글쓴이 : SOONDORI
유명한 오디오 프리시젼이 만든 2010년 소개 문서에서, 끝부분 위주로 기록해 두기.
* 원본 문서 : AudioPrecisionSpecifications-2010년
Audio Precision에서 제작하는 분석기는 전 세계적으로 오디오 테스트 및 측정 분야의 표준으로 인정받고 있습니다. 따라서 사양은 저희에게 매우 중요합니다. 엔지니어들은 저희 장비를 사용하여 설계하는 오디오 장치에 대한 자체 사양을 작성합니다. 또한, 저희 장비를 사용하여 제조 공정이 정확하고 제품이 설정한 목표를 충족하는지 확인합니다. 또한, 저희 장비를 사용하여 제품의 경쟁 우위를 분석하고, 도출된 사양을 광고의 핵심 요소로 게시합니다. 따라서 저희는 자체 분석기 사양을 정하는 데 매우 신중하며, 사양 작성 방식에 대한 확고한 의견을 가지고 있습니다.
모든 제조업체와 모든 제품에 대한 사양은 필수적입니다. 내부 엔지니어링 사양은 제품을 정의하고 제조 품질 보증을 위한 기준을 제공합니다. 일반적으로 엔지니어링 사양보다 덜 완전하고 엄격하지만, 공개된 사양은 사용자에게 장치의 성능과 한계를 알려주고 안전하고 적절한 작동을 보장합니다. 물론, 공개된 사양은 오디오 기기의 강력한 판매 도구이기도 합니다. 광고나 데이터시트에서 읽는 내용은, 사실과 다르게, 기기를 매력적인 위치에 배치하기 위해, 사실과 다르게 보일 수도 있습니다.
진실과 마케팅 사이의 이러한 긴장감은 특히 가정용 엔터테인먼트용 오디오 제품에서 두드러집니다. 일반 소비자는 오디오 엔지니어보다 정보가 부족하고, 난해한 숫자 목록을 해석하는 데 능숙하지 않기 때문입니다. 전문 및 상업용 오디오 분야에서는 의심스러운 출력 정격을 사용하는 경향이 소비재 부문보다 훨씬 낮습니다. 하지만 프로 오디오, 산업용 오디오, 통신용 오디오 제품 사양을 간략하게 살펴보면, 사양 선택 방식과 표현 방식 모두에서 불완전하고 일관성이 없으며, 그저 엉성하다는 것을 알 수 있습니다.
(중략)
● 부록 A: 오디오 표준의 간략한 역사
수년에 걸쳐 여러 기관에서 이러한 문제를 해결하기 위한 권장 사항을 발표하여 오디오 측정 방법과 결과를 명확하게 기술하기 위한 지침을 설명했습니다. 예를 들어, 20세기 중반, IHF(현재는 존재하지 않는 Institute of High Fidelity)는 증폭기 측정 표준의 여러 개정안을 발표하여 1978년 IHF-A-202로 마무리되었습니다. 이는 1981년 EIA-RS-490(EIA는 Electronic Industries Alliance의 약자)으로 대체되었고, 최근에는 EIA/CEA-490-A로 대체되었습니다. EIA/CEA-490-A는 미국에서 FTC 증폭기 규칙에 큰 영향을 미쳤습니다.
한편, 오디오 공학회(AES), 독일 규격 협회(DIN), 국제 전기 기술 위원회(IEC)는 모두 관련 연구를 활발하게 진행했습니다. 마이크 및 라우드스피커와 같은 트랜스듀서, 방송 반송파에 내장된 오디오, 디지털 비트스트림에 내장된 오디오 등에 대한 다른 표준이 작성되었습니다. 결과적으로 오디오 사양에 인용된 대부분의 측정에는 표준 방법이 있으며, 경우에 따라 정의 표준이 인용되기도 합니다.
