WO2012121533A2 - 복합 스피커 시스템 - Google Patents

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WO2012121533A2
WO2012121533A2 PCT/KR2012/001628 KR2012001628W WO2012121533A2 WO 2012121533 A2 WO2012121533 A2 WO 2012121533A2 KR 2012001628 W KR2012001628 W KR 2012001628W WO 2012121533 A2 WO2012121533 A2 WO 2012121533A2
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WO
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speaker
cone
distributed mode
sound
composite
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PCT/KR2012/001628
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WO2012121533A3 (ko
Inventor
김동완
Original Assignee
Kim Dong Wan
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/24—Structural combinations of separate transducers or of two parts of the same transducer and responsive respectively to two or more frequency ranges

Definitions

  • the present invention relates to a composite speaker system. More particularly, the present invention relates to a composite speaker system that faithfully reproduces original sound by combining cone-shaped speakers and distributed mode speakers.
  • a speaker is a device that reproduces sound from an electrical signal.
  • the electrical signal is converted into vibration of the diaphragm, the vibration of the diaphragm generates a small wave, that is, sound waves in the air, and the sound waves are transmitted to the human ear through radiation.
  • a speaker uses a combination of a low frequency reproduction speaker and a high frequency reproduction speaker. Both low frequency and high frequency reproduction speakers use cone speakers. Large cone speakers called woofers are used to reproduce low frequency sounds, and small cone speakers called tweeters are used to reproduce high frequency sounds.
  • a so-called coaxial speaker structure may be employed in which a high frequency speaker is incorporated inside the low frequency speaker.
  • a small cone speaker that is a tweeter is built in front of the large cone speaker that is a woofer.
  • the speaker installation space is reduced.
  • An object of the present invention is to solve sound wave interference of a conventional coaxial speaker structure.
  • an object of the present invention is to increase the space utilization of the coaxial speaker.
  • the present invention provides a composite speaker system having a coaxial speaker structure combining a cone-shaped speaker and a distributed mode speaker.
  • the cone speaker receives sound reproduction signals to generate sound waves, and has a depression in the front.
  • the distributed mode speaker is integrated into the recessed portion of the cone speaker, and receives sound reproduction signals identical to those of the sound reproduction signals input to the cone speaker to generate sound waves.
  • the composite speaker system of the present invention further includes a filter for removing a low frequency band frequency component from a sound reproduction signal input to the distributed mode speaker and outputting the distributed component speaker.
  • the filter removes frequency components included in the range of 20 Hz to 600 Hz, and preferably removes low frequency components in the range of 20 Hz to 500 Hz, more preferably 20 Hz to 400 Hz.
  • the filter can be configured as a condenser and can also be implemented in circuits.
  • the diaphragm of the distributed mode speaker has a rectangular shape.
  • the rectangular diaphragm has a honey cam structure.
  • the distributed mode speaker and the cone speaker are arranged on the same axis.
  • One method of combining the cone-shaped speaker and the distributed mode speaker includes a support having one end coupled to the frame of the cone-shaped speaker, and the frame of the distributed mode speaker is coupled to the other end of the support.
  • the support may include a rotation blocking means for preventing the rotation of the distributed mode speaker.
  • the outer peripheral side of the cone-shaped speaker is provided with a fixed rod connected toward the inside of the cone-shaped speaker
  • the distributed mode speaker may be configured to be coupled to the end of the fixed rod
  • the distributed mode speaker may use a frame of a cone speaker.
  • the voice coil unit of the distributed mode speaker may be inserted into the permanent magnet of the cone speaker to vibrate.
  • Cone type speaker and distributed mode speaker use neodymium (NdFeB) as the material of permanent magnet.
  • NdFeB neodymium
  • the composite speaker system according to the present invention can faithfully reproduce the original sound by constructing the cone-shaped speaker and the distributed mode speaker without acoustic wave interference in the depression of the cone-shaped speaker.
  • the composite speaker system of the present invention can be more easily installed in a narrow space by increasing the space utilization of the coaxial speaker structure.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a composite speaker system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a wiring diagram for transmitting a sound reproduction signal to a composite speaker system according to the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • cone-shaped speaker 210 cone
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a composite speaker system according to the present invention.
  • the composite speaker system 100 couples the distributed mode speaker 300 to the depression of the cone-shaped speaker 200.
  • the cone-shaped speaker 200 reproduces sound by receiving a sound reproducing signal (electrical signal) and shaking a cone-shaped diaphragm.
  • the distributed mode speaker 300 reproduces sound by shaking a diaphragm by receiving a sound reproduction signal (electrical signal) similarly to a cone-shaped speaker.
  • a sound reproduction signal electrical signal
  • the distributed mode speaker 300 uses a flat diaphragm rather than a cone diaphragm.
  • Combination of the cone-shaped speaker 200 and the distributed mode speaker 300 may combine the front end of the distributed mode speaker 300 to protrude forward than the recessed front end of the cone-shaped speaker 200, but is illustrated in FIG. 1.
  • the front end of the distributed mode speaker 300 is located inward of the recessed front end of the cone-shaped speaker 200, that is, the recessed portion of the cone-shaped speaker 200. It is preferable to bind the built-in.
  • FIG. 2 is a wiring diagram for transmitting a sound reproduction signal to a composite speaker system according to the present invention.
  • the distributed mode speaker 300 and the cone-shaped speaker 200 share a sound reproduction signal.
  • a signal line of a sound reproduction signal input to the cone speaker 200 and the distributed mode speaker 300 is connected in parallel.
  • the input signal of the distributed mode speaker 300 preferably removes low frequency components of the low frequency band from the sound reproduction signal input to the cone-shaped speaker 200.
  • filter 400 may be used.
