KR100383182B1 - 비대칭형 대역통과필터에 의한 콘스피커의 음질보정 방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 전대역형과 같이 그 재생대역이 넓은 콘스피커를 박스에 장착한 스피커시스템과 전용의 증폭기로 구성되는 음향기기에 적합한 콘스피커의 음질보정 수단을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 한 개 또는 두 개의 1차고역통과필터(14, 15)와 한 개의 이득제한형1차고역통과필터(16)로 구성된 비대칭형대역통과필터(11)를 콘스피커를 장착한 스피커시스템(14)과 증폭기(12)의 전단에 삽입하고, 상기 비대칭형대역통과필터 (11)에서 1차저역통과필터(14, 15)의 차단주파수를 스피커시스템(14)의 저음공진주파수에서 2 옥타브 하단 부근의 주파수를 설정하며, 1차고역통과필터(16)의 차단주파수는 스피커시스템(14)의 선형진동영역의 값으로 하고, 이득제한폭을 선형진동영역과 분할진동영역의 음압평균치의 차의 값으로 설정하는 것에 의해 콘스피커의 음질을 보정하므로서 저비용으로 콘스피커와 증폭기의 음향변환효율을 높이고, 저역재생범위를 넓히며, 왜율을 감소시키고, 고음과 중저음부간의 음압차를 줄여 음질을 개선한다.

Description

비대칭형 대역통과필터에 의한 콘스피커의 음질보정 방법.{Sound control of cone-speaker using unsymmetrical band pass filter}

본 발명은 콘스피커의 음질보정 방법에 관한 것으로, 특히 전대역형과 같이 그 재생대역이 넓은 콘스피커를 박스에 정착한 스피커시스템과 전용의 증폭기로 구성되는 음향기기에 적합한 비대칭형 대역통과필터에 의한 콘스피커의 음질 보정방법에 관한 것이다.

통상적으로, 콘스피커의 단면구조를 도 1에서 도시하고 있다. 콘스피커의 가장 중요한 부분은 진동판(1)으로 그 형성이 원추형이기 때문에 콘스피커라 불리우며, 진동판(1)의 외주부를 지지하는 엣지(2)와 중심부를 지지하는 댐퍼(3)가 있으며 이들은 진동방향으로 움직이기 쉽고 직각방향으로는 강성을 갖는 형상을 하고 있다. 상기 진동판(1)의 상단에는 이물질의 침투를 방지하기 위한 더스트캡(4)이 있으며, 진동판(1)의 중심부는 음성전류를 흘리기 위한 보이스코일(5)의 보빈(6)과 접착되어 있으며 이상의 부분을 진동부라고 한다.

다음으로는 보이스코일(5)에 자속을 흘리기 위한 자기회로가 있다. 자기회로는 요크(8)와 플레이트(7)에 의해 자기공극이 형성되어 있으며, 요크(8)와 플레이트(7)는 마그네트(9)의 양극에 부착되어 자기경로를 구성하며, 플레이트(7)의 상단에 프레임(10)이 부착되어 진동계를 지지한다.

상기 마그네트(9)에서 발생한 자속은 요크(8)와 플레이트(7)를 거쳐 자기공극에 높은 자속밀도를 형성하고, 이 자속은 자기공극에 놓여진 보이스코일(5)을 쇄교하므로 보이스코일(5)에 음성전류를 흘리게 되면 플레밍의 오른손법칙에 의해 보이스코일(5)에 힘이 발생하게 되어 진동판(1)을 진동하는 것에 의해 공기의 밀도를 변화시켜 전기에너지를 음향신호로 변환시키는 것이다.

