오디오 왜곡이란 무엇이며 그 원인은 무엇입니까?

블루투스 스피커든 오디오 애호가 헤드폰 앰프든 상관없이 오디오 제품을 쇼핑하는 데 시간을 할애하면 왜곡에 대해 듣게 될 것입니다. 그러나 오디오 왜곡이란 무엇이며 처음부터 어디에서 왔습니까?

오디오 왜곡이란 무엇입니까?

오디오 왜곡으로만 제한하더라도 왜곡의 정의가 매우 모호하다는 것은 도움이 되지 않습니다. 주어진 신호에서 오디오 파형이 입력 신호에 비해 변경되거나 변형되면 기술적으로 왜곡입니다.

오디오 왜곡에는 선형 및 비선형의 두 가지 유형이 있습니다. 선형 왜곡은 신호 진폭의 변화이고 비선형 왜곡은 신호의 주파수 성분 변화입니다. 둘 다 오디오 왜곡의 한 형태이지만 대부분의 사람들이 가청 왜곡에 대해 이야기할 때 비선형 왜곡에 대해 이야기하고 있습니다.

선형 왜곡은 신호에 아무 것도 추가하지 않습니다. 대신 직접 변경합니다. 이것은 사운드의 피치나 볼륨을 변경하는 것과 같이 매우 눈에 띄는 방식으로, 또는 신호의 위상을 변경하는 것과 같은 보다 미묘한 방식으로 발생할 수 있습니다.

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비선형 왜곡은 신호에 추가 주파수를 추가합니다. 이것은 마치 오래된 비닐 레코드를 듣는 것처럼 사운드 위에 거친 질감처럼 들릴 수 있습니다. 녹음에 윙윙 거리는 소리, 쉿하는 소리 또는 딱딱거리는 소리를 추가할 수 있습니다.

즉, 비선형 왜곡이 항상 불쾌한 것은 아닙니다. 대부분의 대중 음악 프로덕션은 깨끗하고 깨끗한 녹음과 같은 사운드라도 믹싱 프로세스 전반에 걸쳐 다양한 형태의 비선형 왜곡을 사용합니다.

이 기사에서는 가장 흔히 접할 수 있는 세 가지 형태의 오디오 왜곡의 불쾌한 측면에 초점을 맞추고 있습니다. 이들은 전체 고조파 왜곡, 클리핑 및 스피커 왜곡입니다.

총 고조파 왜곡(THD)

고조파 왜곡은 신호에 존재하는 원래 주파수에 추가된 사운드입니다. 총 고조파 왜곡은 오디오 신호가 원본과 비교하여 새로 추가된 고조파 주파수로 구성된 정도를 측정한 것입니다.

고조파 주파수가 항상 원하지 않는 것은 아닙니다. 음악이 모두 기본 주파수라면 꽤 지루할 것입니다. 소리의 고조파는 악기에 고유한 음색을 부여합니다. 기타의 낮은 E 스트링은 대략 83Hz이지만 다른 주파수의 고조파는 기타 스트링의 사운드를 제공합니다.

이것이 모든 고조파에 유용한 것은 아닙니다. 예를 들어, 오디오 엔지니어는 물리적으로 기본 주파수를 재생할 수 없는 작은 스피커에서 들을 수 있도록 베이스 악기 주변의 고조파 주파수를 향상시키는 경우가 많습니다.

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스테레오 시스템의 구성 요소가 신호에 고조파를 추가하면 일반적으로 좋지 않습니다. 이것이 제조업체가 구성 요소의 전체 고조파 왜곡을 가능한 한 낮게 유지하는 것을 목표로 하는 이유입니다. 예를 들어 클래스 D 증폭기의 THD는 규칙적으로 1% 미만입니다.

이 1퍼센트라는 숫자에는 이유가 있습니다. 사람들이 그것을 알아차리기 시작할 수준입니다. 일부 사람들만 1% 미만의 왜곡을 들을 수 있지만, 대부분은 왜곡이 이 수치 이상일 때 알아차릴 것입니다.