  • Condenser may be used as the filter 400.
  • a condenser of 4.7 to 10 microfarads ( ⁇ F) may be used.
  • ⁇ F microfarads
  • a separate filter circuit may be configured.
  • the low frequency component removed by the filter 400 is preferably selected in the range of 20 Hz to 600 Hz. Because, when looking at the frequency operation characteristics of the distributed mode speaker 300, it is not possible to produce a clean sound quality at 600Hz or less, especially 500Hz or less, which can cause the overall sound quality of the composite speaker system may be degraded. However, since the recognition ability of sound quality varies from person to person, the range of the low frequency component to be removed can be appropriately selected in consideration of the characteristics of the installed composite speaker system within the range of 20 Hz to 600 Hz.
  • the filter 400 may be connected to any one of + and-signal lines connected to the distributed mode speaker 300, but is preferably connected to the + signal line serving as an input line of the signal.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • the composite speaker system includes a prop 350 for the distributed mode supporting the permanent magnet 340 of the distributed mode speaker and a cone prop 250 for the permanent magnet 240 of the cone speaker. It is connected to each other by screwing (500).
  • the support 500 coupled to the distributed mode prop 350 may be integrally formed with the distributed mode prop 350 instead of the screw coupling.
  • the volume of the distributed mode speaker 300 becomes large, it may be easier to couple or separate the distributed mode speaker 300 to the cone-shaped speaker 200.
  • the cone speaker 200 generally includes a frame (not shown), an edge (not shown), a cone 210, a damper 220, a voice coil unit 230, a permanent magnet 240, a cone brace 250, and the like. It is composed.
  • the frame (not shown) surrounds the outside of the cone 210, the damper 220, and the voice coil unit 230, and serves as a center weight to support the overall weight of the unit driver, and particularly to the voice coil unit 230.
  • the flowing current cancels the vibration of the unit driver generated when the cone 210 vibrates back and forth.
  • the material may be aluminum, steel or reinforced plastic.
  • An edge is also referred to as front surround, and is bonded to a frame (not shown) at the outer round portion of the front of the cone 210, and prevents air from flowing in or out between the inside and the outside of the frame (not shown).
  • the materials used are soft and flexible materials such as rubber and sponge.
  • the cone 210 is bonded to the voice coil unit 230, flows in the same direction as the voice coil unit 230 moves, and the cone 210 also amplitude-moves by the amplitude of the voice coil unit 230. It's a key part of the sound, and it's made of thin, light, strong material. Initially, a lot of paper was used, but since plastic materials such as polyflopropylene have been used to improve the disadvantages of paper, recently, alloy materials including metals are used because of strength.
  • Sound quality is different depending on the material of the cone 210, the normal paper material generates a soft and warm sound quality, plastic or metal, etc. generates a hard and cold sound quality.
  • the damper 220 serves as a kind of spring as a rear guard of the cone, and prevents the cone 210 and the voice coil unit 230 from excessively amplitude to generate an abnormal sound.
  • Damper 220 is usually made in the form of a spider web has a feeling of elasticity. As the material of the damper 220 is mainly used wrinkled yellow cotton yarn.
  • the voice coil unit 230 is a portion in which electricity moves.
  • the voice coil unit 230 is joined to the center of the cone 210, and at least a part thereof is embedded in the permanent magnet 240.
  • the voice coil unit 230 moves back and forth by the magnetic field of the permanent magnet 240, and one side of the voice coil unit 230 is moved.
  • Cones 210 coupled to the same move in the same direction. As such, the sound is generated by the vibration of the voice coil unit 230 and the vibration of the cone 210 accordingly.
  • the permanent magnet 240 may be made of alnico, ferrite, or the like, but it is preferable to use neodymium (NdFeB). Neodymium can create a strong magnetic field even in a small size, and also hardly breaks due to its high mechanical strength. As such, neodymium can reduce the volume of the permanent magnet 240, and as a result can significantly reduce the overall volume of the composite speaker system, thereby reducing the volume when mounting the composite speaker system in a narrow space, for example, inside a car. The effect can be seen greatly.
  • Neodymium can create a strong magnetic field even in a small size, and also hardly breaks due to its high mechanical strength.
  • neodymium can reduce the volume of the permanent magnet 240, and as a result can significantly reduce the overall volume of the composite speaker system, thereby reducing the volume when mounting the composite speaker system in a narrow space, for example, inside a car. The effect can be seen greatly.
  • the cone brace 250 serves as a support to prevent the unit driver's frame (not shown) and the permanent magnet 240 from closing directly.
  • the center has a through-hole formed with a female screw, the support 500 is screwed to the through-hole.
  • the cone brace 250 is usually made of a nonmagnetic conductor metal such as aluminum.
  • the distributed mode speaker 300 includes a damper 320, a voice coil unit 330, a permanent magnet 340, a distributed mode prop 350, and the like similar to the cone speaker 200.
  • the distributed mode speaker 300 includes a rectangular flat diaphragm 310 unlike the cone 210 that is a diaphragm of the cone-shaped speaker 200.
  • the distributed mode speaker 300 is coupled in a form embedded in the recess of the cone-shaped speaker 200, and is coupled to the cone-shaped speaker 200 via the supporter 500. Threads are formed at both ends of the support 500, and when the threaded portions are rotationally inserted into the female screw portions of the cone brace 250 and the dispersion mode brace 350, the nuts 252 and 352 are supported at the opposite sides of the support 500. Screwed to the thread of the screw.
  • the screw coupling of the support 500 may be loosened.
  • the support 500, the braces 250, 350, or nuts 252, 352 may further include a rotation preventing means (not shown).
  • the rotation preventing means may be constituted by pins, wedges and the like.
