얼마나 큰 앰프 출력이 필요할까?

How Much Amplifier Power Do I Need?

원본: http://www.crownaudio.com/how_much_power.htm

역자주: 이 문서는 파워 앰프 제조사의 기술 문서를 번역한 문서입니다. 따라서 해당 제조사에 대한 내용이 있음을 감안하시어 읽기를 부탁 드립니다. 몇몇 용어들이 정확한 의미로 번역하기 어려워서 그대로 음차를 하거나 사용한 부분이 있음을 양해해주시기 바랍니다. 그리고 구체적으로 제시 된 값들은 국내 상황과 맞지 않을 수도 있으며 실제와 차이가 날 수 있기때문에 참조만 하시기를 추천드립니다.

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제가 커피숍에서 포크 뮤직을 연주하고 있습니다. 제가 얼마만큼의 파워 앰프가 필요할까요?

저희 락 밴드가 2000석짜리 컨서트 홀에서 연주하려고 합니다. 우리는 몇 와트의 출력이 필요할까요?

제가 PA 스피커들을 몇 개 구매했습니다. 저는 이 스피커들을 태워먹지 않는 한도 내에서 최대한의 출력으로 사용하고 싶습니다. 어떤 앰프를 구매해야 할까요?

크라운 사에서 우리는 종종 비슷한 질문들을 받습니다. 이제 이 기사가 어느 정도 답변들을 제공할 수 있을 겁니다.

가장 먼저, 여러분들의 목표를 정하세요. 당신은 스피커들을 태워버리지 않고 가능한 큰 소리를 내도록 하고 싶습니까? 그렇다면 여러분이 읽어야 할 모든 것이 다음 섹션에 있습니다. 당신은 특정 공연장에서 특정 음압을 얻기 원하세요? 그렇다면 다음 섹션은 패스하고 Power vs. Application 섹션으로 넘어가세요.

How much power can my speakers handle? 내 스피커는 얼마나 큰 파워를 받을 수 있나?

당신은 해당 스피커의 데이터시트에서 이 값을 찾을 수 있습니다. 공칭 임피던스 사양을 찾아보세요. 일반적으로 2,4,8 또는 16옴정도가 될 겁니다. 다음은 Continuous Power나 Continuous Power Rating 이라고 하는 사양을 찾아 보세요. 이 값은 IEC 등급 또는 Power 용량이라고 부를 수 있습니다.

당신이 파워앰프에서 클리핑이 생기지 않도록 할 수 있다면 (리미터를 사용해서), 채널당 스피커의 continuous power(정격출력) 보다 2~4배 정도 더 큰 파워 앰프를 사용합니다. 이렇게 해서 오디오 신호에서 피크까지 3~6dB 정도의 헤드룸을 쓸 수 있게 됩니다. 스피커들은 이 정도의 짧은 피크 신호 정도(허용 입력보다 3~6dB 큰)는 받을 수 있도록 설계됩니다. 만약 당신이 클리핑으로부터 파워 앰프를 보호할 수 없다면 (다시 말하자면, 여러분이 리미터가 없거나, 시스템은 과부하가 걸리거나 피드백이 발생한다면) 파워 앰프의 용량은 스피커의 정격 출력과 같아야 합니다. 이렇게 설정하면 스피커들의 입력으로 앰프 클리핑 신호가 과부하로 발생하여 들어가더라도 스피커들이 충격을 받는 것을 방지할 수 있습니다. 이러한 경우에는 피크 신호까지의 헤드룸이 확보되지 않아서, 여러분이 디스토션을 피하고 싶다면 스피커의 최대 출력보다는 낮게 스피커를 운영해야 할 것입니다.

당신이 가벼운 댄스 음악이나 보컬을 주로 다룬 다면, 우리는 채널당 정격 출력보다 1.6배 정도의 앰프 출력을 권장합니다. 당신이 헤비메탈을 주로 다룬다면, 채널당 정격 출력보다 2.5배 정도 큰 파워 앰프를 추천합니다. 파워 앰프는 반드시 스피커의 임피던스(2,4,8,16옴)을 고려해야 합니다.만약 당신이 가벼운 댄스음악이나 보이스를 중심으로 사용한다면, 체널당 앰프 출력을 스피커의 Continuous Power rating 의 1.6배 정도를 권장한다. 만약 당신이 헤비메탈을 한다면 체널당 앰프 출력이 Continuous Power의 2.6배이다. 앰프의 파워는 반드시 스피커의 임피던스(2, 4, 8, 16오옴)와 맞아야 한다.