상기 구조의 콘스피커를 JIS 표준박스에 장착하여 측정한 주파수응답, 2,3차 고조파 왜율, 임피던스특성의 한 예를 도 3에서 도시하고 있다. 도 3의 주파수응답특성에서 저음재생의 한계는 저음공진주파수 fo, 고음재생한계는 고역공진주파수 fh가 되며, 그 사이의 C구간과 D구간을 각각 선형진동영역, 분할진동영역이라고 하며, C구간과 D구간의 사이의 골을 엣지의 역동진에 의한 중음의 골(E)이라고 한다. 이러한 특징은 콘스피커의 진동판(1)의 면적, 형상, 재질, 진동계의 중량, 공극의 자속밀도, 보이스코일(5)의 권폭(A)과 플레이트(7)와 요크(8)의 대향력(B)등 여러 가지 요소에 의해 다양한 형태를 띠지만 상기에서 언급한 특징의 범주를 벋어나지는 않는다.

상기의 콘스피커에 일정전압을 인가하고 주파스를 변환시켰을 때, 주파스에 따른 진폭의 변화를 측정한 진폭특성의 한 예를 도 2에 도시하고 있다.

도 4는 상기의 콘스피커를 내용적이 적은 박스에 장착한 스피커시스템의 주파수응답특성을 도시하고 있다. 박스의 내용적에 의한 스티프네스의 증가로 JIS 표준박스와 같은 대용량 박스에서의 특성과 비교하여 저역공진주파가 높아지면서 저음재생이 부족해지고, 분할공진영역의 음압은 진동면적의 축소로 진동계의 중량이 감소하면서 수 DB 상승하여 중저역의 음압과의 차이가 증가하게되어 음질은 날카로운 경향을 띄게 된다.

이러한 콘스피커의 구조적 문제점들은 증폭기와 접속되면서 더 많은 문제를 야기 시킨다.

지금까지 언급한 문제점들은 재생대역을 두 개 이상으로 분리하여 각 대역의 재생에 적합한 다수의 스피커를 사용하고, 특히 저음용으로는 진동면적이 크고, 대형의 마그네트를 사용하여 권폭과 대향폭의 차리를 크게한 우퍼를 사용하며, 각각의 스피커에 인가되는 신호를 디바이딩 네트워크(dividing network)로 분리하는 복합형스피커시스템을 사용하거나 그래픽 이퀄라이저(graphic equalizer)를 이용하여 완화시킬수 있지만 이는 많은 비용이 요구된다.

본 발명의 목적은 콘스피커로 이루어진 스피커시스템과 증폭기로 구성되는 음향기기에 있어서, 증폭기에 입력되는신호 중 콘스피커의 변환효율이 낮고 왜율이 높은 비대칭형 대역통과필터에 의한 콘스피커의 음질 보정방법을 제공함에 있다.

도 1은 콘스피커의 단면 사시도.

도 2는 콘스피커의 주파수 변화에 따른 진폭 특성도.

도 3은 JIS 표준 박스에서 측정한 콘스피커의 주파수응답특성도.

도 4는 콘스피커를 소형의 밀폐 박스에서 측정한 주파수응답특성도.

도 5는 본 발명의 구성방법을 도시한 블록도.

도 6은 본 발명의 비대칭형대역통과필터를 능동형 필터로 구현한 회로도.

도 7은 본 발명의 비대칭형대역통과필터를 주파수특성을 도시한 보드선도.

도 8은 본 발명의 비대칭형대역통과필터를 수동형 소자와 증폭기의 조합으로 구현한 회로도.

도 9는 본 발명의 음질보정 방법을 적용하여 개선한 스피커 시스템의 주파수응답특성을 개선전과 비교하여 나타낸 주파수응답특성도.

도 10은 본 발명의 음질보정방법을 적용하여 개선한 스피커시스템의 진폭특성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 진동판 2: 보이스코일

7: 플레이트 8: 요크

9: 마그네트 11: 비대칭형대역통과필터

12, 24: 증폭기 13, 23: 스피커시스템

14, 15, 17, 18, 21, 22: 1차고역통과필터16, 19, 20: 이득제한형1차저역통과필터

A: 권폭 B: 대향폭

C: 선형진동영역 D: 분할진동영역

E: 중음의 골

이하 첨부된 도면에 의해 상세한 구조를 설명한다.