  • a washer may be simply inserted into the nuts 252 and 352 to prevent rotation of the distributed mode speaker 300.
  • the diaphragm 310 of the distributed mode speaker 300 is planar and vibrates randomly in a non-directional manner, and hardly causes interference between the sound waves generated by the distributed mode speaker 300 itself and the sound wave of the cone speaker.
  • the area of the diaphragm 310 of the distributed mode speaker 300 is larger than the front end surface of the cone-shaped speaker 200. It may be made larger or smaller.
  • the distributed mode speaker 300 is embedded in the depression of the cone-shaped speaker 200, the long side of the diaphragm 310 of the distributed mode speaker 300 should be smaller than the inner diameter of the opening of the cone 210. This configuration can reduce the sound generated by the cone-shaped speaker 200 to be propagated to the front is blocked by the distributed mode speaker 300.
  • the signal line of the sound reproduction signal separated from the cone-shaped speaker 200 and connected in parallel to the distributed mode speaker 300 is connected to the cone-shaped speaker 200.
  • a through hole may be formed through the diaphragm or the support 500 may be connected to the voice coil unit 330 of the distributed mode speaker by passing a signal line therein.
  • the diaphragm 310 of the distributed mode speaker 300 preferably has a honeycomb structure.
  • the diaphragm 310 may be formed in a structure in which a honeycomb core made of aluminum is compressed with reinforced plastic or paper. Since the diaphragm of the honeycomb structure is lighter in terms of efficiency, the diaphragm in which papers are compressed may be preferable. In this case, it is possible to reduce the peculiar sound of the distributed mode speaker, for example, the "hugging" sound.
  • a double-sided tape 360 coupling the diaphragm 310 and the voice coil unit 330 is provided between the diaphragm 310 and the front portion of the voice coil unit 330.
  • the diaphragm 310 coupled to the voice coil unit 330 by double-sided tape 360 vibrates back and forth in conjunction with the front and rear vibration of the voice coil unit 330.
  • the through hole for coupling the support 500 is configured to penetrate both the permanent magnet 240 and the cone brace 250, the coupling of the nut 252 to the outside of the through hole, but the cone brace 250 )
  • the support 500 can be combined.
  • the nut 252 is not necessary.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • a fixed rod 600 is installed at an outer circumferential side of the cone-shaped speaker 200.
  • the fixed rod 600 may fix one side thereof to an edge or a frame.
  • the other side of the fixed rod 600 couples and fixes the distributed mode speaker 300.
  • the other side of the fixed rod 600 adjusts the length so that the distributed mode speaker 300 is located on the same axis as the cone-shaped speaker 200.
  • One fixed rod 600 is sufficient.
  • the width or thickness of the fixed rod 600 should be large enough.
  • two or more units are preferably provided. In this case, the width and thickness of the fixed rod 600 may be reduced.
  • the distributed mode speaker 300 is fixed to the fixed rod 600 by a double-sided tape (not shown).
  • the other end of the fixed rod 600 is provided with a ring coupler or a screw coupler, and a corresponding coupler corresponding to the distributed mode speaker 300 is provided, and by combining them, the distributed mode speaker 300 is provided. It may be fixed to the fixed rod 600.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a composite speaker system according to the present invention.
  • the distributed mode speaker 300 of FIG. 5 includes a diaphragm 310, a damper 320, a voice coil unit 330, and a double-sided tape 360. Unlike the compound speaker system of FIG. 3, the compound speaker system of FIG. 5 does not include the permanent magnet 340, the props 350 for the distributed mode, the nuts 252 and 352, and the support 500.
  • the distributed mode speaker 300 is coupled to the frame of the cone speaker 200. That is, the distributed mode speaker 300 is inserted into the permanent magnet 240 and the cone brace 250 of the cone-shaped speaker 200 in the same manner as the cone-shaped speaker 200 and is the same as the vibration mechanism of the cone-shaped speaker 200. Vibrate to play sound. That is, the planar diaphragm 310 is coupled to the voice coil unit 330, and as the voice coil unit 330 moves in the permanent magnet 240 of the cone-shaped speaker 200, the planar diaphragm 310 also interlocks with each other. Vibrate in the same direction.
  • the configuration of FIG. 5 can simplify the complex speaker system and reduce weight and volume.
  • the composite speaker system of the present invention having the configuration of Figs. 3 to 5 operates as follows.
  • the cone-shaped speaker 200 and the distributed mode speaker 300 share a sound source.
  • the sound reproduction signal separated from the cone-shaped speaker 200 and input to the distributed mode speaker 300 is removed by the filter 400 between the low frequency band of 20 Hz and 600 Hz and is input to the distributed mode speaker 300. .
  • the problem of sound quality degradation caused by the large vibration of the diaphragm 310 of the distributed mode speaker 300 may be solved.
  • This means that layered sound is most ideal when the correlated sound produced by cone-shaped speakers and the uncorrelated sound produced by distributed mode speakers are reproduced together in the 500 Hz to 5 kHz or 600 Hz to 5 kHz bands.
  • the cone-shaped speaker 200 generates a wavelength having a specific wavefront while the cone 210 vibrates back and forth, and the distributed mode speaker 300 has a wavelength at which the rectangular diaphragm 310 vibrates irregularly and hardly forms a wavefront. Since it is produced, the reproduction sound of the distributed mode speaker 300 and the reproduction sound of the cone-shaped speaker 200 do not interfere with each other. As a result, the user can hear sound of significantly improved sound quality compared to the conventional speaker structure in which the low woofer and the high tweeter are coaxially coupled. In addition, by solving the low-band reproduction difficulty caused by the characteristics of the distributed mode speaker through the filter, it is possible to further improve the original sound reproduction through the cone-shaped speaker and the distributed mode speaker.