예를 들어 봅시다. 여러분의 스피커가 임피던스는 4옴이고, 정격 파워는 100W라고 가정합니다. 여러분이 가벼운 댄스 뮤직을 연주한다면 파워앰프의 4옴 파워는 1.6 x100W 즉, 160W의 채널당 정격 파워를 가져야 합니다. 헤비메탈 장르를 연주하기 위해서는 앰프의 4옴 파워는 2.5x100W 즉, 250W 채널당 정격 파워(continuous)를 내줄 수 있어야 합니다.

여러분이 더 큰 앰프의 출력을 사용한다면, 여러분은 이 스피커의 콘을 끝까지 밀어붙여서 스피커가 손상을 입게 할 가능성이 있습니다. 여러분이 더 작은 앰프 출력을 사용한다면 여러분은 스피커에서 더 큰 소리를 내게 하기 위해서 클리핑이 생길 때까지 앰프 볼륨을 올릴 것입니다. 클리핑 된 신호는 과열로 인해 스피커에 손상을 입힙니다. 이러한 이유로 스피커의 정격 파워의 1.6~2.5 배 정도를 항상 유지 하세요.

Power vs. Application 출력 vs 응용

이 셕션에서는 여러분이 공연장을 충분히 크고 선명한 사운드로 채우기 위해서는 얼마나 큰 파워 앰프가 필요한지에 대해 제안을 하고자 합니다. 기본적으로 더 큰 사운드 시스템과 더 큰 공간에서는 더 큰 파워가 필요로 합니다. 고감도(high sensitivity) 특성을 가진 스피커는 낮은 감도 특성의 스피커보다 앰프 파워를 덜 필요로 합니다.

아래 리스트는 몇 가지 응용사례에서 필요로 하는 파워 앰프의 전체 출력을 보여줍니다. 각 응용사례는 원하는 음압과 전형적인 스피커의 감도에 근거로 한 출력의 범위를 가지고 있습니다.

이 리스트를 적용하기 위해서, 저희는 다음의 몇 가지 가정을 만들었습니다.

• 홈 오디오를 위한 전형적인 스피커 감도는 85dB SPL / W /m (주; 1W의 앰프 출력을 스피커에 인가하고 1m 앞에서 측정했을 때 85dB SPL 음압을 얻는 감도), 작은 규모의 PA 스피커는 95dB SPL /W/m, 중간 규모의 PA 스피커는 100-105dB , 대형 PA 스피커들은 110dB 정도라고 가정 합니다.
• 권장하는 출력은 포크, 재즈, 팝 뮤직 정도의 장르에 대해서는 10dB 정도의 피크 신호를 허용합니다. 사실 최대 출력은 25dB 정도는 높아야 하지만, 아주 짧은 길이의 클리핑은 신호 정도는 들리지 않기 때문에 허용할 수 있습니다.
• 아주 세게 리미팅 되거나 컴프레싱이 되는 락 음악에 대해서는 6dB의 피크 신호를 허용하도록 출력을 권장합니다.
• 크라운사의 앰프 개발 책임자인 제널드 스탠리씨에 따르면 앰프의 정격파워와 피크 파워는 거의 같다고 합니다. 일반적으로 피크 파워는 정격파워보다 단지 1dB정도 높습니다. 그리고 피크가 지속되는 시간과 상관이 있습니다.

Total amplifier power required in various applications 다양한 환경에서 필요로 하는 총 앰프 출력

• 근거리 모니터링 : 25W – 평균 85dB SPL 음압이 필요할 때 (15dB 피크 신호 허용), 250W – 평균 95dB SPL 음압이 필요할 때 (15dB 피크 신호 허용) 주; 10dB의 음압을 얻기 위해 출력은 10배가 커져야 하는군요.
• 가정용 오디오 : 150W – 평균 85dB SPL 음압이 필요할 때 (15dB 피크 신호 허용), 1500W – 평균 95dB SPL 음압이 필요할 때 (15dB 피크 신호 허용)
• 50석짜리 커피숍에서 포크 음악을 연주하는 경우 : 25W ~ 250W
• 중간 정도 공연장이나, 클럽 또는 150~250석 규모의 교회에서 포크 음악을 연주 하는 경우 : 95 ~ 250W
• 작은 규모의 야외 축제에서 포크 음악을 연주할 때 (스피커에서 청중까지 15M 정도 거리) : 250W
• 중간 정도 공연장이나, 클럽 또는 150~250석 규모의 교회에서 팝이나 재즈 음악을 연주 하는 경우 : 250 ~ 750 W
• 2000석 규모의 컨서트 홀에서 팝이나 재즈 음악을 연주할 때 : 400~1,200W
• 중간 정도 공연장이나, 클럽 또는 150~250석 규모의 교회에서 락 음악을 연주 하는 경우 : 적어도 1,500W 이상
• 작은 규모의 야외 축제에서 락 음악을 연주할 때 (스피커에서 청중까지 15M 정도 거리) : 적어도 1,000 ~ 3,000W
• 경기장, 대공연장, 원형 공연장 등에서 락이나 헤비메탈 음악을 연주하는 경우 (스피커로부터 청중까지 30~90M 정도 거리) : 적어도 4,000 ~ 15,000W