예를 들어, IMD는 일반적으로 SMPTE 권장 사항을 사용하여 측정되며 IMD(SMPTE)로 표시됩니다. 노이즈 쉐이핑 델타-시그마 디지털 컨버터 측정에는 AES17 표준에 설명된 필터가 장착된 분석기가 필요합니다. 오늘날에도 홈시어터 제조업체는 IHF 권장 사항을 사용하여 소음을 “65dB, IHF-A”로 표현할 수 있습니다. 미국에서는 소비자용 전력 증폭기 출력 정격이 FTC 증폭기 규칙을 따라야 하며, “100W(FTC)”와 같은 표현을 볼 수 있습니다. 표준에도 바이어스가 포함될 수 있다는 점에 유의하십시오.
표준 위원회는 서로 다른 의견을 가지고 있으며 오디오 장비 제조업체와 다양한 관계를 맺고 있는 사람들로 구성되어 있습니다. 또한, 다양한 기관에서 전기 안전, 전자기 방출 및 기타 문제를 규제하고 있으며, 이들의 권장 사항은 종종 공개된 사양에 포함됩니다. 오디오 증폭기용 IHFM-A-200, IHFA-A-201, IHF-A-202 표준: 현재 북미 표준인 EIA/CEA-490-A로 대체됨. www.eia.org, www.ce.org “모바일 오디오 증폭기”(카 스테레오)용 현재 북미 표준인 CEA-2006. www.ce.org 오디오 증폭기용 DIN 45000 표준: 폐지 및 현재 유럽 표준인 IEC60268로 대체됨. www.iec.ch 디지털 오디오 측정용 현재 표준인 AES17. www.aes.org FTC 증폭기 규칙, www.gpoaccess.gov/ecfr/, 제16편 432항 참조.
● 부록 B: 고조파 왜곡 측정
THD+N
고조파 왜곡을 측정하는 간단하고 오래된 방법은 매우 순수한 사인파로 소자를 자극한 다음 매우 좁은 노치 필터를 사용하여 출력에서 자극 주파수를 제거하는 것입니다. 남는 것은 왜곡 곱과 소자가 기여한 잡음입니다. 이 방법은 간단하고 저렴할 뿐만 아니라, 한 가지 수치로 소자의 품질을 매우 잘 보여줍니다. 예를 들어, 두 가지 실제 사양은 다음과 같습니다.
• 증폭기 1: THD+N <0.01%, 20Hz ~ 20kHz.
출력과 응답이 요구 사항에 부합한다면 나쁘지 않은 증폭기입니다.
• 증폭기 2: THD+N <2%, 50Hz ~ 5kHz.
음. 홈시어터나 스튜디오에는 적합하지 않지만 창고의 페이징 앰프로는 괜찮을 것 같습니다.
THD+N의 필요 조건은 자극 주파수, 장치 출력의 사인파 레벨, 그리고 측정에 사용된 대역 통과 또는 가중치 필터링입니다.
THD
잡음 없이 왜곡 성분만 측정하는 것도 가능합니다. 컴퓨터 가속 FFT가 등장하기 전까지는 이 방법이 시간과 비용이 많이 들었기 때문에 THD 측정은 거의 이루어지지 않았습니다. 이제는 적절한 분석기를 사용하면 두 가지 측정 모두 비교적 쉽게 수행할 수 있습니다.
문제는 결과가 약간 다르고, THD 또는 THD+N 사용 여부와 보고 방법에 대한 표준이 다르다는 것입니다. 저희는 FTC 증폭기 규정(THD 측정이 필요함)에 따라 THD 측정을 권장합니다. 규정이 적용되지 않는 사양의 경우, 원하는 방법을 선택하되 결과에 선택 사항(THD 또는 THD+N)을 명확하게 표시하십시오.
