좋은 오디오와 스피커 두번째 글(진공관 오디오와 트랜지스터 오디오 그리고 헤드폰과 스피커의 차이)

저번 글에서는 오디오의 스펙을 가르는 객관적인 지표들

그러니까 신호대비잡음비라던가 전고조파 왜율이라던가 다이내믹레인지와 같은 지표와 용어들

그리고 음원의 종류에 대해서 간략하게(...?) 다루었습니다.

이번에는 진공관 오디오와 트랜지스터 오디오의 차이점과 장단점

그리고 헤드폰으로 든는 음악(이어폰 포함)과 스피커로 듣는 음악 사이에 어떤 차이점이 있는지를

역시 간략하게(...?) 다루고자 합니다.

진공관이란 무엇이고 트랜지스터란 무엇인가

반도체 라는 용어는 다들 아실겁니다.

반도체는 도체와 부도체 사이에 있는 존재라는 뜻이죠

무슨말이냐

특정 방향 또는 조건에서만 전류가 흐른다는 뜻입니다.

반도체는 n 형 반도체가 있고 p 형 반도체가 있는데요

이것은 일반적으로 트랜지스터 소자를 비롯한 우리가 알고 있는 모든 칩셋 형태의 반도체 회로에 해당하는 이야기 입니다.

쉽게 말해서 전류가 흐르는 방향과 조건이 서로 다른경우 입니다.

이 서로 다른 전류의 흐름의 방향성이 각각 기계어의 0 과 1이 됩니다.

보다 더 쉽게 이야기 하자면 n 형 반도체로 전류가 흐를 때가 0 이라면

p 형 반도체로 전류가 흐를 때는 1 이 되는겁니다.

진공관은 하나의 소자가 두가지의 반도체 기능을 모두 수행 할 수 있죠

다만 출력 자체 임피던스가 높아서 일반 스피커에 곧바로 연결하기가 곤란한 유닛도 있습니다.

사실 위와 같은 단순한 설명은 실제 반도체 이론이 이야기하고자 하는 내용과는

상당부분이 다르고 또 지나치게 단순화된 이야기 이지만

우리같은 오디오 매니아들이 굳이 반도체 이론을 시시콜콜 자세하게 알아야 할 필요는 없습니다.

때문에 저렇게 단순한 설명을 한 것입니다.

모든 트랜지스터 소자들은 전부 n 반도체와 p 반도체의 결합으로 이루어져 있고

pnp 형과 npn 형 등 여러가지 종류를 가지게 됩니다.

많은 진공관 오디오 제작자들이 바로 이러한 구조적인 문제를 가리켜서 다음과 같이 표현합니다.

트랜지스터 오디오를 열병식에 비유하자면

한 병사는 오른손만 움직이고 다른 병사는 왼손만을 움직이며 행진하는 모습과 같다.

그러나 진공관 오디오는 모든 병사 개개인이 왼손과 오른손을 모두 사용한다.

라구요

뭐 아주 틀린말은 아닙니다만

눈에 보이는 병사들의 움직임과

우리가 감각으로 듣고 구분할 수 없는 전자 회로상의 전기의 움직임은 사실 다릅니다.

개인적인 소견입니다만 위의 이야기는 아무런 의미가 없는 허무맹랑한 이야기 입니다.

트랜지스터 반도체의 전기 회로상의 전자의 움직임과

진공관 소자의 전기 회로상의 전자의 움직임을 청감상의 차이로 구분한다는 소리는 웃기지도 않는 이야기 입니다.

두가지 회로 모두 표현 할 수 있는 신호는 오직 두가지 0 과 1 뿐입니다.

혹시 요즘 나오는 디지털 TV  화면 보시면서 같은 디지털인 컴퓨터 모니터 보시면서 화질 차이 느끼십니까?

같은 해상도에서는 디지털 TV 화면이나 컴퓨터 모니터 화면이나 거기서 거기입니다.

프린터로 넘어가도 역시 프린터도 해상도가 정해져 있습니다.

