[오디오] [다큐멘터리] 번외 - 스피커 케이블은 소리를 바꿀 수 있을까 없을까? - 마지막
부제 : 아는 것이 병이다.
< 공지 >
(앞서 타 게시물의 댓글로) 본 게시판에 더 이상 케이블 관련 글을 안 올리겠다고 밝힌 바 있습니다만, 이는 fake 였으며, 스피커 케이블과 관련된 그간의 "가상 실험"이 마무리되어, 연재글의 마지막 편을 올립니다. 원래는 케이블 관련 논쟁의 열기가 가라앉은 후, 게시할까 고민했는데, 운영자님의 "5/24~6/23 케이블 게시글 금지" 공지 사항을 보고 오늘 게시하기로 마음 먹었습니다
( 만약, 본 글의 게시 시점이 운영자분의 공지에 위반하는 것이라는 운영자분의 지적이 있으면 삭제하겠습니다. )
< 주의사항 >
1. 이 글에는, 글 작성자가 외국계 회사와 전문업에 오래 종사한 관계로, 영어로 표현된 전문 용어 및 보그체가 많으니, 영어 울렁증이 있으신 분은 가급적 읽기를 권장하지 않습니다. 또한, 공학적 서술이 많다보니, 과학적 공학적 사고가 어려우신 분들이 "문해력"만 믿고 글을 읽으시는 것 보다는 차라리 그림과 결론만 보시기를 권장합니다.
2. 본 글은 스피커 케이블(들)에 대한 공학적 차이의 존재 여부에 대한 고찰을 주제로 한 내용이며, 음질적 차이를 직접 다루지 않습니다. 공학적 차이를 근거로 음질적 차이 유무에 대해서는 각자 판단하시기 바랍니다. 특히, 평론가들이 말하는 "케이블이 갖는 (절대적) 음질"이나, 반대로 무용론자들의 "케이블 차이가 있으면 사기"라는 말을 의심치 않고 믿는 (혹은 믿을) 분들은 굳이 읽으실 필요가 없습니다.
------------
잠시 1부 내용을 요약합니다.
1부에서 진행한 가상 실험의 가설은 "만약 스피커 케이블에 의해 소리가 달라진다면, 케이블의 어떠한 전기적 특성의 변화로 스피커 유닛 앞에서의 전압이 달라져 있을 것"을 가정하였으며, 이를 고찰하기 위해 케이블의 impedance 특성에 따른 앰프에서 스피커로 전달되는 신호(=전압)의 주파수 응답 특성에 변화가 있는지를 관찰해본 것입니다.
이 가상 실험의 가설은 "케이블 무용론" 에서 많이 등장하는 "스피커 케이블은 저항체로만 작용하므로, 케이블 저항값에 의해서는 레벨만 감쇄한다, 스피커 케이블을 바꿔서 변화가 생겼다면 이는 케이블 저항값에 의한 레벨 변화 밖에 없다"라는 주장의 공학적 사실 여부도 확인해 볼 수 있는 관찰이었습니다.
이런 회로를 가정하여, 풀레인지 스피커와 멀티웨이 스피커의 전기적 등가 회로를 이용하고, 스피커 케이블에 해당하는 L0 값을 ~500mohms 및 ~5uH 이내에서 변화시켰을 때, 다음의 그래프 결과를 얻었습니다.
< 스피커 케이블 impedance 에 의한 풀레인지 스피커에서의 주파수 응답 변화 >
< 스피커 케이블 impedance 에 의한 멀티웨이 스피커에서의 주파수 응답 변화 >
이에, "스피커 케이블의 impedance 에 따라 스피커에 전달되는 신호의 레벨과 주파수 응답 특성(=flatness)이 다르다"라는, 지극히 공학적 의미로 "케이블에 차이가 있음"이 확인됩니다. 물론, 이 정도의 변화를 귀로 인지할 수 있는지는 고민이 필요하겠으며, 일반인에게는 인지하기 어려운 수준임은 맞습니다. 하지만, 엔지니어 레벨에서는 0.1dB 의 편차에 대해서도 목숨거는 일도 많음을 고려할 시, 음향을 업으로 하는 특수한 사람들 혹은 특별히 귀가 예민한 이들에게는 의미있는 값이 될 수 있다고도 할 수 있겠습니다.