THD의 필요 조건에는 자극 주파수, 장치 출력의 사인파 레벨, 그리고 측정된 고조파 곱의 개수(허용되는 개수는 5개)가 포함됩니다. 더욱 완전한 사양에서는 고조파 왜곡이 여러 출력 레벨, 여러 자극 주파수에 대해 보고되거나, 왜곡 대 레벨 또는 왜곡 대 주파수를 나타내는 그래프로 보고됩니다. 때때로 제조업체에서 왜곡률을 백분율이 아닌 데시벨로 표시하여 혼란을 주는 경우가 있습니다. 완벽하게 적법하지만, 암산이 필요합니다. 같은 문서에서 백분율과 데시벨을 혼용하지 마십시오!
• 10% = –20dB
• 1% = –40dB
• .1% = –60dB
• .01% = –80dB
온라인 계산기를 사용하면 다른 백분율도 변환할 수 있습니다. www.sengpielaudio.com/Calculations03.htm을 방문하세요
* 관련 글 : 앰프와 음의 품질을 정의하는 몇 가지 단서들 (1), Total Harmonic Distortion
● 용어집
이 용어집은 본 논문에서 다루는 용어와 개념으로 제한됩니다.
대역폭 필터
대역폭 제한 필터(종종 대역폭 필터라고 함)는 측정에서 관심 주파수 범위 위 또는 아래의 주파수를 제외하는 데 사용되며, 관심 범위 또는 “통과 대역”에서 평탄한 응답을 유지합니다. 대역폭 제한 필터는 일반적으로 잡음 또는 왜곡 측정에서 관심 범위(일반적으로 20Hz~20kHz)를 벗어나는 잡음이나 기타 신호의 진폭을 줄이기 위해 사용됩니다.
연속 전력, 연속 평균 전력
사인 출력 전력 참조.
DIN 전력; DIN Power
DIN 45000에 정의된 출력 전력으로, 현재는 폐지되고 IEC60268로 대체되었습니다. IEC60268의 출력 전력 측정은 기본적으로 정격 왜곡에서 연속 평균 전력입니다. 또한, 버스트 신호를 사용하고 더 높은 전력 수치를 생성할 수 있는 “단기 최대 출력” 특성이 설명되어 있습니다. 일부 제조업체는 이를 “DIN 피크” 전력 또는 “DIN”으로 지정하지만, 측정값은 왜곡과 무관하며 전력을 과장합니다. 연속 평균 전력을 고수하고 DIN 사양에서 현재 IEC 사양으로 상향 조정하십시오.
동적 범위; Dynamic Range
동적 범위는 일반적으로 데시벨로 표시되는 장치 정격 왜곡에서 출력할 수 있는 최대 진폭 신호와 장치의 잡음 레벨 간의 차이입니다.
동적 전력; Dynamic Power
IHF-A-201에서는 동적 전력이 “음악 전력”을 대체했는데, 이는 음악의 일반적으로 낮은 파고율을 고려하기 위한 시도였습니다. 그래프에서 이전의 “음악 전력” 곡선과 비교하는 “과도 왜곡” 테스트를 수행하며, 둘 중 더 나쁜 값을 “동적 전력”으로 보고합니다. 이 용어는 여전히 사양에서 증폭기 전력을 과장하는 데 사용됩니다.
주파수 범위; Frequency Range
주파수 범위는 특정 특성으로 사용될 경우 주파수 응답을 대략적으로 표현한 것으로, 간단히 장치가 작동하는 범위를 나타냅니다. 주파수 범위 표현 내의 진폭은 1kHz에서의 진폭보다 10데시벨 이상 낮을 수 있습니다.
주파수 응답; Frequency Response
주파수 응답은 일반적으로 설명으로 표현되지만, X-Y 그래프로도 표시되는 경우가 많습니다. 주파수 응답은 일반적으로 20Hz~20kHz의 주파수 범위에 걸쳐 (보통 1kHz의 기준 진폭으로부터) 진폭 변화를 나타냅니다.
IEC 전력; IEC Power
DIN 전력을 참조하십시오. 일부 제조업체는 “단기 최대 출력” 특성을 “IEC 피크” 전력 또는 간단히 “IEC”로 지정하지만, 측정값은 왜곡과 무관하며 전력을 과장합니다. IEC60268에서도 정의하는 연속 평균 전력을 사용하십시오.