아예 필름부터 아날로그를 쓰지 않는 이상 아날로그매체인 사진으로 출력된 화면이나

모니터상의 화면이나 차이가 있을 수 없죠

차이가 있다면 잉크의 발색과 화면상의 발색이 다른정도 입니다.

프린터 잉크라고 해서 화면상의 픽셀보다 더 정교하지 않다는 말입니다.

그리고 그것은 오디오에도 적용되는 문제입니다.

그럼 트랜지스터 오디오나 진공관이나 차이가 없는것 아니냐

그렇지는 않습니다.

분명한 차이가 있습니다.

이전 글에서 이야기했던 전고조파 왜율 그러니까 THD 에서 차이가 납니다.

앞서 말한 잉크와 픽셀의 차이에 해당합니다만.

전고조파 왜율이라는것은 전자 회로가 소리신호를 전류신호로 출력하는 과정에서 고조파의 왜곡이 발생하는것을 말합니다.

쉽게 이야기 하자면 원음 소스가 1차 신호라면 2차 3차 4차 5차 하는식으로 변형된 주파수가 별도로 발생하는것을 말합니다.

(이것은 앰프가 전류를 증폭하는 메커니즘이 수열의 수학적 함수관계를 이용한 회로의 구성을 바탕으로 전류를 중첩 증폭시키는 원리에서 기인하는 것입니다.)

진공관 오디오의 THD 수치는 제법 높습니다 1% 아래가 거의 없습니다.

하지만 이 고조파 왜곡 주파수가 모두 짝수차 왜곡 주파수 입니다.

1차 본래 소리 신호와 2차 4차 6차의 짝수차 고조파들은 모두 화음입니다.

무슨말이냐

노이즈에 해당하는 모든 신호들이 듣기에 거슬리지 않는 화음으로 들려와서

사실상 노이즈나 왜곡을 느낄 수가 없는 신호가 출력된다는 것입니다.

물론 원음과는 명백히 청감상의 차이가 있지만 그게 듣기에 거슬리지 않는 고유의 특색을 가지는 소리로 들리게 된다는 것입니다.

그래서 사람들이 진공관 진공관 추켜세우며 희소가치와 터무니없는 가격에도 불구하고 그 소리에 매료되는 것이죠

이른바 발색의 차이에 해당하는 부분입니다.

물감이라는 소재와 화면상의 픽셀이라는 발광 다이오드라는 소재의 차이 말입니다.

반면에 트랜지스터 오디오의 THD 는 모두 홀수파 입니다.

솔직히 말씀드려서 저도 왜 이런 차이가 발생하는지 까지는 모릅니다.

하지만 컴퓨터 측정자료가 거짓을 말하는것은 아니므로 실제로 이러한 차이가 있다는것은 분명합니다.

문제는 홀수파 고조파왜곡은 모두 원음과 불협화음을 이룬다는겁니다.

명명백백한 노이즈로 청감시에 거슬리는 부분을 만들어낸다는 것입니다.

하지만 걱정하지 마세요

요즘은 휴대용 DAP 조차도  THD 수치가 소숫점으로 세자릿수 아래로 내려가기 때문에 그걸 듣고 구분한다는것은 거의 불가능한 이야기니까요

단 진공관 오디오와 같은 화음을 이루는 별도의 소리신호가 없기 때문에 여전히 두가지 오디오 제품은 명백히 청감상에 차이가 있습니다.

물론 원음에 보다 더 근접하는것은 명백히 트랜지스터 오디오 입니다.

듣기에 더 좋은것이 무엇인지는 취향의 차이라고밖에는 말 못하겠습니다.

보통 기타를 사용하시는분들은 진공관의 추가적인 고조파 왜곡의 음향을 보다 더 선호하신다고 합니다.

반면에 저음의 베이스를 사용하시는 뮤지션분들은 트랜지스터 오디오를 선호하신다고 하시더군요

분명히 말씀드립니다만,

1% 이상의 왜곡과 소숫점 세자릿수 아래의 왜곡은 분명한 청감상의 차이를 만들어냅니다.