대규모 공연장에서의 락 콘서트에서 15,000W 정도의 파워를 사용할 수 있다고 하더라도 ( 피크 신호에까지 6dB정도의 헤드룸을 확보한 상태에서), 여러분은 종종 총 80,000 ~ 400,000W를 사용하는 대규모의 음향 렌탈사의 시스템을 볼 수 있을 것입니다. 그렇게 많은 출력이 필요한 이유는 20~24dB 정도 더 높게 발생하는 피크 신호에 대해서도 어떤 클리핑도 생기지 않도록 다루기 위해서 입니다. 또한 넓은 지역을 커버하기 위해서 추가로 필요한 스피커들에게 출력을 공급하기 위해서도 필요하죠.

한 개의 스피커로 필요로 하는 이런 큰 출력을 감당할 수 없다면, 여러분은 전체 출력을 여러 개의 스피커와 여러 채널의 앰프로 분산해야 합니다. 예를 들어 여러분이 원하는 음압을 얻기 위해서는 1,000W 정도의 출력이 필요하지만, 여러분이 가지고 있는 스피커들은 250W의 정격출력만 받을 수 있다고 합시다. 여러분은 채널당 500W짜리 파워 앰프를 사용할 수 도 있을 겁니다. 각 채널에 두 개의 스피커를 병렬로 연결하세요. (주; 그러면 각 채널에 두 개씩, 하나의 앰프에 네 통의 250W짜리 스피커를 연결하게 되는군요) 그렇게 해서 각각의 스피커가 250W씩 출력을 받도록 할 수 있습니다. (여기에서는 임피던스가 달라지면 앰프의 출력이 변하는 것은 고려하지 않았고, 케이블 손실도 고려하지 않았습니다.)

주의할 점이 있습니다. 여러분이 두 개의 스피커를 병렬로 연결하게 되면, 전체 임피던스는 절반으로 줄어듭니다. 예를 들어, 두 개의 8옴 스피커들을 병렬로 연결하면 임피던스는 4옴이 됩니다. 이 경우, 앰프의 출력 사양 중에서 4옴 출력 값의 절반을 받게 됩니다. (주; 앰프의 출력은 임피던스마다 달라지게 됩니다. 데이터시트를 참조하세요)

Power Calculator

크라운사의 웹사이트에는 특정 거리에서 원하는 음압을 얻기 위해 필요한 앰프 출력을 계산해주는 계산기가 있습니다. 피크 오디오 신호에 대해 필요한 앰프에서의 헤드룸 값을 dB로 넣는 항목도 있습니다. 다음 링크를 클릭하면 크라운사의 앰프 출력을 계산하는 계산기를 찾을 수 있고 관련된 식들도 있습니다. 출력계산기

여러분이 이 계산기를 사용하기 위해서는 스피커의 감도, 피크까지의 헤드룸, 청중까지 거리와 원하는 음압 (SPL)을 알아야 합니다. 이제 각 항목들을 알아봅시다.

Sensitivity

스피커의 감도 사양은 스피커 데이터시트상에서 찾을 수 있습니다. PA스피커의 일반적인 감도는 95~110dBSPL/Watt/Meter 가 됩니다. 더 큰 스피커들은 작은 스피커들에 비해 더 높은 감도를 가지고 있으며, 고역대용 드라이버들은 저역대 드라이버들보다 더 높은 감도를 가지고 있습니다.

Peak headroom

음악은 평균레벨보다 6~25dB까지 순간적으로 커지는 피크 신호를 포함하고 있기 때문에, 파워앰프는 디스토션 없이 이러한 피크 신호를 잘 처리할 수 있도록 충분한 파워가 필요합니다.

