스피커 콘 분할진동이란 무엇인가?

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스피커 콘 분할진동이란 무엇인가?

 

벌떡님 덕택에 브레이크업이 분할진동이라는 것을 알게되었는데 리뷰들을 읽어보면 브레이크업 포인트, 즉 분할진동 포인트라는 말이 종종 나옵니다. 클리펠은 매지코에서도 쓰는 장비입니다. 원문 출처는 다음과 같습니다: https://engineeryoursound.com/what-is-speaker-cone-breakup-explained/

What Is Speaker Cone Breakup? (Explained) - Loudspeaker & Acoustic Engineering Design

 

 

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스피커 콘 분할진동이란 무엇인가?

 

콘 분할진동은 모든 스피커 설계자가 반드시 해결해야 하는 현상입니다. 저는 콘 분할진동을 스피커 청취 대역 밖으로 "이동"시키거나 콘 분할진동을 완화하거나 제어하기 위해 수십 가지 엔지니어링 아이디어를 시도하는 데 많은 시간을 보냈습니다.

콘 분할진동은 콘의 움직임이 피스톤 운동(위아래로 균일한 움직임)에서 콘 면의 여러 부분이 독립적으로 움직이는 불규칙한 움직임으로 바뀔 때 발생합니다.

완벽한 세상에서 스피커 콘의 이상적인 움직임은 피스톤 형입니다. 즉, 스피커의 콘 구성 요소는 균일하고 하나의 몸체처럼 움직이는 것입니다.

현실에서는 저역에서 고역까지 주파수 범위를 이동하면서 콘의 동작이 더 이상 피스톤 형이 아닌 특정 공진 주파수 지점에 도달하게 됩니다. 이 지점에서 콘 분할진동을 볼 수 있습니다.

이 글에서는 스피커 설계 경험을 통해 배운 내용을 공유하면서 콘 분할진동에 대해 자세히 다룰 것입니다.

다음에 대해 다루겠습니다:

· 스피커에서 콘은 어떤 역할을 하는가?

· 피스톤 형 콘은 무엇을 의미하는가?

· 스피커 콘 분할진동이란 무엇인가?

· 스피커 콘 분할진동은 어떻게 측정하는가?

· 콘 분할진동이란 좋은 것인가 나쁜 것인가?

· 스피커 콘 분할진동이 소리에 영향을 주는가?

 

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스피커에서 콘은 어떤 역할을 하는가?

콘 분할진동이 정확히 무엇이고 어떻게 생겼는지 알아보기 전에 스피커의 콘이 어떤 역할을 하는지 다시 한번 살펴봅시다.

스피커의 콘은 입력 신호의 주파수에 따라 진동합니다. 스피커 콘 면과 접촉하는 공기 분자는 콘의 움직임에 의해 여기(勵起, excite)됩니다. 그 결과 음파가 발생하여 우리가 듣는 소리로 귀에 전달됩니다.

콘이 움직이는 방식이 우리가 듣는 소리에 영향을 미치기 때문에 콘 분할진동에 대해 논의하기 전에 이를 시각화하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

콘의 면이 피스톤 형의 위아래 움직임과 함께 균일한 몸체로 움직이면 공기를 일관되게 움직이고 음파가 공기를 통해 아름답게 이동하여 "좋은" 소리를 들을 수 있습니다.

콘의 면이 불규칙하게 움직이면 공기가 불규칙하게 여기됩니다. 이렇게 하면 위상이 맞지 않는 음파가 발생하고 서로 상쇄됩니다. 이것은 그렇게 좋은 소리가 아닙니다.

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피스톤 형 콘은 무엇을 의미하는가?

콘 분할진동에 대해 자세히 알아보기 전에 스피커에서 "피스톤 형"이 무엇을 의미하는지 아는 것이 중요합니다.

스피커 콘이 피스톤 형이라는 것은 피스톤의 움직임처럼 스피커 콘이 일관되게 위아래로 움직이는 것을 말합니다.

피스톤 운동은 좋은 것입니다. 완벽한 세계에서는 콘이 전체 주파수 대역에서 피스톤 운동을 하겠지만, 현실은 그렇지 않습니다.

저역에서는 스피커의 피스톤 운동이 매우 쉽게 이루어집니다. 그러나 중역과 고역으로 이동하면 더 높은 주파수의 짧은 파장으로 인해 문제가 발생할 수 있습니다. 콘 디자인 및 콘 재질과 같은 요인에 따라 달라지는 특정 지점에서 콘의 움직임은 더 이상 피스톤 형이 아니게 됩니다.

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스피커 콘 분할진동이란 무엇인가?

스피커 콘 분할진동은 특정 주파수에서 발생하며, 이 지점에서 콘이 불규칙하게 공명합니다. 피스톤 운동 대신 콘 면이 콘 면의 다른 부분과 위상이 일치하지 않게 움직입니다.