두가지 오디오 중에 어느 오디오가 더 신호잡음대비값이 높으냐

비싼게 더 높습니다 ㅎ

다만 같은 측정값에서는 진공관이 압도적으로 비싸지요

또다른 진공관 오디오와 트랜지스터 오디오의 차이점중에 하나가 바로 위에 잠깐 이야기했던 임피던스 문제인데요

결론만 말씀드립니다.

교류전류에서 출력부와 저항부의 임피던스가 일치하지 않는다면 그 회로에는 전류가 흐르지 않습니다.

일부 잘못된 전자공학 지식을 가지고 계신분들은 트랜지스터 오디오의 임피던스를 0.1 이하다 라고 이야기 하시는데

그렇게 임피던스가 낮아지면 회로 홀랑 다 타버립니다.

이론상으로 발휘할 수 있는 최저 임피던스가 0.1오옴/khz 라는 이야기이지 진짜로 그렇게 무식한 회로 구성했다가는 기계 작살납니다.

통상적으로 이어폰이 8~30오옴정도 헤드폰이 70 ~600 오옴정도의 임피던스를 가지고

고성능 스피커들은 통상적으로 300 오옴 이상 갑니다.

트랜지스터 오디오는 이러한 임피던스를 자동으로 매칭시켜줍니다.(회로에 허용된 수치만큼만요)

진공관 오디오는 출력부 임피던스가 높은것이 특징이고 따라서 높은 임피던스의 스피커들과 연결 해 주어야 제성능을 발휘합니다.

특별한 기구를 사용하면 저임피던스 스피커와 연결도 가능합니다만 그럴 필요가 있는지 의문이네요

그리고 임피던스가 높아지면 노이즈가 걸러지는 효과가 있기 때문에 돈이 좀 들어서 문제이지 음질에는 오히려 좋은 영향을 미칩니다 ㅎ

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이부분 내용수정있습니다.

임피던스가 서로 맞지 않아도 전류는 흐릅니다.

단지 더 약한 전류로 흐르게됩니다.

임피던스가 높은 제품들은 보통 헤드폰들이고 스피커제품들의 임피던스는 8오옴정도 됩니다.

임피던스가 출력부가 낮고 스피커부가 높은것이 요즘 유행하는 방식인데

보통 1;8정도의 비율로 임피던스를 맞춥니다.

댐핑팩터라고 해서 스피커의 제동력을 우선시하는 매칭인데요

코일에 전류가 흐름으로 인하여 코일이 영구자성위에서 앞뒤로 운동을 하면

회로에 역으로 흐르는 전류가 발생합니다.

스피커 자체가 발전기가 되는거죠

이를 효과적으로 제어하기위해서 위와같은 댐핑팩터비율을 맞춥니다.

그럼 이제 신호대비잡음비 값에 대한 추가 썰을 풀기 전에

스피커와 헤드폰의 차이를 말씀드리고 이어서 신호대비잡음비에 대한 2차 썰을 풀도록 하겠습니다.

스피커나 헤드폰이나 똑같은 코일 똑같은 마그네틱 똑같은 드라이버유닛인데 무슨 차이가 있겠느냐?

차이라고 해보아야 채널(유닛)의 가짓수밖에 더 있겠느냐?

라고 생각하실 수가 있습니다.

하지만 두가지의 유닛사이에는 명백한 차이가 있습니다.

그것은 소리가 충분한 주파수 파장을 형성한 후에 고막에 도달하느냐

아니면 그 전에 도달하느냐의 차이입니다.

음파는 파장으로 이루어져있고 고유의 길이가 있습니다.

75hz 저음의 파장은 그 길이가 2인치에 달합니다

30hz 이하로 내려가면 음파의 파장의 길이만 16cm 에 달합니다(!)

어마어마 하죠 ㅎ

헤드폰이나 이어폰의 가장 큰 문제점은 소리가 충분한 파장을 형성하기 이전에 고막에 도달한다는 것입니다.

이게 어떤 문제점을 발생 시키느냐

같은 신호대비잡음비 값에도 불구하고 마치 해상도가 떨어지는것처럼 들리게 됩니다.