예를 들어, 여러분이 원하는 평균 음압을 얻기 위해서 100W의 정격 출력이 필요하다면, 평균보다 순간적으로 10dB커지는 피크 신호를 다루기 위해서는 1,000W가 필요하고, 15dB 피크신호에 대해서는 3,162W가, 20dB 피크 신호에 대해서는 10,000W가 필요합니다. 분명한 것은 피크 신호는 평균 레벨의 신호에 비해 더 많은 출력이 필요하다는 점입니다. 이 계산기에서의 피크 헤드룸 항목(Peak Headroom)에는 컴프레싱이나 리미팅이 된 락 음악에 대해서는 6dB, 압축이 없는 라이브 음악에 대해서는 20~25dB 값을 넣습니다. 여러분이 순간순간 짧게 나오는 인지하지 못하는 정도의 클리핑 신호는 그냥 내보낼 수 있다면, 10~15dB 값을 넣습니다.

Listener distance from source

이 항목은 스피커에서부터 가장 먼 청중까지의 거리입니다. 여러분이 몇 개의 스피커들을 청중 쪽으로 확장해 가면서 사용한다면 (주; 딜레이 시스템을 사용한다면) 이 항목에서의 거리는 청중에서 가장 가까운 스피커부터 청중까지의 거리가 됩니다. 예를 들어 청중이 30M 정도 길게 자리잡고 있고, 스피커는 0M와 15M에 있다면 이 항목에 넣을 값은 15M가 됩니다.

여러분이 만약 이 거리를 모른다면, 아래에 있는 전형적인 값으로 적당히 넣을 수 있습니다. 단위를 미터(M)로 사용한다는 점을 기억하세요.

커피하우스 : 4.8~9.8M
작은 규모의 클럽이나 공연장: 9.8M
중간 규모의 클럽, 공연장, 교회 : 13.7M

2000석 규모의 컨서트홀 : 33.5M

작은 규모의 야외 축제 : 15.2M

경기장이나 대형 야외 공연장 : 30.5 ~ 91.4M

Desired SPL

아래 나온 값들은 다양한 장르의 음악에 대한 일반적인 음압 레벨입니다. SPL값은 느린 반응을 보여주는 C-weighting을 기준으로 측정되었습니다. 여러분은 좋은 S/N 비를 얻기 위해서 백그라운드 노이즈 보다는 적어도 10dB정도는 더 높게 출력을 내는 것이 좋습니다.

New age: 60-70 dB
Folk: 75-90 dB
Jazz: 80-95 dB
Classical: 100 dB
Pop: 90-95 dB
Rock: 95-110 dB
Heavy metal: 110 dB.

Other Considerations

여기에서 논의한 계산법은 무향실이나 실외와 같은 상황에 적용할 수 있습니다. 만약 사운드 시스템이 실내 공연장 같은 곳에서 사용된다면, 실내 잔향 때문에 통상 6dB정도 음압이 높아집니다. 여러분은 이렇게 증폭된 값을 여분의 헤드룸으로 사용할 수 있습니다.

여러분이 피크 신호에 대해 1000W 정도의 출력이 필요하고 가지고 있는 스피커는 250W정도의 정격 출력을 받을 수 있다고 가정해 봅시다. 보통 스피커는 자신이 받을 수 있는 정격출력에 비해서 4배 정도의 피크 출력을 받을 수 있습니다. (주; 여기에서 출력을 받을! 수 있다고 번역한 점을 유의해서 보세요. 자신이 낼 수 있는 출력 음압이 아니라 받을 수 있는 앰프의 출력 신호를 의미합니다.) 따라서 이 스피커는 아마 1000W 정도의 피크 출력을 받을 수 있을 겁니다. 이는 여러분이 1000W 출력짜리 앰프를 이 스피커를 구동하는데 쓸 수 있다는 의미입니다. – 단, 그 출력이 피크 신호일 때만 나오고, 스피커를 항상 1000W의 출력에 쓰지 않는 동안만입니다. 달리 말하자면, 앰프를 클립이 생길 때까지 계속 올리지 마세요.

