레이는 2~3분 동안 닫힌 상태를 유지한 후 열리고 전원 단계가 다시 꺼집니다.

따라서 사용자는 프리앰프, 턴테이블, 데크 등 중앙 장비만 끄면 되므로 파워드 라우드 스피커는 스스로 작동하게 됩니다.

정말 교묘한 기술이지만, RH532의 성능은 어떨까요?

평론은 전반적으로 호의적입니다. 중음역대와 고음역에서는 부드러우며, 일반적인 중음역대/고음역대 조합에서 기대할 수 있는 특유의 음색 변화가 거의 없습니다.

이 시스템은 동작 피드백이 제 역할을 하는 저음 영역에서 가장 큰 호응을 얻습니다. 출력은 40Hz까지 부드럽게 유지되며, 그 극한에 가까워질수록 약 4~5dB 정도 떨어집니다. 이러한 점 때문에 “완전히 무채색”이라는 표현이 나올 수 있지만, 60~80Hz 대역의 부각이 전혀 없다는 점이 일부 사람들이 주관적으로 기존 시스템의 “따뜻함”이 부족하다고 판단하는 이유일 수 있습니다.

하지만 이 점을 제외하면, 이 시스템이 이처럼 평범해 보이는 시스템에 비해 성능이 뛰어나다는 데에는 모두가 동의합니다. 필립스는 이러한 반응에 대해 한때는 만족스러우면서도 실망스러웠던 것 같습니다. 만족스러우면서도 실망스러운 이유는, 하나의 목표를 달성했기 때문이고, RH532를 단순히 “북쉘프” 기준으로 좋은 성능을 보이는 것이 아니라 어떤 기준으로 보더라도 최고의 성능을 자랑하는 제품으로 보기 때문입니다!

RH532는 결코 저렴하지 않기 때문에 분명 그럴 수밖에 없을 것입니다. 일반적으로 권장 소매가 698달러(페어당)에 한 쌍으로 판매됩니다.

앞서 언급한 하이파이 방문에서, 응답자들은 오디션 룸에서 5인조 재즈 콤보의 연주를 들어보도록 초대되었습니다. 공연의 특정 지점에서 드러머는 스틱을 내려놓고 담배에 불을 붙이고는 아무렇지 않게 걸어 나갔지만, 드럼 소리는 평소처럼 계속되었습니다.

이 사라지는 행위는 나머지 네 명의 연주자들에 의해 반복되었고, 각 연주자는 적절한 순간에 미리 녹음된 연주 버전으로 교체되었습니다. 청중들에게 깊은 인상을 준 것은 이전에도 있었던 시연보다는 배경이 열리면서 작고 외로워 보이는 두 대의 RH532가 전체 사운드를 재생하는 모습이었습니다.

작년 암스테르담 출시와 올해 멜버른 출시에 함께 사용된 제품은 필립스 자동 전자 턴테이블 209S였습니다.

(필립스가 최근 호주에서 출시한 새로운 전자동 전자 턴테이블 모델 2095. 턴테이블 아랫면에 부착된 세 개의 스위치가 레코드 크기와 속도를 결정합니다.)

전문 하이파이 시장을 위해 특별히 설계된 이 제품은 레코드 재생을 최대한 간편하게 만들어 줍니다. 사용자는 전원을 켜고 원하는 레코드를 턴테이블에 놓은 후

의자로 돌아갑니다. 플레이어는 디스크의 존재 여부와 크기를 감지하고 적절한 속도를 선택한 후 픽업을 시작 홈에 부드럽게 내려놓습니다. 재생이 끝나면 런인 홈에 의해 작동하는 광전 감지 회로가 픽업을 정지 상태로 되돌리고 플레이어 전원을 끕니다.

이 작동 모드는 대부분의 요구 사항을 충족하지만, 사용자는 개별 트랙 선택이나 특정 디스크의 자동 반복 등 원하는 만큼 수동 제어를 할 수 있습니다.

완전 수동 제어를 위해, 스모크 처리된 유리 덮개를 옆으로 밀어 덮개가 있는 2개의 “조종석”에 있는 조작 컨트롤 그룹에 메커니즘이 자동으로 연결됩니다. 동시에, 조명이 켜진 창은 “수동” 작동과 현재 턴테이블에 설정된 속도를 표시합니다. 안티 스케이팅 조절 및 버니어 속도 조절 장치에 접근할 수 있습니다.

턴테이블은 DC 모터로 구동되며, 필립스가 전자 타코미터라고 부르는 장치에 의해 정밀하게 속도가 제어됩니다. 이 모터는 벨트를 통해 턴테이블을 구동하여 구동 메커니즘과 턴테이블 자체 사이의 최대 절연을 달성합니다.

절연의 일환으로, 턴테이블은 메인 하우징, 모터 메커니즘 및 제어 장치로부터 완벽하게 절연된 서브 프레임에 장착됩니다.

3316rpm과 45rpm의 두 가지 속도를 제공하며, ±3% 범위 내에서 조절 가능합니다. 설정 후 속도는 0.2% 이내로 일정하며, 와우와 플러터는 0.08% 이하입니다. 럼블은 DIN A의 경우 -43dB, DIN B의 경우 -65dB입니다.

209S에 장착된 암은 정밀하게 설계되었으며, CD-4 또는 UD-4 디스크리트 4채널 디스크 재생용 카트리지를 포함하여 트래킹 중량이 0.75~3g인 고성능 카트리지와 함께 사용할 수 있습니다. 이 플레이어는 일반적으로 필립스 자체 GP412 카트리지(Super M 시리즈)가 기본으로 제공되지만, Vi-인치 RETMA 규격을 충족하는 다른 카트리지도 사용 가능합니다. 카트리지를 포함한 209S의 권장 소매 가격은 349달러입니다.

 

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