IHF 전력; IHF Power
표준 부록의 IHF(*)를 참조하십시오. IHF 전력은 모호한 용어입니다. 첫 번째 IHFM 표준에서는 “음악 전력”을 정의했지만, 두 번째 표준에서는 유용하지 않다고 판단하여 “동적 전력”과 “연속 전력”을 도입했습니다. 그렇다면 사양에서 “IHF 전력”은 무엇을 의미할까요? 더 많은 정보가 없다면 그다지 의미가 없을 것입니다.
* 앞서 언급된, 미국 Institute of High Fidelity. 지금은 없음. 빈티지 오디오 스펙 페이지에, 가끔씩 언급된다.
IMD; Intermodulation Distortion
IMD는 두 개 이상의 톤이 비선형 시스템에서 결합될 때 발생합니다. IMD 곱은 자극 톤과 고조파적으로 연관되지 않은 합과 차의 톤입니다. IMD는 일반적으로 비슷한 수준의 THD보다 청취자에게 더 큰 불쾌감을 줍니다.
IMD, SMPTE 및 MOD
미국 영화 및 텔레비전 기술자 협회(SMPTE)는 SMPTE RP 120에서 4:1 비율로 2kHz 톤으로 변조된 60Hz 톤을 사용하여 IMD 측정 기법을 표준화했습니다. MOD IMD 측정도 유사합니다.
IMD, DFD
차분 주파수 왜곡(DFD, Difference Frequency Distortion) 방법은 두 개의 밀접하게 간격을 둔 고주파 톤을 사용합니다.
IMD, DIM(TIM)
동적 혼변조 왜곡( Dynamic Intermodulation Distortion 또는 과도 혼변조 왜곡, TIM(Transient Intermodulation Distortion)이라고도 함)은 일반적으로 오디오 전력 증폭기에 스트레스를 주는 빠르게 변화하는 동적 조건에서 IMD를 측정하는 기법입니다. DIM은 14kHz의 저진폭 사인파로 변조된 3kHz 구형파를 사용합니다. DIM 측정은 IEC60268-3에 정의되어 있습니다.
험(hum)
대부분의 전자 회로에는 험이라고 하는 주전원 주파수 성분과 고조파가 있습니다.
음악 출력; Music Power
IHFM-A-200은 음악의 전형적인 낮은 파고율을 고려하기 위해 이러한 출력 정의를 제시했지만, 몇 년 안에 음악 출력을 충분하지도 의미 있지도 않은 것으로 간주하여 삭제했습니다. 이 용어는 여전히 사양에서 앰프 출력을 과장하는 데 사용됩니다.
잡음; Noise
모든 전자 회로에는 어느 정도의 광대역 잡음이 있습니다.
PMP, PMPO
피크 음악 출력(Peak Music Power), 피크 음악 출력(Peak Music Power Output)은 연속 평균 출력보다 훨씬 높은 출력 레벨을 보고하기 위해 모호하게 정의된 방식입니다. 사양을 작성할 때는 이러한 방식을 피하고, 읽을 때는 무시하십시오. PMP 또는 PMPO가 나열된 경우(일부 저가형 컴퓨터 스피커처럼) 약 100으로 나누어 연속 평균 출력이 얼마인지 추측해 보세요.
전력 대역폭; Power Bandwidth
전력 대역폭은 정격 출력의 절반으로 증폭기를 스위핑하면서 정격 왜곡보다 낮은 왜곡을 유지하면서 달성할 수 있는 주파수 범위입니다.
정격 왜곡; Rated Distortion
정격 왜곡은 제조업체가 최소 성능 사양으로 제시하기로 선택한 수치입니다.
정격 전력; Rated Power
정격 전력은 제조업체가 최소 성능 사양으로 선정한 수치입니다.