뿐만아니라 피아노의 음향의 표현에서

헤드폰은 피아노의 잔향을 충분히 표현해 주기 어려운 반면

스피커는 피아노의 잔향을 정확히 캐치해서 들려주는것이 가능합니다.

헤드폰도 물론 에이징을 거치다보면 언젠가는 그러한 잔향 표현이 가능하지만 아무래도 스피커보다는 잔향 표현이 어렵습니다.

이렇게 음파가 있다고 한다면

오디오가 이것을 전기 신호로 출력을 할때는 다음과 같은 형태의 신호로 출력을 하게 됩니다.

조잡한 그림판 실력 죄송합니다만 ㅎㅎㅎ

이해가 가시죠?

디지털 음원이나 LP 플레이어나 진공관 오디오나 트랜지스터 오디오나 모두 똑같습니다.

0 과 1 이라는 신호를 출력하게 되어 있습니다.

이 계단이 얼마나 세밀하게 이루어져 있느냐

그것이 바로 신호대비잡음비라는 놈입니다.

1개의 노이즈신호가 발생할때

몇개의 오디오 즉 소리 신호가 출력이 되느냐는

결국 저 위의 그림상의 계단이 얼마나 조밀하게 이루어져 있는지

원음에 대비해서 잃어버리는 손실분이 얼마나 적은지를 이야기하는것이니까요

분명히 말씀드립니다만

디지털 오디오 플레이어건 LP 플레이어건 진공관이던 트랜지스터던간에

신호대비 잡음비는 높은게 무조건 좋습니다.

회로로 구성된 모든 오디오가 마찬가지 입니다.

전기신호라는것은 결국 전류가 흐르는 주파수나 진폭등의 형태에 차이가 있을 뿐이지 결국 0 과 1 로 환산되는 기계어 입니다.

이것을 얼마나 더 많은 데이터를 얼마나 더 집적 시켜서 얼마나 더 세밀하게 표현해주느냐의 차이가 있을 뿐이지

또 어떤 왜곡이 있고 그 왜곡이 원음과 화음이냐 불협화음이냐 차이만이 있을 뿐이지 전기신호라는 본질은 서로 모두 같은것입니다.

당연히 신호의 총량이 더 높은 오디오가 더 좋은 오디오라는 뜻이고

신호대비잡음비라고 하는 데이터 측정값은 거의 절대적이라고 까지 할 수 있는 오디오 성능에 대한 첫번째 객관적인 지표입니다.

(그 외에도 객관적 지표들은 많습니다만 대표적으로 이야기하는것입니다.)

다만 그 오디오가 어떠한 스피커 회로에 연결이 가능하냐의 차이가 있기는 합니다.

어떤 소형 포터블 오디오는 잘해보아야 헤드폰이 한계이거나 블루투스 스피커 정도가 한계라면

어떤 오디오는 초대형 앰프나 극장의 서라운드시스템을 움직일 수 있는것이죠

다중채널 서라운드시스템을 실제로 구동할 수 있는 거치형 오디오 플레이어와

끽해야 헤드폰이나 블루투스 스피커 동작이 한계인 포터블 오디오 사이의 가치의 차이라는것은 어마어마한 것입니다.

비싼 제품은 다 이유가 있어서 비싼것이죠 ㅎ

이야기가 잠시 옆으로 샜는데 아무튼 신호대비잡음비는 이쯤하고

헤드폰과 스피커의 차이로 이야기를 연결하면

스피커와 헤드폰은 명백한 차이점이 있습니다.

헤드폰은 음원 파일의 질이라고 할 수 있는 저 계단 형태의 전기신호를 온전히 느낄 수 있는 반면

스피커는 저 각진 모서리들이 좀더 둥글게 들려옵니다.

LP 의 음원도 마찬가지의 역활을 합니다.

최대한 각진부분이 느껴지지 않는 음질을 들려주죠

하지만 그것이 원음에 근접한다는 이야기는 아닙니다. 또다른 형태의 왜곡일 뿐이죠

듣기에 거슬리지는 않지만 원음과는 분명히 다른 왜곡말입니다.