만약 레벨 변화를 쉽게 감지할 수 있을 정도로 스피커 저항 값이 커지면 주파수 응답은 어떻게 바뀔까요? 앞서의 가상 실험에서 케이블 resistance 값이 커질수록 레벨 감쇄도 커지지만 주파수 응답 상의 굴곡도 그만큼 심해지는 것이 확인됩니다. 따라서, 스피커 케이블을 바꿔서 변화를 인지하기 힘들더라도, 만약 그 변화가 인지 가능한 수준으로 커진다면, 레벨 변화 뿐만 아니라 주파수 응답의 변화도 인지 가능할 것이라고 가정해볼 수 있습니다.
여기까지 정리하고, 혹시나 더 고민해봐야 할 다른 의미들이 있을지 다른 분들의 의견이 궁금해서, 가상 실험의 일부 결과를 커뮤니티에 노출을 해보았습니다. 그 때, 두 명의 현자 회원(C*** 님, 업*** 님)의 댓글로부터 중요한 부분이 지적됩니다.
C*** 님은 제가 수행한 가상 실험에서의 케이블 impedance 가 실용적인 값이 아니라는 것을 지적하셨습니다. 가상 실험에서 가정한 1mm^2 굵기의 스피커 케이블은 염가형 스피커에 번들로 끼어주는 수준에 해당되어 현실적이지 않으므로, 그 분 말씀을 참고하여 12AWG 나 10AWG 를 고려할 필요가 있겠습니다. 다른 한 분은 "앰프의 출력- 케이블 - 스피커 전체의 임피던스 성분에서 케이블 자체 임피던스 성분이 그렇게 중요한 팩터가 되지 않는 것 같다"라는 의견을 주셨습니다. 그래서, 이 부분을 참조해서, 실용적인 케이블 impedance 값과 앰프의 출력 impedance 조건을 함께 고려한 가상 실험을 다시 하기로 결정하였습니다.
앰프의 출력 impedance 값을 고려하기 위해, wikipedia 의 damping factor 항목을 찾아보았습니다. Damping factor 는 앰프의 출력 impedance 와 부하 impedance 의 비를 표현하는 것으로, 보통 업체에서는 특정 주파수에서의 수치만 표기하여 소비자에게 공개하지만, 공학적으로는 주파수 영역에서의 해석이 가능합니다. 마침 wikipedia 의 damping factor 항목에 진공관 앰프(Rogue Atlas)와 트랜지스터 앰프(Luxman L-509u)의 주파수 영역 상에서의 damping factor 그래프가 있어 이를 역산한 값으로부터 진공관 앰프와 트랜지스터 앰프의 출력 impedance (=resistance 와 inductance) 를 구해냈습니다.
또한, 실용적인 케이블 impedance 값을 적용하기 하기 위해, 다음 site 에 listing 된 스피커 케이블 실측치를 참조하기로 하였습니다(12개 cable 중, resistance 와 inductance 값이 모두 공개된 9개 케이블 대상, 길이는 10m 로 가정).
https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/when-12-gauge-wire-is-not-12-gauge.3/
https://amirviews.smugmug.com/photos/i-pCHLdNw/0/O/i-pCHLdNw.png
그리고, 앞서의 가상 실험과는 다른, 새로운 가설을 세우기로 하였습니다. "각 스피커 케이블에는 고유의 (음질) 특성이 존재하는가?"
