컨텐츠 바로가기

앰프의 측정치가 모든 것을 알려줄 수 있을까? 2. IMD

http://romantica.egloos.com/2220541

오디오공학자들이 발견한 새로운 지표는 IMD Inter-Modulation Distortion 이라는 것이었습니다. 그러면 IMD와 이전의 THD는 어떻게 다른 지 알아봅시다.

 

THD Total Harmonic Distortion의 약자로 기준주파수(통상 1kHz)를 넣었을 때 이 신호의 배음들이, 그러니까 기준주파수에 비해서는 잡음인 셈이죠, 얼마나 나오는 가를 잰 것입니다.  그 값은 (각각 배음들의 세기의 제곱의 합)/ 기준주파수 세기의 합 으로 정의됩니다. 여기서 왜 제곱으로 계산을 하는가에 대해서는 통계나 혹은 제곱근사법을 조금이라도 배우신 분은 아실 것이나 모르시는 분들은 그냥 저렇게 약속하는구나 하고 넘어가셔도 됩니다.

THD+N이라는 말도 쓰이는데 이것은 N, 즉 노이즈 성분도 합한 것입니다.

 

분모는 기준주파수와 다른 소리들의 총합이므로 분모가 작을수록 즉 THD는 낮은 수치일수록 우수한 앰프임을 볼 수 있겠죠. 문제는 총합을 보여줄 뿐 각각의 배음들이 어떻게 음질에 영향을 보여주지 못할 뿐 아니라, THD 1kHz 주파수에 대해서만 측정한다는 것입니다.

 

음악신호는 1kHz대역에서만 생성되는 것이 아니라 가청주파수 대역 전체에서 복잡 다단하게 나타납니다. 따라서 THD가 음악신호의 증폭의 정성적인 면을 나타내는 데는 아주 미미할 뿐입니다.

 

물론 20Hz에서 20kHz라는 모든 구역에서 THD를 잰다면 더 많은 것을 알려줄 수는 있겠죠. 이는 Audio Precision이라는 장비에 의해 가능한데, 스테레오파일에서는 리뷰된 제품들에 대해 이 측정치를 제공하고 있습니다. (단 샘 텔릭이 리뷰한 제품에는 이 측정치가 제공되지 않습니다.) 1kHz 신호 달랑 하나에서 THD를 잰 것과 20Hz~20kHz 가청주파수 대역 전체에서 잰 것, 어느 쪽이 더 많은 것을 알려줄까요? 그리고 두 측정치가 알려주는 차이는 얼마나 클까요?  

 

THD는 주파수에 따라 변할 뿐 아니라 앰프의 출력의 크기에 따라서도 변합니다. 어떤 앰프는 클리핑 직전까지 THD가 낮아지는 경우도 있고 그냥 일정한 경우도 있습니다.

 

자 그럼 IMD는 무엇일까요. 두 개의 가까운 주파수를 동시에 울린 뒤 이 두 개의 원래 주파수와 다른 주파수가 얼마나 생성되는 지를 보는 측정치가 바로 IMD입니다.

 

앞 글에서 선형이란 말이 나왔는데 재생주파수가 평평하면(선모양이면) 선형인 것으로 잘 못 아시는 분도 계시더군요. 앰프의 특성이 선형적이라는 말은 입력이 들어가면 들어간 입력이 그대로 나오는 것이고 입력1 + 입력 2 면 입력 1+ 입력 2꼴로 나오는 것입니다. 만일 선형적으로 증폭된다는 말을 쓴다면 입력1이 출력 1꼴로 증폭이 되고 입력2가 출력 2꼴로 증폭이 될 때에는 입력 1 + 입력 2 가 들어갔을 때 출력 1 + 출력 2 로 출력이 되는 것이 선형적으로 증폭이 된다고 말합니다.

 

IMD에 대해 비유를 들어 조금 더 쉽게 설명해 봅니다.

 

여기 두 가수가 있습니다. 한 사람은 소프라노 이고 한 사람은 테너입니다. 각 각에게 노래를 부르게 했을 때 두 사람의 목소리가 아닌 다른 소리가 나온다면 그것을 가지고 IMD 수치가 높다 (혹은 나쁘다)라고 할 수 있습니다. 실제 연주에서 소프라노와 테너에게 노래를 시켰는데 메쪼와 베이스의 소리가 나올 리는 없겠지요.

 

하지만 물질(자연)은 다릅니다. 물질은 각각 고유의 진동수를 가지고 있을 뿐 아니라, 선형성 즉 들어간 것이 그대로 나오는 성질을 가지고 있지 않습니다. 어떻게든 그 물질의 성질로 출력이 변형되어 나옵니다.

 

앰프로서 좋은 성능을 가지려면 들어간 입력의 파형의 모양이 그대로 출력의 파형으로 유지되어야 합니다. 그렇지만 IMD를 재어보면 그렇지 않다는 것을 알 수 있습니다. 입력된 서로 다른 주파수는 두 주파수의 차이에 해당하는 주파수가 원래 입력된 주파수와의 조합으로 출력에 나타납니다. 입력신호에 충실한 복사기능을 하는 앰프가 얼마나 어려운 것인가를 말해주는 측정치입니다.

 

단일 주파수를 충실하게 복사하는 것은 상대적으로 아주 많이 쉽습니다. 하지만 10옥타브에 이르는 가청주파수 전체를 선형적으로 복사하고 증폭하는 일은 극히 어려운 일입니다.

 

IMD의 측정으로 인해 과학자들은 최소한 “IMD가 낮은 앰프가 그렇지 못한 앰프보다 더 나은 소리를 들려준다라는 것을 알게 된 것입니다. 토론에서도 주제와 벗어난 딴소리를 하는 것이 해악을 주듯이 오디오앰프에서도 딴소리하는 앰프가 나쁜 것임을 알려주는 것이죠.

 

*질문이 나왔으니 다음에는 크로스톡에 대해서 말씀드리죠*

 

*별아저씨*


덧글|덧글 쓰기|신고