DSP가 내장된 크라운 파워앰프에서 밴드패스 필터의 게인을 설정하는 방법

DSP가 내장된 크라운 파워앰프에서 밴드패스 필터의 게인을 설정하는 방법

 

By Mark Balley (JBL Professional) and Bruce Bartlett (Crown International)

역자 서문 : 근래 중대형 시스템에서, 실은 소규모 시스템에서도 시그널프로세서를 통한 투웨이/쓰리웨이 이상으로 신호를 나누어 구동하는 경우가 대단히 많아지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 이렇게 나뉘는 신호가 어떤 것을 의미하고 각종 측정 장비에서 보이는 레벨이 무엇인가를 정확히 이해하는데에는 여전히 어려움이 있고 때론 이에 대한 이해 부족으로 잘못 설정하거나 잘못 측정하는 경우도 볼 수 있습니다. 이에 파워앰프 제조사의 메인스트림 업체 중 하나인 크라운사(http://www.crownaudio.com)에서 당사의 DSP 내장 앰프의 설정을 설명하는 문서를 이해함으로 이러한 신호를 옥타브 대역으로 나누었을 때의 신호 크기에 대한 이해를 해볼 수 있을 것으로 사료되어 번역하였습니다. 따라서 이 문서의 모든 내용은 앰프의 레벨 설정을 위한 주파수 대역의 게인 설정임을 이해하시고 읽어주시길 바랍니다.

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일반적인 시스템에서는 오디오 신호의 전체 주파수 대역은 외장 시그널프로세서 장비(밴드패스 필터 기능)에 의해 둘,셋 또는 네 개의 대역으로 나뉘어지게 됩니다. 이렇게 제한된 대역의 신호는 각각의 파워 앰프로 보내어지게 되고, 각 앰프는 이렇게 필터링된 신호를 받아서 증폭한 다음 스피커로 증폭된 신호를 내보내게 됩니다. 이러한 종류의 시그널프로세서(밴드패스 필터)는 파워앰프의 외부에 존재하게 되는 거죠.

그에 반해 크라운 사의 몇몇 제품은 파워앰프 내부에 이러한 기능을 하는 DSP 필터를 갖추고 있습니다. 이러한 제품군에는 PIP-USP3와 PIP-USP3/CN같은 옵션 카드를 내장한 I-TECH 파워앰프와 CTs 시리즈의 파워앰프 들이 있습니다.

DSP가 내장된 파워앰프는 외장 시그널프로세서 장비를 사용하는 시스템에 비해 다른 밴드패스 게인을 필요로 합니다. 이 문서는 이러한 내장DSP를 갖춘 파워앰프에서의 각 밴드패스 대역에 필요한 게인을 어떻게 설정할지를 설명하고 있습니다.

먼저 우리는 전대역(풀밴드) 스펙트럼과 옥타브밴드 스펙트럼에서의 레벨 차이를 살펴보고자 합니다.

Octave Band and Broadband Levels

아래의 핑크 노이즈에 대한 RTA에서의 스펙트럼 표시 화면을 고려해봅니다. 이 화면에서는 총 8개의 대역으로 나뉘어져 있음을 볼 수 있네요. 그리고 각각의 대역에서의 레벨은 모두 90dB SPL을 나타내고 있습니다.

동일한 핑크 노이즈 소스를 가지고 전대역에 대한 음압 레벨을 측정하면 (unweighted, Linear로 측정) 측정 값은 얼마가 될까요? 정답은 90dB가 아니라 99dB입니다. 어떻게 이렇게 되는 지 살펴봅시다.

각각의 옥타브 대역에서 그 대역만 측정을 해면 음압레벨은 90dB가 됩니다.

우리가 이 옥타브 대역을 두배씩 추가하면 그때마다 3dB씩 음압이 증가합니다.

아래 그림에서 두개의 대역에 신호가 있기 때문에 93dB를 보여줄겁니다.

네개의 밴드가 모이면 이젠 96dB가 되겠죠.

8개 밴드에서 모두 신호가 나온다면 99dB가 될겁니다.