도 5에서 도시한 바와 같이 본 발명은 콘스피커를 장착한 스피커시스템(13)과 이를 구동하는 증폭기(12)로 이루어진 음향기기기에 있어서, 증폭기의 전단에 한 개 또는 두 개의 1차고역통과필터(14, 15)와 한 개의 이득제한형 1차저역통과필터(16)로 구성된 비대칭형대역필터를 삽입하는 것에 의해 콘스피커의 음질을 보정하는 방법에 관한 것이다.

도 6은 본 발명에서의 비대칭형대역통과필터(11)를 능동형 필터로 구현한 회로도로서 각 필터의 특성과 정수의 결정방법을 설명하자면, 먼저 두 개의 1차고역통과필터(17, 18)의 차단주파수를 결정하는 콘덴서 C1과 C2, 저항 R1과 R3의 값은 저음 공진주파수에서 2 옥타브 하단 부근의 값으로 설정하는데, 콘스피커의 특성에 따라 각 필터의 차단주파수에 약간의 편차를 갖게 하는 것도 무관하다. 이렇게 함으로서 저음공진주파수 직하의 신호는 보호되어진다.

도 7은 상기 특성의 비대칭형대역통과핑터(11)를 수도소자만으로 구성한 것으로 각각 한 개의 1차고역통과필터(21)와 이득제한형 1차저역통과필터(20)로 구성되며, 각 필터의 정수 설정에 있어서 저역차단주파수는 C12와 R13, 고역차단주파수는 R12와 C11, 고역 감쇄이득은 R11과 R12를 능동필터에서와 같은 방법으로 설정하게되면 거의 유사한 특성이 나타난다. 단 수동소자에 의한 설계에서는 증폭기의 입력임피던스를 충분히 감안하여 설정하여야 한다. 저역이 감쇄특성은 -6c/oct 이지 -12dB/oct 특성의비대칭형대역통과필터를 제작할 수 있다.

도 8은 상기의 능동형필터로 설게한 비대칭형대역통과필터(11)의 주파수특성의 일례를 도시하고 있다. 즉, 두 개의 1차고역통과필터(17, 18)를 사용하여 설계한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 콘스피커를 장착한 스피커시스템과 증폭기로 구성된 음향기기에 있어서, 한 개 또는 두 개의 1차고역통과필터와 이득제한형 1차고역통과필터로 구성된 비대칭형대역통과필터를 증폭기의 전단에 삽입하여 콘스피커의 음질을 보정 함으로서 저비용으로 콘스피커와 증폭기의 음향변환효율을 높이고, 저역재생범위를 넓히며, 왜율을 감소시키고, 고음과 중저음부간의 음압차를 줄여 음질을 보정할 수 있는 상승적인 효과가 있다.

Claims (3)

1. 콘스피커로 구성된 스피커시스템(13, 23)과 이를 구동하는 증폭기(12)로 구성되는 음향기기에 있어서,

   두 개의 1차고역통과필터(14, 15)와 이득제한형 1차저역통과필터(16)로 구성되는 비대칭형대역통과필터(11)를 증폭기(12)의 전단에 삽입하고,

   상기 비대칭형대역통과필터(11)는,

   상기 1차고역통과필터(14,15)의 차단주파수를 상기 스피커시스템(13, 23)의 저음공진주파수에서 2옥티브 하단 부근의 주파수로 설정하고, 상기 이득제한형 1차저역통과필터(16)의 차단주파수를 상기 스피커시스템(13, 23)의 선형진동영역(C)의 상한치(E) 부근의 주파수로 설정하며, 이득제한폭을 선형진동영역과 분할진동영역의 음압평균치의 차의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 대역통과필터에 의한 콘스피커의 음질보정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 두 개의 1차고역통과필터(14,15)를 한 개의 능동형2차고역통과필터로 구성하는 비대칭형 대역통과필터(11)에 의한 콘스피커의 음질보정 방법.
3. 제 1항에 있어서, 한 개의 1차고역통과필터(15)를 대신하여 증폭기를 1차고역통과필터로하여 구성된 비대칭형대역통과필터(11)에 의한 콘스피커의 음질보정 방법.