평론가들은 마치 케이블이 각각 고유의 음질이 있는 듯 설명합니다. 예를 들어, "오케스트라 악기들의 작은 음들이 선명하게 들리고, 피아노 고음이 단단하고 분명했으며, 음상은 평소보다 약간 작게...", 어쩌구 저쩌구.... 정말 그들이 이런 소리 차이를 느꼈다면, 측정에 있어서도 케이블마다 고유의 특성이 나타나야 할 것입니다. 그래서, "만약 스피커 케이블에 고유의 음질이 있다면, 앰프나 스피커에 영향 받지 않는 고유의 특성이 관찰될 것이다"라는 새로운 가설을 세워, 9개의 케이블 impedance 값에 따라, 주파수 응답이 어떻게 다른지를 4가지 조건 - (1) 진공관 앰프에 풀레인지 스피커, (2) 진공관 앰프에 멀티웨이 스피커, (3) 트랜지스터 앰프에 풀레인지 스피커, (4) 트랜지스터 앰프에 멀티웨이 스피커 조건에서 확인해보기로 했습니다. 그 결과....
( 그림을 쉽게 비교하기 위해 9개 케이블의 그래프를 움짤로 만들었습니다. )
뭐가 나타나는지 잘 모르겠습니다. 앰프와 스피커에 따라 그래프가 모두 비슷해보이며, 각각의 케이블에 의해 나타나는 개별적인 특징은 관찰되지 않습니다. 혹시나 해서, 각 그래프를 4가지 조건으로 분류하여 다시 모아봤습니다.
(1) 진공관 앰프에 풀레인지 스피커,
(2) 진공관 앰프에 멀티웨이 스피커,
(3) 트랜지스터 앰프에 풀레인지 스피커,
(4) 트랜지스터 앰프에 멀티웨이 스피커,
글쎄요, 여전히 잘 모르겠습니다. 아무리 봐도, 스피커 케이블 고유의 특성이 있는지가 의심됩니다. 그러면, (스피커) 케이블 차이를 들었다고 하는 주장은, 착각일까요? 아니면 거짓말일까요? 솔직히 "케이블 음질"에 대해 평론가가 말하는 것을 곧이 곧대로 믿기는 어려운데, 일반 애호가들로부터의 경험을 (최소한 본 게시판에서) 다수 듣다 보니, 스피커 케이블에 어떠한 음질적 경향이 있을 수도 있는데 놓치고 있는게 아닌지 계속 고민하게 됩니다. 이 때, 모 회원 글이 눈에 들어옵니다.
... 사람은 케이블 "차이를 구분"하지 못한다 ....
갑자기 떠오르는 생각이 있습니다. A 와 B 의 차이를 구분한다는 것은 굳이 A 와 B 의 특징을 각각 정의하지 않더라도 A 와 B 의 상대적 다름을 인지할 수 있다면 충분히 가능합니다. 예를 들어, 같은 종의 개나 고양이를 볼 때, 크기만 보고 엄마 고양이와 새끼 고양이를 구분하는 것처럼요.
엄밀히 말해, 대부분의 일반적인 비교 청취 환경에서, 절대적 기준을 가정하고 평가하는 것이 아니라, 기기 교체 전후의 상대적 평가를 통해, 간접적으로 절대적 평가를 얘기할 뿐입니다. 마찬가지로, 만약 여러분이 케이블 교체로 인한 소리 차이를 경험헀다면 상대적 차이를 인지한 것이라 가정해볼 수 있습니다.
그래서, 9 개 케이블의 상대적 차이를 관찰해보기로 하고, 그 상대적 차이에서 어떠한 경향이 있는 지를 확인해보기로 하였습니다. 이를 위해 9 개 케이블의 평균 impedance 값으로부터 대표 impedance 값을 정의하고, 대표 impedance 값에 의한 주파수 응답 특성으로부터, 각 9 개 케이블에 의한 주파수 응답 특성이 얼마나 (상대적으로) 차이나는지를, 상기 4 조건에서 그래프로 다시 관찰해보았습니다. 그 결과...
< 4가지 조건에 대한 9개 스피커 케이블과 대표 케이블의 응답 특성의 차이 >
( 편의상 excel 에서 그렸습니다. 세로 축은 앞어와 마찬가지로 gain 차에 대한 dB 값입니다. )
드디어 경향이 나타납니다. 4 개의 그래프가 2개-2개 씩 쌍을 이루네요.