  • the present invention provides an improved sound quality than a conventional coaxial speaker structure in which a woofer and a treble tweeter are coaxially coupled or a conventional speaker structure in which a woofer and a treble tweeter are adjacently arranged side by side.
  • a high tweeter on the side of the woofer can be provided.
  • high-pitched tweeters adjacent to the woofer can also have built-in distributed mode speakers, which can provide better sound quality.
  • the correlated sound produced by the cone-shaped speaker and the uncorrelated sound produced by the distributed mode speaker are most ideal when reproduced together in the 500 Hz to 5 kHz or 600 Hz to 5 kHz bands. Since the frequency distribution of the output woofer and tweeter outputting the high-pitched bands may exist in the 500 Hz to 5 kHz or 600 Hz to 5 kHz bands, it may be desirable to couple the distributed mode speakers to the tweeter as well as the woofer.
  • the present invention discloses a structure in which distributed mode speakers are incorporated in a woofer or tweeter in order to achieve the object of securing space efficiency, but does not exclude the arrangement of distributed mode speakers adjacent to the outside of the woofer or tweeter.
  • the composite speaker system of the present invention has been proposed for use in a vehicle and the like, and can be used in homes, cathedrals, churches, classrooms, music rooms, and the like.

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Abstract

본 발명은 복합 스피커 시스템으로서, 음 재생 신호를 수신하여 음을 재생하며, 전면에 함몰부를 갖는 콘형 스피커; 및 콘형 스피커의 함몰부에 내장되고, 콘형 스피커로 입력되는 음 재생 신호를 공유하는 분산모드 스피커를 포함한다.

Description

복합 스피커 시스템
본 발명은 복합 스피커 시스템에 관한 것이다. 상세하게는 콘형 스피커와 분산모드 스피커를 결합하여 원음을 충실히 재생하는 복합 스피커 시스템에 관한 것이다.
스피커란 전기 신호로부터 음을 재생하는 장치이다. 전기 신호가 음으로 변환되는 과정을 보면, 전기 신호가 진동판의 진동으로 변환되고, 진동판의 진동은 공기에 소밀파, 즉 음파를 발생시키며, 음파가 복사를 통해 사람의 귀에 전달된다.
일반적으로, 스피커는 저주파 재생 스피커와 고주파 재생 스피커를 결합하여 사용한다. 저주파 재생 스피커와 고주파 재생 스피커는 모두 콘형 스피커를 사용한다. 낮은 주파수의 음을 재생하는 데는 우퍼(woofer)라는 대형 콘형 스피커를 사용하고, 높은 주파수의 음을 재생하는 데는 트위터(tweeter)라는 소형 콘형 스피커를 사용한다.
음성 주파수의 전 범위를 충실히 재생하기 위해서는, 1개의 스피커를 이용하기보다는 여러 개의 스피커를 조합하여 사용한다. 예를들어, 공간이 충분하면 저주파 스피커와 고주파 스피커를 분리 설치하고, 공간이 충분하지 않으면 저주파 스피커에 인접하여 또는 저주파 스피커의 내부에 고주파 스피커를 배치한다. 특히, 차량 내부와 같이 공간이 제한되는 경우에는 많은 공간을 사용할 수 없기 때문에 저주파 스피커의 내부에 고주파 스피커를 내장시키는, 소위 동축 스피커(coaxial speaker) 구조를 채용하는 경우가 있다. 즉, 우퍼인 대형 콘형 스피커의 전방에 트위터인 소형 콘형 스피커를 내장한다. 동축 스피커 구조에서, 우퍼 속에 트위터가 내장되기 때문에 스피커 설치 공간이 줄어드는 장점이 있다.
그러나, 콘형 스피커에서 발생하는 음파는 상관음이기 때문에, 음파가 충돌하는 현상, 즉 간섭 현상이 발생한다. 같은 콘형 스피커인 우퍼와 트위터에서 발생하는 음파들 사이에서 간섭 현상이 발생하면 스피커 시스템의 음향 해상력이 현저히 떨어진다. 특히, 동축 스피커 구조를 갖는 스피커를 여러 개 사용하는 자동차 내부에서는 이러한 간섭 현상이 훨씬 심하다.
본 발명은 종래의 동축 스피커 구조의 음파 간섭을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동축 스피커의 공간 활용도를 높이는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콘형 스피커와 분산모드 스피커를 조합한 동축 스피커 구조의 복합 스피커 시스템을 제공한다. 콘형 스피커는 음 재생 신호를 수신하여 음파를 발생시키며, 전면에 함몰부를 갖는다. 분산모드 스피커는 콘형 스피커의 함몰부에 내장 결합되고, 콘형 스피커로 입력되는 음 재생 신호와 동일한 음 재생 신호를 수신하여 음파를 발생시킨다.
본 발명의 복합 스피커 시스템은 분산모드 스피커로 입력되는 음 재생 신호로부터 저음 대역의 주파수 성분을 제거한 후 분산모드 스피커로 출력하는 필터를 더 포함한다.
필터는 20 Hz 내지 600 Hz의 범위에 포함되는 주파수 성분을 제거하며, 바람직하게는 20 Hz 내지 500 Hz, 더 바람직하게는 20 Hz 내지 400 Hz 범위의 저음 주파수 성분을 제거한다.
필터는 콘덴서로 구성할 수 있고, 그 밖에 회로적으로도 구현할 수 있다.
분산모드 스피커의 진동판은 장방형으로 구성한다. 여기서, 장방형 진동판은 허니캠 구조를 갖는다.
분산모드 스피커와 콘형 스피커는 동일 축상에 배치한다.