내장DSP 타입의 파워앰프에서 각 대역의 레벨 조절하기

앞서 설명한 현상을 이해하고나면 우리는 이제 각 대역에 대한 설정값을 줄 준비가 됩니다. 이제 I-tech 앰프에 10개의 옥타브 밴드를 가진 전대역 핑크 노이즈 신호를 넣습니다. 그리고 파워앰프가 최대 출력보다 10dB 낮은 신호를 내도록 맞추어 신호를 올립니다. 이 상태에서 이 정도의 신호 레벨이 음압레벨에서 100dB 정도를 만들어 낸다고 가정합니다.

이제 우리는 내장 DSP의 대역필터를 사용해서 63Hz 대역을 제외하고 나머지 대역은 모두 제거하도록 설정한다고 합시다. (서브우퍼에 사용할 수 있겠지요). 이제 음압레벨은 90dB이 됩니다. 그러면 우리는 앰프 출력에서 10dB를 잃어버린건가요? 그렇지 않습니다. 이 앰프는 여전히 대역 필터를 쓰던지 그렇지 않던지 간에 63Hz 주파수 대역에서 여전히 동일한 출력을 내주고 있습니다. 그렇지만 음압측정기에서는 더 낮게 읽히게 되는데 이는 이 오디오 신호가 좁은 대역에만 존재하기 때문입니다. 따라서 서브우퍼에서 100dB의 음압을 얻으려면, DSP 소프트웨어에서 이 밴드의 게인을 10dB 높게 올려주어야 합니다.

만약 서브우퍼가 두개의 옥타브 대역을 사용한다면, 이땐 앞서 한대역을 쓸 때 읽었던 90dB가 아니라 93dB(2배)를 나타내게 됩니다. 이제 필터가 적용되기 전(전대역신호)에 읽었던 값보다 7dB가 낮군요. 이제 서브우퍼에서 100dB SPL 음압을 얻기 위해서는 DSP에서 이 두 대역에서 게인을 7dB씩 추가해 줄 필요가 있겠습니다.

IQwic 소프트웨어가 앰프에 내장된 DSP 파트에서 발생하게 되는 이러한 손실을 보정할 수 있도록 해줍니다. 아래 그림들에서 보는 것처럼 상단 그림에서는 고역패스 필터 설정을, 하단 그림에서는 저역패스 필터 설정을 할 수 있도록 해줍니다.

이 두그림에서 저역/고역 패스 필터의 응답특성은 검정색 원으로 표시되고, 이 대역 필터들의 게인은 빨강색 원으로 표시되어 있습니다. 두 대역에 적용된 5dB를 더해보면 전체 10dB 게인이 추가 되었음을 알 수 있습니다.

중요1 : 패스밴드에서 올리고자 하는 게인값을 얻기 위해서는, 각 필터(고역/저역)에 절반값을 적용합니다. 예를 들어 전체 4dB를 올리고자 한다면, 저역과 고역 필터의 설정에서 각각 2dB씩 올려줍니다.

중요2: 밴드패스 필터에 게인을 적용한 후에는 앰프 출력단에서 클리핑이 발생하는 걸 방지하기 위해 입력 신호를 줄여줄 필요가 있을 겁니다.

아래에 기술된 값들은 입력 신호의 필터링에 대한 보정을 위해 필터에서 필요한 게인입니다. 이 값들은 밴드패스 필터링 외에는 다른 EQ는 사용하지 않는 것을 가정한 것입니다. 만약 여러분이 EQ에서 어떤 밴드에서 커팅값을 적용한다면 아래 값에 추가로 더 보정을 해주어야 할 것입니다. 만약 EQ에서 부스팅을 한다면 아래 값보다 더 줄여서 보정을 해주어야겠지요..

2-way system (LF/HF)     :     3dB (저역/고역에서 각 1.5dB)

3-way system (LF/MF/HF) :     5dB (저역/고역에서 각 2.5dB)

Subwoofer(VLF)         :     8dB (저역/고역에서 각 4dB)

이 값들은 상황에 따라 다양하게 바뀔 수 있어서, 단지 가이드 정도로 사용할 수 있습니다.

여러분이 DSP가 내장된 앰프를 사용할 때는 이 문서에서 기술한 바와 같은 밴드패스 필터 레벨을 설정하세요. 그러면 항상 최상의 결과를 얻게 될겁니다.

원본 : http://www.crownaudio.com/media/pdf/apps/The%20Missing%20dB.pdf

Translated by YUNSONG SIM (WAVE SIM) / 2014.07.07

BLOG : soundoflife.tistory.com

WEB site : www.hajuso.com