스피커 콘의 속도가 빠르기 때문에 콘 분할진동을 물리적으로 볼 수 있는 것은 아니지만, 콘 분할진동을 볼 수 있는 우퍼 콘을 찾으면 특정 주파수에서 콘이 왜곡되는 것을 볼 수 있습니다.

이는 콘의 한 부분이 나머지 부분과 동기화되지 않고 움직이면서 콘에 국부적인 '범프'가 생기는 것으로 나타날 수 있습니다.

대부분의 스피커 설계자는 스피커의 지정된 주파수 대역을 벗어나면 콘이 분할진동이 일어나도록 설계하기 때문에 이러한 현상을 발견하기는 매우 드뭅니다.

다음 이미지는 콘 분할진동을 보여줍니다. 이것은 스피커 콘의 단면도입니다.

아래 이미지는 콘 분할진동과 콘 면의 여러 부분이 위상을 벗어나는 것을 보여줍니다.

이미지 제공: 클리펠

 

스피커 콘 분할진동은 어떻게 측정하는가?

전문 스피커 디자이너는 레이저 스캐닝 장비(예: 클리펠 스캐닝 진동계(SCN))를 사용하여 콘 분할진동을 측정합니다.

 

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이미지 제공: 클리펠

 

매우 정밀하고 정확한 스캐닝 진동계(SCN)는 콘, 진동판, 패널 및 인클로저와 같은 다양한 물체의 기계적 진동과 형상 데이터를 정확하게 캡처할 수 있는 비접촉식 측정 장치입니다.

3개의 액추에이터(회전식 1개, 선형 2개)가 장착된 이 장치는 레이저 변위 센서를 사용하여 사용자가 지정한 영역 위로 섬세하게 움직입니다.

각 측정 지점에서 적절한 스펙트럼 분해능에 도달하는 자극이 가해지면 트랜스듀서가 활성화됩니다.

다음 이미지는 이 기계가 생성할 수 있는 데이터 유형을 보여줍니다. 다음 예에서는 레이저로 스캔한 원뿔 표면의 3D 생성 이미지를 포함하여 측정된 콘의 단면을 볼 수 있습니다. 이 예는 3046Hz에서 진동을 보여줍니다.

 

이미지 제공: 클리펠

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클리펠 시스템이 스피커 콘의 동작을 디버깅하고 시각적으로 검사하는 데 얼마나 강력한지 확인할 수 있습니다. 클리펠 및 클리펠의 기타 스피커 진단 시스템에 대해 자세히 알아보려면 이 웹 사이트를 방문하십시오.

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콘 분할진동이란 좋은 것인가 나쁜 것인가?

모든 콘 분할진동이 나쁜 것은 아닙니다. 특정 주파수에서 부스트를 제공하기 위해 스피커 설계에 콘 분할진동을 고려할 수 있습니다.

결국 콘은 공진 주파수에 반응하는 것일 뿐입니다. 공진 주파수는 콘이 더 큰 속도로 진동하는 특정 주파수입니다.

콘이 공진하는 주파수는 콘의 질량과 콘의 물리적 디자인, 즉 크기와 모양에 따라 달라집니다.

모든 물리적 물체에는 공진 주파수가 있습니다. 콘은 공진 주파수에서 더 큰 속도로 진동하므로 해당 지점에서 음량을 높일 수 있습니다.

스피커 설계자는 이 부스트를 활용하여 다음과 같이 할 수 있습니다:

1. 스피커의 청취 대역 밖에 위치

2. 스피커의 크로스오버 지점에 위치

크로스오버 주파수에서 스피커 출력을 부스트하면 스피커 SPL(출력)을 크게 유지하여 크로스오버에서 더 부드럽게 전환할 수 있습니다.

물론 이 작업에는 스피커 디자이너의 기술과 설계에 대한 높은 이해도가 필요합니다.

 

스피커 콘 분할진동이 소리에 영향을 주는가?

스피커 콘 분할진동은 소리에 영향을 미칩니다. 스피커 콘 면이 불규칙하게 움직이기 때문에 주변 공기가 불규칙하게 움직여 음질이 떨어집니다.

스피커 콘 분할진동을 설계에 고려하지 않고 스피커의 권장 대역을 벗어난 크로스오버 주파수 또는 그 이상에 배치하면 청취자가 이를 듣게 됩니다.

 

 

결론

스피커 콘 분할진동은 올바르게 설계하면 유리하게 사용할 수 있는 현상이지만, 스피커의 권장 주파수 범위를 벗어나지 않는 범위에서 콘 분할진동을 유지하는 것이 가장 좋습니다.

숙련된 스피커 디자이너의 세심한 배려와 주의를 기울이면 스피커 콘이 전체 권장 작동 범위에서 피스톤 상태를 유지할 수 있습니다.

이것이 음질에 어떤 영향을 미치는지 이해함으로써 우리는 성능과 수명 측면에서 좋은 스피커의 조건이 무엇인지에 대한 지식을 갖춘 소비자가 됩니다.