콘형 스피커와 분산모드 스피커를 결합하는 하나의 방법은, 콘형 스피커의 프레임에 일단이 결합되는 지지대를 포함하고, 분산모드 스피커의 프레임은 지지대의 타단에 결합하는 방식이다. 여기서, 지지대는 분산모드 스피커의 회전을 저지하는 회전 저지수단을 포함할 수 있다.
콘형 스피커와 분산모드 스피커를 결합하는 다른 방법으로서, 콘형 스피커의 외주 일측에 콘형 스피커의 내측을 향하여 연결되는 고정 로드를 구비하고, 분산모드 스피커는 고정 로드의 단부에 결합되도록 구성할 수 있다.
그 밖에, 분산모드 스피커는 콘형 스피커의 프레임을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 분산모드 스피커의 보이스 코일부가 콘형 스피커의 영구 자석에 삽입되어 진동하도록 구성할 수 있다.
콘형 스피커와 분산모드 스피커는 영구 자석의 재질로 네오디뮴(NdFeB)을 사용한다.
본 발명에 따른 복합 스피커 시스템은 콘형 스피커의 함몰부 내에 콘형 스피커와 음파 간섭이 없는 분산모드 스피커를 내장시켜 구성함으로써 원음을 충실히 재생할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 스피커 시스템은 동축 스피커 구조의 공간 활용을 높임으로써 좁은 공간에도 보다 쉽게 스피커 시스템을 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템에 음 재생 신호를 전달하는 배선도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제1 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제2 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제3 실시예를 보여주는 단면도이다.
* 도면 부호의 설명 *
100, 100A, 100B, 100C: 복합 스피커 시스템
200: 콘형 스피커 210: 콘
220,320: 댐퍼 230,330: 보이스 코일부
240,340: 영구자석 250,350: 버팀대
252,352: 너트 300: 분산모드 스피커
310: 평면 진동판 360: 양면 테이프
500: 지지대 600: 고정 로드
이하, 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 복합 스피커 시스템(100)은 콘형 스피커(200)의 함몰부에 분산모드 스피커(300)를 결합한다.
콘형 스피커(200)는 음 재생 신호(전기 신호)를 수신하여 콘(cone) 형상의 진동판을 떨게 함으로써 음을 재생한다.
분산모드 스피커(300)는 콘형 스피커와 마찬가지로 음 재생 신호(전기 신호)를 수신하여 진동판을 떨게 하여 음을 재생한다. 다만, 분산모드 스피커(300)는 콘 형상의 진동판이 아닌 평판 형상의 진동판을 사용한다.
콘형 스피커(200)와 분산모드 스피커(300)의 결합은, 분산모드 스피커(300)의 전방 단부를 콘형 스피커(200)의 함몰부 전방 단부보다 전방으로 돌출되게 결합할 수도 있으나, 도1에 도시한 바와 같이, 복합 스피커 시스템(100)의 부피를 줄이기 위해서 분산모드 스피커(300)의 전방 단부가 콘형 스피커(200)의 함몰부 전방 단부보다 안쪽에 위치하도록, 즉 콘형 스피커(200)의 함몰부에 내장되게 결합하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템에 음 재생 신호를 전달하는 배선도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 분산모드 스피커(300)와 콘형 스피커(200)는 음 재생 신호를 공유한다. 예를 들어, 콘형 스피커(200)와 분산모드 스피커(300)로 입력되는 음 재생 신호의 신호선을 병렬 연결한다.
분산모드 스피커(300)의 입력 신호는 콘형 스피커(200)로 입력되는 음 재생 신호에서 저음 대역의 저주파 성분을 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 필터(400)를 사용할 수 있다. 필터(400)로는 콘덴서를 사용할 수 있는데, 예를들어, 자동차에 탑재되는 복합 스피커 시스템의 경우, 4.7 에서 10 마이크로 패럿(μF)의 콘덴서를 사용할 수 있다. 또한, 저주파 성분을 보다 정밀하게 제어하기 위해서 별도의 필터 회로를 구성할 수도 있다.
필터(400)가 제거하는 저주파 성분은 20Hz 내지 600Hz의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 분산모드 스피커(300)의 주파수 동작 특성을 보면, 600Hz 이하, 특히 500Hz 이하에서는 깨끗한 음질을 만들어내지 못하고, 이로 인해 복합 스피커 시스템의 전체 음질이 떨어뜨릴 수 있기 때문이다. 다만, 사람마다 음질의 인식 능력이 다르므로, 제거되는 저주파 성분의 범위는 20 Hz 내지 600 Hz의 범위 내에서, 설치되는 복합 스피커 시스템의 특성을 고려하여 적절하게 그 범위를 선택할 수 있다.
필터(400)는 분산모드 스피커(300)에 연결되는 + 또는 - 신호선 중 어느 하나에 연결할 수 있지만, 신호의 입력선 역할을 하는 + 신호선에 연결하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제1 실시예를 보여주는 단면도이다.
도3에 도시한 바와 같이, 복합 스피커 시스템은 분산모드 스피커의 영구자석(340)을 지지하는 분산모드용 버팀대(350)와 콘형 스피커의 영구자석(240)을 지지하는 콘용 버팀대(250)가 지지대(500)에 의해 서로 나사결합으로 연결되어 있다.
도3에서, 분산모드용 버팀대(350)에 결합되는 지지대(500)는 나사 결합이 아닌 분산모드용 버팀대(350)와 일체형으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 분산모드 스피커(300)의 부피는 커지지만, 분산모드 스피커(300)를 콘형 스피커(200)에 결합 또는 분리하기는 더 쉬울 수 있다.