보시다시피, 대표값의 케이블을 기준으로 9개 스피커 케이블에 대한 그 상대적 차이의 경향은 앰프의 종류 보다는 스피커 종류를 따르는 것으로 확인됩니다. 즉, 동일한 스피커 조건에서는 9개 케이블이 가지는 상대적 "주파수 응답 차이"가 연결된 앰프의 교체와 상관없이 일정한 경향으로 나타날 수 있음이 보여집니다. 아울러, 앰프가 달라지면, 그래프의 경향은 비슷하나 미세하게 높낮이가 달라지는 것이 확인됩니다. 다시 말해, 케이블 교체에 따른 소리 변화는 케이블과 스피커 상호 간의 관계에서 일어나는 변화이며, 앰프가 달라지더라도 그 경향은 유지될 것이라 해석할 수 있습니다. 하지만, 스피커가 바뀌게 되면, 그 경향은 다르게 나타날 것이므로, 케이블 고유의 특성이 존재한다고는 생각할 수 없습니다. 즉, 만약 여러분이 케이블 교체로 인해 음질적 차이를 경험했다면, 그 경험은 케이블만의 특성으로 발생한 것이 아니라, 케이블과 스피커가 상호 영향을 주어 발생한 것으로 이해해야 합니다.
물론 동일 AWG 상에서 상대적 차이가 크지는 않습니다. 최대최소 차이가 약 0.3dB 로 나타나는 주파수 응답 변화는 쉽게 인지가능한 수준은 아닙니다. 평범한 사용자 입장에서는 저 정도의 차이는 무시해도 되는 값이라고 생각할 수 있습니다. 하지만, 보통 앰프 구매시 고려하는 앰프의 주파수 응답 특성의 중요도를 생각해볼 때는 아예 무시할 수준이라고 하기는 어렵습니다. 저 정도의 공학적 차이를 들을 수 있다 없다는 각자 판단할 몫입니다.
-------------------
결론 입니다.
0. 공학 이론 상, 시간축 상의 정보와 주파수축 상의 정보는 서로 교환할 수 있습니다. 따라서, 상기 가상 실험에서의 고찰보다 더 큰 공학적 특성이나 변화를 찾아내기 전까지는 상기 가상 실험에서 고찰한 "시스템 주파수 응답의 변화"가 스피커 케이블에 의해 발생할 가능성이 가장 높은 음질적 요소라고 가정해 볼 수 있습니다.
1. 일련의 가상 실험으로부터, 실용적인 관점에서 스피커 케이블이 만들어낼 수 있는 약 0.xx dB 의 주파수 응답의 변화를 확인하였습니다. 그러나, 이러한 주파수 응답의 변화는 앰프나 스피커의 impedance 에 따라 달라질 수 있으므로, 스피커 케이블이 고유의 음질적 특성을 갖는다는 증거는 아닙니다.
2. 만약 스피커 케이블 교체로 인해 소리 차이, 음질적 변화 등을 느꼈다면, 그것은 스피커 케이블 단독으로 만들어낸 변화가 아니라, 케이블과 스피커의 impedance 특성이 상호 작용하여 일어난 변화로 판단됩니다. 이 변화는 스피커가 바뀌면 달라질 것이며, 따라서, 스피커 케이블은 스피커의 "악세사리"개념으로 볼 수 있습니다. 가장 이상적인 음질 조건은 스피커 업체가 추천하는 스피커 케이블을 사용하는 것이라 할 수 있습니다.
3. 스피커 케이블의 교체로 일어날 수 있는 변화는 예측 가능하지 않으며, 업체 혹은 평론가들이 말하는 스피커 케이블 고유의 특성이나 음질이 존재한다는 증거는 찾을 수 없습니다. 그들이 말하는 스피커 케이블 고유의 특성이나 음질은 그네들 시스템과 환경에서만 존재할 것이 확실해 보이며, 따라서 그것을 일반화 또는 객관화된 특징으로 정의할 수 없을 것입니다.
4. 일반 사용자 입장에서 케이블 교체로 인한 음질 변화는 사용자의 청각 능력에 따라 인지 가능할 수도, 가능하지 않을 수도 있습니다. 또한, 사용 환경에 따른 변화에 따라서도 이러한 차이가 나타날 수도 있고 아닐 수도 있겠습니다. 따라서, 케이블 교체로 인한 음질 개선 효과를 기대하기 위해서는 본인 청각 한계가 어디까지인지, 사용 환경은 어떠한지 등을 고려할 필요가 있습니다.
