스피커를 자작하시는 분들은 모두 아시겠지만, 아무래도 기성품에 비해 이런저런 수정, 변경 등을 많이 가하게 됩니다. 기성품이라면 케이블을 바꾼다든지 토인이나 설치 위치 변경, 스파이크나 점퍼선 교체... 등등이 튜닝 범위가 되겠지만 자작품이라면, 특히 네트워크를 직접 설계했다면 네트워크 튜닝이 가장 드라마틱한 변화를 가져오는 것 같습니다. (물론 유닛이 고정되어 있다는 전제 하에요. 개인적으로는 유닛 변경이 가장 큰 변화를 느끼게 합니다)

암튼 자작한 스피커에 대한 네트워크 재설계에 대한 글을 올린 적이 있는데,

https://www.clien.net/service/board/use/17223008CLIEN

위 글을 올린 이후에도 일부 변경이 발생했습니다. 제가 이전에 올린 글을 보시면 아시겠지만 저는 주관적 느낌보다는 공학적 측정치에 기반한 내용을 주로 쓰는데요,  주관적 감상이야 기성품에 대한 리뷰에서 충분히 볼 수 있으니 제가 직접 설계한 스피커에 대해서는 기술적 내용을 주로 쓰는게 더 흥미로울 거 같아서 입니다. 하지만 이번엔 주관적인 느낌도 함께 쓰려 하는데,  측정과 공학적인 접근이 기본이라는 생각은 변함 없지만, 그래프만 다림질한다고 좋은 소리가 나는 것도 아니고, 그런 측정치와 제 개인적 취향이 어느 지점에서 부합하고 어디에서 어긋나는 지를 알아야 제 마음에 드는 소리를 만들 수 있으니까요.

서론이 길었는데, 아무리 주관적 감상을 쓴다 해도 맨땅에 얘기하긴 좀 그렇고, 일단 주파수 응답부터 시작해 봅니다.

위 그래프에서 검정색은 한쪽 스피커만 대상으로 On-Axis 측정한 것입니다. 1m 거리, 트위터 높이, 음향심리 스무딩이 적용되었고 종횡비는 50dB/decade 입니다. 게이팅은 적용하지 않았습니다. 붉은 색은 제 청취위치에서 좌, 우 2대의 스피커를 동시 측정한 것으로 약 20cm 상하좌우 위치를 변경하며 반복 측정하여 평균낸 것으로 거리는 약 3m 정도 되고 12도 정도 토인이 되어 있긴 하지만 약 8도 정도 Off-Axis 측정한 그래프입니다. 실제 제 청취환경과 가장 비슷하게 측정한 것이고 나머지 조건은 같습니다.

청취환경에서 저역대는 룸 영향으로 재생 대역이 10hz 이상 내려가고 음압도 살짝 높아졌습니다. 200Hz~10k 대역은 1~2dB 정도 차이가 나긴 합니다만, 일반적인 가정의 룸 환경에서 이 정도의 평탄함은 어느 정도 용인할 수 있는 수준입니다. 10k를 넘어가면 최대 6db 정도 감쇄되는데, 3m 정도 되는 거리를 감안하면 이러한 감쇄폭은 일반 유명 브랜드 제품에서도 쉽게 찾아볼 수 있고 제방의 Decay time이 10k 이상에서 다소 긴 편이라 낮은 음압을 어느 정도 보상해 줍니다. 

사실 처음에는 PEQ를 적극 활용하여 위 그래프에서 훨씬 더 평평한 그래프를 얻었지만, 35Hz의 피크는 오히려 있는 것이 저역의 양감을 느낄 수 있어 음악의 밑둥이 튼튼한 느낌을 주고 그 대역이 넓지 않아 그대로 놔 두는 것이 청감상 낫다는 결론을 냈습니다. 이어서 있는 60hz의 딥과 상호 보완을 해주면서 생각보다 청감상의 문제나 불균형은 거의 느끼기가 어렵습니다. 개인적으로 이런 비교적 좁은 대역의 피크와 딥보다는 넓은 대역(예를 들면 2옥타브 이상)에 걸쳐 완만하게 꺼지거나 솟은 경우가 청감상으로는 훨씬 더 큰 영향을 주는 것 같습니다. PEQ로 무리하게 잡을 수는 있지만 음질적인 왜곡이나 WASAPI Exclusive 지원은 둘째 치고 몇 가지 한계가 있었습니다.