콘형 스피커(200)는 일반적으로 프레임(미도시), 엣지(미도시), 콘(210), 댐퍼(220), 보이스 코일부(230), 영구자석(240), 콘용 버팀대(250) 등으로 구성된다.
프레임(미도시)은 콘(210), 댐퍼(220) 및 보이스 코일부(230)의 외부를 둘러싸서, 유닛 드라이버의 전체 중량을 떠받치는 중심추 역할을 하며, 특히 보이스 코일부(230)에 흐르는 전류에 의해 콘(210)이 전후로 진동할 때 발생하는 유닛 드라이버의 진동을 상쇄시킨다. 재질은 알루미늄, 강철 또는 강화 플라스틱 등이다.
엣지(미도시)는 프론트 서라운드라고도 하며, 콘(210) 전면의 외부 라운드 부분에서 프레임(미도시)에 접합되며, 프레임(미도시)의 내부와 외부 사이에서 공기가 유입되거나 방출되는 것을 막아준다. 재질로는 고무, 스펀지 등의 부드럽고 유연한 것들을 주로 사용한다.
콘(210)은 보이스 코일부(230)과 접합되어 있으며, 보이스 코일부(230)의 움직임에 따라 같은 방향으로 유동하며, 보이스 코일부(230)의 진폭만큼 콘(210)도 진폭 운동한다. 소리가 나는 핵심 부분이며, 얇고 가볍고 강도가 좋은 재질을 사용한다. 초기에는 종이를 많이 사용하였으나, 이후 종이의 단점을 개선하기 위해 폴리 플로필렌 같은 플라스틱 소재 등이 사용되다가, 최근에는 강도 때문에 금속을 포함한 합금소재를 이용한다.
음질은 콘(210)의 재질에 따라 차이가 생기는데, 보통 종이 재질은 부드럽고 따뜻한 음질을 발생시키고, 플라스틱이나 금속 등은 경질적이고 차가운 음질을 발생시킨다.
댐퍼(220)는 콘의 뒷면 보호대로서 일종의 스프링과 같은 역할을 하며, 콘(210)과 보이스 코일부(230)가 과도하게 진폭하여 이상음을 발생시키는 것을 저지한다. 댐퍼(220)는 보통 거미줄 형태로 만들어지며 탄력감이 있다. 댐퍼(220)의 재질로는 주름이 진 황색의 면사 등을 주로 사용한다.
보이스 코일부(230)는 전기가 이동하는 부분이다. 보이스 코일부(230)는 콘(210)의 중심부에 접합되어 있고, 또한 적어도 일부는 영구자석(240)에 내장된다. 앰프에서 만들어진 음 재생 신호(전기 신호)가 보이스 코일부(230)를 통과할 때, 영구자석(240)의 자기장에 의해 보이스 코일부(230)가 전후로 움직이고, 이때 일측이 보이스 코일부(230)에 결합된 콘(210)도 같은 방향으로 이동한다. 이와 같이, 보이스 코일부(230)의 진동, 그에 따른 콘(210)의 진동에 의해서 소리가 만들어진다.
영구자석(240)은 알니코, 페라이트 등을 재질로 사용할 수 있으나, 네오디뮴(NdFeB)을 사용하는 것이 바람직하다. 네오디뮴은 소형으로도 강한 자장을 만들 수 있고, 또한 기계적 강도가 높아 잘 깨지지도 않는다. 이와 같이, 네오디뮴은 영구자석(240)의 부피를 줄일 수 있고, 그 결과 복합 스피커 시스템의 전체 부피를 크게 줄일 수 있기 때문에, 좁은 장소, 예를 들어 자동차 내부에 복합 스피커 시스템을 탑재할 때 부피 감소의 효과를 크게 볼 수 있다.
콘용 버팀대(250)는 유닛 드라이버의 프레임(미도시)과 영구자석(240)이 직접 닫지 않게 하는 버팀목 역할을 한다. 또한, 중앙에는 암나사가 형성된 관통홀이 있으며, 관통홀에 지지대(500)가 나사 결합된다. 콘용 버팀대(250)는 보통 알루미늄 등의 비자기 전도체 금속으로 만들어진다.
분산모드 스피커(300)는, 콘형 스피커(200)와 유사하게, 댐퍼(320), 보이스 코일부(330), 영구자석(340), 분산모드용 버팀대(350) 등을 포함한다. 다만, 분산모드 스피커(300)는 콘형 스피커(200)의 진동판인 콘(210)과는 달리 장방형의 평면 진동판(310)을 포함한다.
분산모드 스피커(300)는 콘형 스피커(200)의 함몰부에 내장되는 형태로 결합되는데, 지지대(500)를 매개로 콘형 스피커(200)와 결합된다. 지지대(500)의 양 단부에는 나사산이 형성되어 있고, 나사산 부분이 콘용 버팀대(250)와 분산모드용 버팀대(350)의 암나사 부에 회전 삽입되면, 각 반대편에서 너트(252,352)가 지지대(500)의 나사산에 나사 결합된다.
콘형 스피커(200)와 분산모드 스피커(300)가 음을 재생하면서 진동과 떨림이 반복되면, 지지대(500)의 나사 결합이 풀릴 수 있다. 이를 방지하기 위해, 지지대(500), 버팀대(250,350), 또는 너트(252,352)에 회전 방지 수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 회전 방지 수단(미도시)은 핀, 쇄기 등으로 구성할 수 있다. 그 밖에, 간단히 너트(252,352)에 와셔(미도시)를 삽입하여 분산모드 스피커(300)의 회전을 방지할 수도 있다.
분산모드 스피커(300)의 진동판(310)은 평면으로 되어 있어서 무방향 랜덤하게 진동하며, 분산모드 스피커(300)의 자체에서 생성되는 음파 사이는 물론 콘형 스피커의 음파와도 간섭을 거의 일으키지 않는다.