5. 결론적으로 스피커 케이블은 신호 전달의 역활과 미세한 이퀄라이징의 역활을 같이한다고 정의해 볼 수 있습니다. 다만 이퀄라이징 역활은 스피커 특성의 영향을 받게 되므로, 사용자가 더 이상 스피커를 업그레이드 하지 않을 시, 선택할 수 있는 마지막 방법이 되어야 할 것입니다. 충분한 굵기의 스피커 케이블이라면, 그 이상의 좋은 음질의 케이블은 없습니다. 다만, 내 스피커와 내 귀에 맞는 스피커 케이블은 있을 수도 없을 수도 있습니다.
이상... 물론 본 가상 실험의 결과에 동의하지 않는 사람도 있겠지요. 믿거나... 말거나... 는 각자 판단할 문제일 것입니다.
"오디오라는 취미는 아는 것 만큼 들리고, 들리는 것 만큼 안다."
Copyright by DW. Moon, 2022 (c) Livestock
--------------
P. S.
0. 앞서 본 게시판에 더 이상 케이블 관련 글을 안 올리겠다고 밝힌 바 있는데, 그 얘기는 fake 였습니다. 다른 게시글이나 댓글을 통해, 지속적으로 저에게 "업자" 프레임을 씌울려고 제게 도발하던 모 회원 때문에 신경이 분산되는 것을 막고, 결과 정리에 집중하기 위한 시간이 필요하다 보니 어쩔 수 없이 불미스러운 상황이 있었으며, 불가피한 선택이 있었습니다. 일부 게시물에서의 제 댓글로 인해 불편함을 겪었을 회원분들께는 죄송하게 생각합니다.
1. 본 가상 실험은 방법적으로 1991년 6월 AES Journal 에 발표된 Fred E. Davis 의 "Effects of Cable, Loudspeaker, and Amplifier Interactions"에서의 실측 실험과 유사함이 있습니다. 1부 글을 게시 후, 결과의 검증 과정에서 과거 유사 주제의 연구 논문이 있음을 확인하였습니다.
2. 본 가상 실험의 결과는 수학적으로도 검증 가능합니다. 사실 수학적 증명까지 확인하느라 글 게시의 시간이 좀 늦어졌으나, 수학적 증명은 "문해력"으로는 이해가 어려운 공학적 내용이므로 본 게시글에는 포함하지 않았습니다.
3. 디지털 오디오 케이블의 "cable jitter"에 대해서도 많은 실험과 고찰이 있었으나, 본 커뮤니티에는 어울리지 않는 내용이라는 점이 분명하여 (본 커뮤니티에는) 공개하지 않기로 마음 먹었습니다. 디지털 케이블 교체에 의한 음질 차이가 있다고 믿던 없다고 믿던 모두 여러분들의 자유이므로 각자 알아서 즐거운 오디오 생활하시길 바랍니다.
4. 본 게시글에 대한 불편한 댓글은 무시하겠습니다. 특히 다른 게시글을 통해 제 닉을 언급하거나, 저를 암시할 수 있는 내용을 게시하는 등, 저에게 "업자" 프레임을 씌우려는 시도를 하는 회원이 있다면, 그 책임을 각오해야 할 것입니다(내용에 따라 민형사상의 법적 조치를 취할 수 있음을 분명히 밝혀둡니다).
5. 본 게시글에 대해 무단 도용 및 인용을 금합니다(특히 평론가들). 혹시나 음향을 공부하고 있는 학생 중, 추가 연구를 통해 본 내용을 발전시켜보고 싶은 분이 있다면 언제든 쪽지 연락 바랍니다.
기회가 된다면 다른 주제로 다시 찾아뵙겠습니다.
글쓰기 |
과학적인 글 잘 봤습니다.
다른 주제들도 시간 되실때
언급해 주시면 많은 도움이
될것 같습니다.