- PEQ로 딥은 잡기가 거의 어려움 (상쇄간섭으로 일어나는 거라서 음압을 올려도 별 차이가 없죠. 따라서 딥에 맞춰서 전체 음압을 낮추게 되는데 딥이 너무 깊으면 전체 음량이 너무 작아지는 문제가 있습니다.)

- 피크는 눌러줄 수 있지만 Decay time은 거의 그대로 유지됨 (초기음과 잔향과의 밸런스가 깨지는 느낌)

- 스윗스팟이 극단적으로(예를 들면 10cm 이내) 좁아짐

위와 같은 이슈로 인해서 현재는 PEQ를 적용하지 않고 있습니다. 하지만 그 효용성을 부정하거나 EQ에 거부감은 없는 편이라 상황이 바뀌거나 새로운 노하우가 쌓이면 또 적극 활용할 생각이고요.

이번엔 위상 정렬과 크로스오버 포인트에 대한 내용입니다.

위 그래프의 측정 조건은 위에 언급한 것과 같고, 붉은 점선으로 표시된 미드 역상연결 그래프만 FDW가 적용되었습니다. 크로스오버 지점은 각각 420Hz, 2.8kHz로 예전에 우퍼/미드 COP였던 180Hz보다 많이 올라갔습니다. 제가 모델로 삼았던 Rockport 스피커를  참조하기도 했고, 되도록이면 미드 영역은 고성능 미드로 넓게 커버하는게 좋다는 생각때문에 비교적 낮게 잡았던 것인데, 아무래도 200~400Hz 영역을 5.5인치 미드로 재생하는 것과, 8인치 더블로 재생하는 것은 스케일과 타격감 등에서 꽤 차이가 납니다. 물론 정교함과 섬세한 같은 것은 좀 손해를 보지만 종합적인 느낌은 조금 올려주는게 더 나은 것 같습니다. 제가 모티브로 삼은 Rockport 스피커는 크로스오버가 150Hz로 오히려 더 낫지만, 대신 미드레인지가 6인치가 약간 넘습니다. 저도 스카닝 15H가 아니라 6.5인치 모델을 썼다면 180Hz를 그대로 유지했을텐데, 15H로는 조금 아쉬운 느낌이 있더군요. 애초에 15H가 저역 재생에 강점을 가진 유닛도 아니고요. 반면 우퍼인 23i는 중역대까지 꽤 잘 올라오는 편이라 종합적으로는 400Hz 정도가 더 좋다고 느꼈습니다

사실 COP를 180으로 잡든 420으로 잡든 주파수 평탄화해서 찍어보면 그래프는 거의 같습니다. 그래프만으로는 우열을 판단할 수 없고, 이런 건 오로지 직접 귀로 듣고 평가할 부분이죠. (물론 distortion 그래프는 좀 차이가 나긴 합니다만)  결국은 귀로 들어 판단할 수 밖에 없는 것 같습니다.

두번째 차이점은 COP 대역의 위상정렬 부분인데 원래 제가 신경쓰는 부분이기도 합니다만 이번엔 우퍼 LPF 차수를 3차에서 2차로 조정하고 시뮬레이션 외에 직접 측정을 통해서 좀 더 정확하게 맞췄습니다. 시뮬레이션은 변화의 방향성을 예측하는데는 더할 나위 없이 좋은 도구지만, 입력 파라메터가 정확해야 한다는 전제가 붙습니다. 대략적인 변화 양상을 볼 때는 조금 부정확한 값을 넣어도 되지만, 미세튜닝에 들어가면서 민감도가 높은 부품은 약간의 차이만으로 결과가 크게 바뀝니다. 코일이나 콘덴서, 저항값은 실제 부품에 표기된 것과 생각보다 차이가 꽤 큽니다. 특히 코일의 DCR이나 콘덴서의 ESR같은 것은 완전히 다른 경우도 많은데 우퍼에서는 1옴 이하의 작은 DCR 차이로 위상이 크게 변하기도 하기 때문에 반드시 실측하는게 좋습니다. 코일의 경우 인접한 코일에 의해 변하는 mH값이 꽤 크기 때문에 이 점도 반드시 고려해야 하고요. 