분산모드 스피커(300)의 진동판(310)이 콘형 스피커(200)의 전방 단부보다 돌출되게 구성할 경우에는 분산모드 스피커(300)의 진동판(310)의 면적을 콘형 스피커(200)의 전방 단면보다 크게 또는 작게 구성하여도 무방하다. 다만, 분산모드 스피커(300)를 콘형 스피커(200)의 함몰부에 내장시킬 경우에는 분산모드 스피커(300)의 진동판(310)의 장변은 콘(210)의 개구부 내경보다 작아야 한다. 이러한 구성은 콘형 스피커(200)에서 생성되어 전방으로 전파되는 음향이 분산모드 스피커(300)에 의해 차단되는 것을 줄일 수 있다.
분산모드 스피커(300)가 콘형 스피커(200)의 함몰부에 내장되는 경우, 콘형 스피커(200)에서 분리되어 분산모드 스피커(300)로 병렬 연결되는 음 재생 신호의 신호선은 콘형 스피커(200)의 진동판을 관통하거나, 또는 지지대(500)의 내부에 관통홀을 형성하여 그 내부로 신호선을 통과시켜 분산모드 스피커의 보이스 코일부(330)로 연결할 수 있다.
분산모드 스피커(300)의 진동판(310)은 허니컴 구조를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 진동판(310)은 알루미늄 재질의 벌집형 코어를 강화 플라스틱이나 종이로 압착시킨 구조로 형성할 수 있다. 허니컴 구조의 진동판은 소재가 가벼울수록 효율이 좋기 때문에, 종이류를 압착시킨 진동판이 바람직할 수 있다. 이 경우, 분산모드 스피커의 특유의 소리, 예를 들어 "꽁꽁"거리는 소리를 감소시킬 수 있다.
분산모드 스피커(300)에서, 진동판(310)과 보이스 코일부(330)의 전면부 사이에는 진동판(310)과 보이스 코일부(330)를 결합하는 양면 테이프(360)가 구비되어 있다. 양면 테이프(360)로 보이스 코일부(330)에 결합된 진동판(310)은 보이스 코일부(330)의 전후 진동에 연동하여 전후 진동한다.
도3에서, 지지대(500)를 결합하기 위한 관통홀이 영구자석(240)과 콘용 버팀대(250)를 모두 관통하고, 관통홀의 외측에 너트(252)를 결합하는 것으로 구성하였으나, 콘용 버팀대(250) 중 상부 버팀대까지 또는 콘용 버팀대(250)의 상부 버팀대와 영구자석(240)까지, 또는 콘용 버팀대(250)의 하부 버팀대를 관통하지 않는 범위까지만 관통하게 하여, 지지대(500)를 결합할 수 있다. 이 경우, 너트(252)는 필요하지 않게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제2 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 콘형 스피커(200)의 외주 일측에 고정 로드(600)를 설치한다. 고정 로드(600)는 그 일측을 엣지나 프레임에 고정할 수 있다. 고정 로드(600)의 타측에는 분산모드 스피커(300)를 결합 고정한다. 이때, 고정 로드(600)의 타측은 분산모드 스피커(300)가 콘형 스피커(200)와 동일 축 상에 위치하도록 길이 조정한다.
고정 로드(600)는 1개로 충분하다. 이 경우, 고정 로드(600)의 폭이나 두께는 충분히 커야 한다. 그러나, 분산모드 스피커(300)를 안정적으로 지지하기 위해서는 2개 이상 구비하는 것이 바람직하며, 이 경우 고정 로드(600)의 폭이나 두께를 작게 할 수 있다.
고정 로드(600)의 타측에서, 분산모드 스피커(300)는 양면 테이프(미도시)에 의해 고정 로드(600)에 고정된다. 그 밖에, 고정 로드(600)의 타측에 고리 결합구 또는 나사 결합구 등을 구비하고, 이에 대응되는 대응 결합구를 분산모드 스피커(300)에 구비하여, 이들을 결합함으로써 분산모드 스피커(300)를 고정 로드(600)에 고정할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 스피커 시스템의 제3 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 도 5의 분산모드 스피커(300)는 진동판(310), 댐퍼(320), 보이스 코일부(330), 양면 테이프(360)을 포함한다. 도 5의 복합 스피커 시스템은, 도 3의 복합 스피커 시스템과 달리, 영구자석(340), 분산모드용 버팀대(350), 너트(252,352), 지지대(500)를 포함하지 않는다.
도 5의 복합 스피커 시스템에서는, 분산모드 스피커(300)가 콘형 스피커(200)의 프레임에 결합된다. 즉, 분산모드 스피커(300)가, 콘형 스피커(200)와 동일하게, 콘형 스피커(200)의 영구자석(240) 및 콘용 버팀대(250)에 삽입되어 콘형 스피커(200)의 진동 메커니즘과 동일한 방식으로 진동하며 음향을 재생한다. 즉, 평면 진동판(310)은 보이스 코일부(330)와 결합되어 있으며, 콘형 스피커(200)의 영구자석(240) 내에서 보이스 코일부(330)가 움직임에 따라 평면 진동판(310)도 연동하여 같은 방향으로 진동한다.
도 5의 구성은 복합 스피커 시스템을 간단히 할 수 있고, 무게와 부피를 줄일 수 있다.
도 3 내지 도 5의 구성을 갖는 본 발명의 복합 스피커 시스템은 다음과 같이 동작한다.
콘형 스피커(200)에 입력되는 음 재생 신호가 분산모드 스피커(300)에 병렬 연결되어 있으므로, 콘형 스피커(200)와 분산모드 스피커(300)는 음원을 공유하게 된다.