RMS 전력; RMS Power
RMS(*) 전력은 잘못된 명칭이지만, 선의로 사용되는 용어입니다. 아래 정의된 “사인 출력 전력”과 같은 의미입니다. 출력 전압은 RMS(볼트)로 측정되지만, 결과에는 “RMS”라는 용어가 없습니다. 결과는 단순히 “와트”입니다.
* Root-Mean-Square.
사인 출력 전력; Sine Output Power
EIA/CEA490-A, IEC60268-3 및 FTC 증폭기 규칙에서 사용되는 출력 전력 측정 및 보고 수단에 대한 몇 가지 일반적인 용어 중 하나입니다. 연속 전력, 연속 평균 전력 및 (잘못된) RMS 전력이라고도 합니다. 자극 신호는 사인파입니다. 진정한 RMS 전압은 부하 저항에서 측정되며 전력은 V²/R 공식으로 계산됩니다. 증폭기는 이 전력을 최소 30초(IEC) 또는 5분(CEA-490) 동안 연속적으로 공급할 수 있어야 합니다. 자세한 내용은 표준 문서를 참조하십시오.
SNR; Signal to Noise Ratio
신호 레벨과 잡음 레벨 간의 비율(거의 항상 데시벨 단위)을 말합니다. 신호 레벨을 명시해야 하며, 명시하지 않을 경우 장치의 최대 출력 레벨이 일반적인 레벨입니다. 두 가지 측정을 수행합니다. 하나는 신호 레벨을 확인하기 위한 것이고, 다른 하나는 신호가 없는 상태에서 잡음을 측정하기 위한 것입니다. 잡음 측정에 사용된 필터링은 명시해야 합니다.
스퓨리어스 신호; Spurious Signals
스퓨리어스 신호는 오디오 장치의 출력에서 자극 또는 프로그램 자료, 고조파 왜곡, 혼변조 왜곡, 누화, 험 또는 광대역 잡음이 아닌 모든 신호를 의미합니다.
SPL; Sound Pressure Level
일반적으로 데시벨로 표시되며, 청력 역치인 20마이크로파스칼(20µPa)의 음압을 기준으로 합니다. 94dB SPL = 1Pa.
THD; Total Harmonic Distortion.
THD는 총 고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion)을 의미하며, DUT 출력의 모든 고조파 왜곡 곱을 측정하는 것으로, 기본 자극 톤을 제거하고 잡음을 고려하지 않은 값입니다. THD 측정은 일반적으로 대역 제한 필터 또는 가중 필터를 사용하여 수행됩니다.
THD+N
THD+N은 총 고조파 왜곡 + 잡음(Total Harmonic Distortion plus Noise)을 의미하며, DUT 출력의 모든 것을 측정하는 것으로, 기본 자극 톤을 제거한 값입니다. 잡음 및 험, 버즈, 앨리어싱된 고주파와 같은 기타 간섭 신호가 결과에 보고됩니다. THD+N 측정은 일반적으로 대역 제한 필터 또는 가중 필터를 사용하여 수행됩니다. THD+N 측정은 시스템 성능의 주요 벤치마크로 간주됩니다. 측정은 수행하기 쉽고 널리 이해되며, 한눈에 왜곡 성능을 보여줄 뿐만 아니라 잡음 및 기타 간섭 신호에 대한 시스템의 내성(또는 내성 부족)을 나타냅니다.
가중 필터; Weighting Filters
가중 필터는 특정 응답을 가지며, 일부 주파수는 증폭하고 다른 주파수는 감쇠시키는 효과가 있습니다. 오디오 증폭기의 경우, 여러 가중 필터 중 하나가 일반적으로 인간의 청각 경험과 상관관계가 있는 측정 응답을 생성하는 데 사용됩니다. 가중 필터는 일반적으로 잡음 측정에 사용됩니다.
이참에, FM에 대한 것을 따로 정리해야겠다.
* 관련 글 : FM 튜너의 성능 평가 항목 일람 (1)