여러분의 사운드 시스템이 액티브 크로스오버를 쓰고 각 스피커 드라이버마다 개별 채널을 쓴다면 어떨까요? 그렇다면 위의 계산기를 개별 드라이버 타입에 맞게 따로 계산하세요. 3웨이 시스템을 사용한다고 합시다. 그러면 서브와 중역, 고역대의 세 개의 드라이버에 대해 따로 필요한 출력을 계산합니다. 세 타입의 드라이버 모두 같은 거리에서 동일한 음압을 내야할겁니다. 주의할 점은 혼로딩 타입의 드라이버들은 통상 서브우퍼보다 더 높은 감도를 가지는 경향이 있기 때문에, 같은 음압을 내기 위해서는 우퍼보다 더 적은 출력으로도 충분합니다.

사운드시스템이 관객 좌석으로 펼쳐지는 여러 개의 스피커들을 가지고 있다고 합시다. 30m마다 딜레이 시스템으로 스피커 클러스터들이 계속 있는 야외 페스티벌의 경우, 혹은 천정에 배치된 스피커들의 조합 같은 경우를 예로 들어 봅시다. 이런 경우는 각각의 근접한 스피커 클러스터나 천정 스피커마다 필요한 출력을 계산해서 적용합니다.

Crown Amplifier Selection Guide (rated by total power)

여러분이 얼마나 파워가 필요한지 알고 나면, 아래 목록에서 크라운사의 앰프들 중 적당한 제품을 고를 수 있습니다. 이 리스트에 보면 중복되는 제품들이 있는데 이런 제품들은 부하 임피던스에 따라 낼 수 있는 출력이 달라지기 때문입니다.

여러분은 사용하는 분야가 더 넓어질 것을 대비해서 지금 필요로 하는 것보다 더 큰 출력의 앰프를 골라야 할 겁니다. 사실 필요로 하는 것보다 좀더 큰 앰프를 선택하는 게 지혜로운데, 왜냐하면 시스템이 너무 크다면 여러분은 항상 앰프의 출력을 줄일 수 있지만, 시스템의 너무 조용하면 여러분은 최대 값 이상으로 출력을 키울 수는 없기 때문입니다.

Total power (both channels combined)

25-50 W: D-45
50-100 W: 180A, 180MA, D-75A
100-200 W: 280A, 280MA, CP660
200-400 W: 1160A, 1160MA, CP660, CTs 600, XLS 202
400-800 W: CE 1000, CE 2000, CH1, CL1, CTs 600, CTs 1200, K1, MA-602, MA-1202, SR II, XLS 202, XLS 402, XLS 602
800-1,000 W: CE 1000, CE 2000, CH1, CH2, CL2, CTs 4200, K1, MA-1202, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700 
1,000-1,500 W: CE 1000, CE 2000TX, CE 4000, CH2, CH4, CL1, CL2, CL4, CTs 1200, CTs 2000, CTs 3000, CTs 4200, CTs 8200, K1, K2, MA-1202, MA-2402, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700, Xs900, Xs1200
1,500-5,000 W: CE 4000, CH4, CL2, CL4, CTs 2000, CTs 3000, CTs 8200, I-T4000, I-T6000, K2, MA-3600VZ, MA-5002VZ, SR I, XLS 602, Xs700, Xs900, Xs1200
4,000-8,000 W: I-T6000, I-T8000, MA-5002VZ

여러분은 이 기사에 있는 도구와 조언들로 음악이나 공연장의 종류에 따른 정확한 출력을 가진 파워 앰프를 구매하거나 권장할 수 있게 되어야만 합니다.

References:

Bradford Benn, Business Development Manager at Crown International.

Don & Carolyn Davis, Sound System Engineering, second edition. Howard W. Sams & Co., 1987, pp. 273-275.

John Eargle, JBL Professional Sound System Design Manual 1999 Edition (from www.jblpro.com)

David L. Glass, Tech Support Specialist at Crown International.

JBL, Speaker Power Requirements. From www.jblpro.com.

Chuck McGregor, How Big an Amplifier Do I Need for a Loudspeaker?, www.live-audio.com/studyhall/watts.html.

Brad Nelson, Six and a Half Steps to Proper Amplifier Size, Syn Aud Con Newsletter (Vol. 27, No. 1, Winter 1999). In that same issue, Pat Brown wrote an article on amplifier power calculation. Brad Nelsons article was republished as The Right Call in the Sept 2000 Sound & Video Contractor magazine.

Gerald Stanley, Senior Vice President of Research & Development at Crown International.

Syn Aud Con mail list. Special thanks to Pat Brown and Brad Nelson.

Chris Vice, calculator Javascript programming

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Translated By YunSong Sim

Blog : soundoflife.tistory.com

Website : www.hajuso.com ( 하나님이 주신 소리)