이외 첨언할 것이 하나 있는데, COP에서의 위상정렬을 역상으로 연결하여 딥이 깊게 생기는 것으로 판단하곤 합니다만 이렇게 튜닝할 경우 스윗스팟이 매우 좁아져서 오히려 정/역상으로 연결했을 때 별 차이가 없는 그래프가 더 유리하다는 의견도 있습니다. 저도 어느 정도는 공감하는데, 확실히 이렇게 튜닝하면 스윗스팟이 50cm ? 정도로 매우 좁게 형성되는 느낌이 있습니다. 다만 개인적으로는 스윗스팟안에서 들을 수만 있다면 현재 제가 하는 방식으로 튜닝한게 소리가 더 좋게 들렸고요. 결국 혼자서 정해진 위치에서 주로 듣는지, 여러 사람가 함께 다양한 자세(?)로 위치를 바꿔가며 들을 것인지에 따라 튜닝 방법이 달라질 수 있을 것 같습니다. 

암튼 정밀튜닝에 들어가서는 지루한 실측과 청감상의 튜닝이 반복되는데 측정치와 청감상의 느낌이 일치하면 좋지만 사실 그렇지 않은 경우도 많습니다. 위상정렬도 잘 됐고 임피던스 곡선도 문제 없고 주파수도 플랫하고 등등 측정치가 좋지만 여전히 뭔가 아쉬울 때가 있죠.

이 단계에 들어서면 그때부터는 네트워크 회로는 유지하되, 부품을 한 두개씩 바꿔봅니다. 이번 경우에는 비용과 부피문제로 들어갔던 미드의 직렬 콘덴서가 문도르프 전해에서 젠센의 Z-cap standard로 교체됐고, 트위터의 직렬 저항이 문도르프 MOX에서 슈프림 권선저항으로 교체됐습니다. 둘다 효과를 보긴 했는데, 제 개인적으로는 (이번 경우에 한해서) 저항교체가 더 큰 차이를 느꼈습니다. 대개는 콘덴서 교체 시 차이를 더 크게 느끼는데 이번엔 트위터의 직렬저항이 더 병목이 됐던 모양입니다. 저항 교체 후에 더 경쾌하고 음의 윤곽이 뚜렷한 느낌을 받았습니다.

미드 LPF에 들어가는 직렬 코일도 조금 굵은 것으로 교체했는데 (문도르프 공심 L71 --> L100) 이것도 나름 차이가 느껴지긴 합니다. 주로 남성 보컬 (예를 들면 레너드 코헨 ?, 아니면 팬텀 싱어에 나왔던 남성 4중창단 류)에서 힘이 느껴질 때가 있습니다.

다음 교체 대상을 살펴 보면 우퍼의 병렬 코일이 전해 콘덴서 (150uF)가 들어가 있고, 조벨용 병렬저항과 트위터의 병렬저항이 MOX인데 이것도 필름과 권선저항으로 바꿀지는 아직 결정하지 못했습니다. 개인적으로 병렬로 연결되는 부품들은 직렬보다는 소리 차이가 덜 느껴지기도 하고, 150uF을 필름으로 하려면 부피와 비용이 좀 부담스러워 가성비가 높지 않다고 느껴서인데, 결국 언젠가는 바꾸지 않을까 싶습니다. -_-

이 밖에 포트도 주파수를 약간 올렸고, 볼트로 고정되는 부품간의 밀폐/결합도도 조금씩 더 손을 봤습니다.  200Hz 정도에서 최하 2.8옴까지 떨어졌던 임피던스도 최하 3.9 정도로 조정하면서 앰프의 부담을 줄였고요. 결과적으로 이것저것 손을 꽤 많이 본 편인데, 일부는 측정치로 나타나기도 하고, 어떤 것은 실제 들어야만 차이가 느껴지는 것도 있습니다. 물론 이 청감상의 차이는 워낙 주관적이고 플라시보도 많아서 그 동안 올린 글에는 가급적 얘기를 안했었는데, 어느 정도 소리가 안정화되는 시점이 돼서 한번 사용기로 올려 봅니다.