헤드폰은 도리어 저 음원의 모나고 각진부분들 하나하나까지 최대한 원본데이터에 충실한 음질을 들려줍니다.

스피커보다 사실상 더 원음에 가까운 재생장치죠 그것은 음량의 차이와 관계가 깊습니다.

발휘해야할 음량이 크면 클 수록 세밀한 표현이 어렵기 때문입니다.

왜냐면 그만큼 드라이버유닛이 앞뒤로 크게 진동을 해야 하기 때문인겁니다.

일장 일단이 있습니다.

스피커라면 일반 mp3 파일을 가지고 음악을 들어도 귀가 괴롭지 않지만(응?)

헤드폰은 진짜 고음질 음원아니면 듣기가 상당히 고역이거든요(뭐라구?)

아마 직접 듣고 차이를 느껴보시기 전에는 무슨말을 하는지 이해하시기가 힘드실겁니다 ㅋ

분명히 말씀드립니만 스피커는 고음질음원으로 들으면 물론 좋지만 저음질 음원으로 들어도 그다지 괴롭지 않습니다.

그것은 음원의 각진 부분들을 둥글게 라운드 처리할 수 있는 고유의 능력 때문이지요

그것은 음량이 커지기 때문에 발생하는 그러니까 드라이버 유닛의 앞뒤 진동폭이 크기 때문에 발생하는 왜곡의 현상입니다.

반면에 헤드폰은 드라이버유닛이 극도로 섬세하게 움직이는것이 가능하기 때문에

저음질의 음원들의 경우 그 모나고 각진 부분들 하나하나 까지 고스란히 느껴져버리기 때문에

어지간히 고음질 음원이 아니면 듣기가 괴롭습니다 ㅎ

물론 오디오가 좋으면 일반 mp3 파일로도 훌륭한 음질이 들려옵니다만

그것도 mp3 파일 나름이라서요 ㅎ

mp3 파일은 파일의 규격이 모두 똑같은데도 불구하고 고음질 음원과 저음질 음원

그러니까 녹음 기술력의 편차가 매우 큽니다.

CD 이상의 고음질 음원들로 넘어가 주어야 이런 동일규격간의 편차가 적어집니다.

하지만 편차가 적어질 뿐이지 없는것은 아닙니다.

CD 라고 다 똑같은 CD 가 아니라는 말이죠 ㅋ

이러한 음원파일의 질의 차이를 제대로 느끼기 위해서는 오디오가 발휘하는 신호대비잡음비가 96db 을 초과할경우에 가능하다고 합니다.

그전에는 그음원이나 저음원이나 저 각진 부분들이 모조리 깎여나가고 데이터가 소실되어서 그놈이 그놈처럼 들린다는 이야기입니다.

아이폰의 신호대비잡음비가 95 db 에 머물러 있는 이유를 알겠더군요 ㅎ

(일반적으로 스마트폰으로 음악을 들으시면서 음원파일의 질의 차이를 제대로 느끼신다고 자부하시는 분들 계신가요? 혹시 ㅎ

기기의 성능차이 말고 듣고 있는 음원파일 하나하나 개별적인 음질의 차이 말입니다. ㅎ

저도 고음질 플레이어 쓰기 전에는 전혀 몰랐습니다 ㅎ)

결론 헤드폰이 모니터라면 스피커는 프린터로 출력된 잉크로 그려진 그림이다.

해상도의 차이는 거의 절대적인 지표이며

진공관이나 트랜지스터라는 소자의 차이가 데이터의 차이를 만들지는 않는다.

똑같이 0 과 1의 조합으로 출력된다.

단 전고조파 왜율의 차이는 발생한다. 이부분이 소자별 특색의 차이로 작용하여 고유의 차이를 만들어내지만

절대적인 성능의 차이라고 이야기하기에는 무리가 있다.

이상 짧은 지식을 기초로 쓴 글을 마치고자 합니다.