콘형 스피커(200)에서 분리되어 분산모드 스피커(300)로 입력되는 음 재생 신호는, 필터(400)에 의해 20 Hz 내지 600 Hz 사이의 저음 대역이 제거되고, 분산모드 스피커(300)로 입력된다. 이와 같이, 분산모드 스피커(300)로 입력되는 음 재생 신호 중 저주파 성분을 제거하면, 분산모드 스피커(300)의 진동판(310)이 크게 진동함으로써 야기되는 음질 저하의 문제가 해소될 수 있다. 이는, 복합 음향(layered sound)은 콘형 스피커가 생성하는 상관음과 분산모드 스피커가 생성하는 비상관음이 500 Hz 내지 5 kHz 또는 600 Hz 내지 5 kHz 대역에서 함께 재생될 때 가장 이상적인 소리를 내는 것과도 관련된다.
콘형 스피커(200)는 콘(210)이 앞/뒤로 진동하면서 특정 파면을 갖는 파장을 만들어내고, 분산모드 스피커(300)는 장방형 진동판(310)이 불규칙적으로 진동하면서 파면을 거의 형성하지 않는 파장을 만들어 내기 때문에, 분산모드 스피커(300)의 재생음과 콘형 스피커(200)의 재생음은 서로 간섭을 일으키지 않는다. 그 결과, 사용자는 저음용 우퍼와 고음용 트위터가 동축으로 결합된 종래의 스피커 구조에 비해 상당히 개선된 음질의 소리를 들을 수 있다. 또한, 분산모드 스피커의 특성에 기인하는 저음 대역의 재생 난제를 필터를 통해 해결함으로써, 콘형 스피커와 분산모드 스피커를 통한 원음 재생을 더 개선할 수 있다.
본 발명은 저음용 우퍼와 고음용 트위터가 동축으로 결합된 종래의 동축 스피커 구조나 저음용 우퍼와 고음용 트위터가 인접하여 나란히 배치되는 종래의 스피커 구조에서 출력하는 음질보다 개선된 음질을 제공하기 위해 개발되었다. 따라서, 본 발명의 복합 스피커 시스템에 덧붙여 고음용 트위터를 우퍼의 측면에 별도 구비하는 것도 가능하며, 이 경우 본 발명의 스피커 구조, 즉 우퍼 내에 분산모드 스피커를 결합한 스피커 구조와 비교하여, 더 나은 음질을 제공할 수 있다. 더 나아가, 우퍼에 인접하는 고음용 트위터에도 분산모드 스피커를 내장할 수 있으며, 이 경우 더 나은 음질을 제공할 수 있다. 왜냐하면, 앞에서 설명한 바와 같이, 콘형 스피커가 생성하는 상관음과 분산모드 스피커가 생성하는 비상관음이 500 Hz 내지 5 kHz 또는 600 Hz 내지 5 kHz 대역에서 함께 재생될 때 가장 이상적인 소리를 내는데, 저음 대역을 출력하는 우퍼와 고음 대역을 출력하는 트위터의 주파수 분포가 500 Hz 내지 5 kHz 또는 600 Hz 내지 5 kHz 대역에도 존재할 수 있기 때문에, 분산모드 스피커를 우퍼뿐 아니라 트위터에도 결합하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명은 공간 효율성의 확보라는 목적을 달성하기 위해서, 우퍼 또는 트위터 내에 분산모드 스피커를 내장시키는 구조를 개시하였으나, 분산모드 스피커를 우퍼나 트위터의 외부에 인접시켜 배치하는 것을 배제하지는 않는다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 것일 뿐 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 아래의 청구범위의 기재에 의하여 결정되어야 한다. 또한, 아래의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 범위에서, 해당 기술분야의 당업자라면 본 발명의 사상을 다양하게 수정 또는 변경할 수 있을 것으로 예상되며, 그러한 수정 또는 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 복합 스피커 시스템은 차량 등에 이용할 목적으로 제안되었으며, 그 밖에 가정, 성당, 교회, 교실, 음악실 등에서도 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 음 재생 신호를 수신하여 음을 재생하며, 전면에 함몰부를 갖는 콘형 스피커; 및
    상기 콘형 스피커의 함몰부에 내장되고, 상기 콘형 스피커로 입력되는 음 재생 신호를 공유하는 분산모드 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산모드 스피커로 입력되는 음 재생 신호로부터 저음 대역의 주파수 성분을 제거한 후 상기 분산모드 스피커로 출력하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산모드 스피커는
    장방형의 평면 진동판을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 장방형의 평면 진동판은
    허니캠 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 필터는
    20 Hz 내지 600 Hz의 범위에 포함되는 주파수 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 필터는
    콘덴서인 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산모드 스피커의 축 중심은
    상기 콘형 스피커의 축 중심과 동일선 상에 있는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 콘형 스피커의 프레임에 일단이 결합되는 지지대를 포함하고,
    상기 분산모드 스피커의 프레임은 상기 지지대의 타단에 결합되는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 지지대는
    상기 분산모드 스피커의 회전을 저지하는 회전 저지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 콘형 스피커의 외주 일측에 상기 콘형 스피커의 내측을 향하여 연결되는 고정 로드를 포함하고,
    상기 분산모드 스피커는 상기 고정 로드의 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  11. 제1항 또는 제2에 있어서, 상기 콘형 스피커와 상기 분산모드 스피커는
    네오디뮴(NdFeB)의 자석을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산모드 스피커는
    상기 콘형 스피커의 프레임을 이용하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 분산모드 스피커의 보이스 코일부는
    상기 콘형 스피커의 영구자석에 삽입되어 진동하는 것을 특징으로 하는 복합 스피커 시스템.
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