고조파 왜곡은 전화기에서 홈 시어터 시스템에 이르기까지 증폭 단계를 포함하는 모든 제품에 존재합니다. 다행히도 자주 듣지 않을 것이며 그것에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

깎는

클리핑은 신호가 특정 임계값을 초과할 때 발생합니다. 이 임계값은 종종 증폭기의 정격 전력이지만 다양한 이유로 인해 여러 단계에서 오디오 신호에 클리핑이 발생할 수 있습니다.

신호가 임계값을 어떻게 또는 왜 초과하는지에 관계없이 이는 신호의 피크를 효과적으로 잘라냅니다. 신호 체인에서 클리핑이 발생하는 위치는 이것이 얼마나 갑작스럽게 발생하는지 결정합니다. 즉, 클리핑은 거의 눈에 띄지 않는 왜곡에서 스테레오의 전원 버튼에 뛰어들게 만드는 크고 불규칙한 사운드에 이르기까지 다양합니다.

턴테이블, 프리앰프, 파워앰프, 포노앰프, CD 플레이어를 갖춘 하이엔드 스테레오 시스템. — Cls 그래픽/Shutterstock.com

디지털 클리핑은 일반적으로 가장 불쾌한 다양성입니다. 이는 소프트웨어, 구성 요소의 아날로그-디지털(ADC) 또는 디지털-아날로그(DAC) 변환기 또는 외부 DAC와 같은 독립형 제품에서 발생할 수 있습니다. 아무리 들어도 듣고 싶은 말은 아니다.

물론 클리핑 소리가 얼마나 불쾌한지는 사용 방법에 따라 달라지는 경우가 많으며 아날로그 세계에서는 훌륭하게 들릴 수 있습니다. 기타 디스토션과 오버드라이브는 둘 다 클리핑의 한 형태로, 기타가 달리 할 수 없는 방식으로 노래하게 합니다.

즉, 구성 요소 불일치로 인해 스테레오 시스템에서 클리핑이 발생하거나 단순히 볼륨을 너무 크게 높이는 것은 결코 좋은 일이 아닙니다.

스피커 왜곡

스피커 왜곡은 정확히 들리는 것과 같으며 스피커가 스스로를 찢어 버리려고 하는 것처럼 들립니다.

좋은 소식은 대부분의 경우 스피커 왜곡으로 들리는 것이 실제로는 클리핑일 수 있다는 것입니다. 이것은 아마도 당신의 앰프가 스피커를 구동하기 위해 고군분투하고 스피커에 사운드를 전달하기 위해 최대 전력 정격을 초과하기 때문에 왜곡될 것입니다. 볼륨을 낮추면 중지됩니다.

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다른 경우에는 스피커 드라이버의 비선형 움직임이 들리는데, 이는 선형으로 움직이도록 되어 있습니다. 이는 너무 강력한 앰프를 사용하거나 스피커와 앰프 간의 옴 불일치로 인해 발생할 수 있습니다.

스피커에서 전기 신호가 드라이버의 보이스 코일에 닿으면 드라이버는 파형과 함께 차례로 움직여야 합니다. 오디오 신호가 너무 강력하면 동작이 극단에서 바닥으로 떨어지기 시작할 수 있으며, 이는 더 많은 공기를 밀어낼 수 없음을 의미합니다. 여기에서 실제 스피커 왜곡이 들리기 시작합니다.

이것이 계속되면 스피커가 물리적으로 손상될 수 있으므로 스피커가 왜곡되는 소리가 들린다고 생각되면 가능한 한 빨리 볼륨을 낮추십시오. 클리핑으로 판명되더라도 일반적으로 스테레오 또는 홈 시어터 시스템에 문제가 있음을 의미합니다.

모든 것이 올바르게 연결되었는지 확인하려면 홈 시어터 배선 연결에 대한 가이드를 살펴보십시오.