‘크로스오버가 무엇인가’ 그리고, 여러 개의 앰프를 사용하는 스피커시스템에서 어떻게 셋팅해야 하는가에 대한 많은 오해들이 있다. 오늘날의 사용자들이 조정할 수 있게 허용된 DSP 프로세서들은 일반적인 사용자들에게 한때는 프로페셔널한 시스템 디자이너들에게만 허용되었던 신호처리(signal processing)과정에 접근할 수 있게 해주었다. 불행하게도, 스피커제조사들이 권하는 셋팅에서 아주 약간의 변화만으로도 시스템의 성능에 아주 해로운 영향을 끼치게 된다. 이 글은 크로스오버에 대해, 그리고 흔히 저지르는 하지만 소리에는 결정적인 영향을 끼치게 되는 몇 가지 실수들에 대해 이야기하고자 한다.
크로스오버란 무엇인가?
‘크로스오버’는 문자적으로 전기적신호를 두 개의 분리된 신호로 분리시키는 한 쌍의 필터를 말한다. 각필터의 밴드위드는 원래의 신호보다 작다. “크로스오버”는 또한 전기적신호를 분리하는 하나 또는 여러 개의 필터의 조합으로 이루어진 실제 전기적 장치를 의미하기도 한다. 크로스오버는 또한 “주파수-분할 네트웍” 이라고도 부른다.
크로스오버를 이루는 필터의 조합은 하이-패스필터(로우컷)와 로우패스필터로 구성된다. 이들은 약어로 HPF(하이패스필터), LPF(로우패스필터)라고 부르기도 한다. 필터는 특정한 주파수들을 통과시키고 다른 것들은 거부하는 주파수 선택적인 장치이다. 이는 일반적으로 다음의 세 가지의 변수들이 정의된다.
컷오프주파수(cutoff frequency), 토폴로지(topology), 기울기(slope). 컷오프주파수는 필터가 최대레벨에서 떨어지기 시작하는 어떤 지점의 주파수로 정의된다. 이는 일반적으로 최대레벨의 0.707 또는 0.5 배, 또는 “-3dB” 그리고 “-6dB”정도 떨어지는 지점이다. 토폴로지는 컷오프주파수 주위의 형태로 정의된다. 해를 거듭하면서, 여러 필터의 토폴로지들이 개발되어왔다. 오늘날 사용되는 가장 일반적인 필터 토폴로지들은 Butterworth, Linkwitz-Riley 그리고 Bessel 등이다. (흔히 BW, LR, BS 로 표기하기도 한다.
역자주). 그림 1 에서 이들의 예를 볼 수 있다. 필터의 기울기는 컷오프주파수 이후 떨어지기 시작하는 필터의 반응에 대한 비율로 정의될 수 있다. 이는 일반적으로 dB/옥타브로 정의되고, 6,12,18,24dB/옥타브 등이 가장 일반적으로 많이 사용된다. “필터기울기(filter slope)”와 “필터의 차수(filter order)”는 서로 바꾸어 쓰기도 한다. 필터의 차수의 증가는 기울기에서 6dB/옥타브의 변화를 의미한다.
예를 들면, 24dB/oct. 버터워쓰 필터는 4th (차) 버터워쓰 필터와 같은 것이다.
크로스오버가 필요한 이유는 풀레인지 스피커 시스템에서 물리적인 변환기(즉, 스피커유닛)가 모든 주파수대역(20Hz~20kHz)에서 동일한 레벨로 재생할 수 없기 때문이다. 우퍼는 일반적으로 저역대의 주파수를 재생하는데 사용되고, 트위터는 고주파의 신호를 재생하는 데에 사용된다. 크로스오버는 적절한 주파수들을 알맞은 스피커유닛에 분배해 주는 역할을 한다.
일반적으로 크로스오버들은 패시브와 액티브로 분류된다. 일반적으로 말하면, 패시브 크로스오버는 앰프출력 이후의 신호를 분리하는 것(즉, 스피커레벨)이고, 스피커 케비넷의 내부에 고정되어있는 것을 볼 수 있다. 액티브 크로스오버는 오디오신호를 앰프의 전단(즉, 라인레벨)에서 분리하는 것이고 일반적으로 독립된 장비로 신호소스와 앰프 사이에 존재한다. 크로스오버에서의 분리된 신호는 최종적으로 적당한 스피커유닛으로 전달되고, 적절한 대역의 오디오 주파수를 재생하게 된다. 크로스오버가 적절하게 잘 디자인 되었다면, 각 유닛으로부터 나온 신호들은 “합”해지게 되고 원래의 신호와 정확하게 똑 같은 신호로 재생되게 된다. 많은 다른 요인들, 예를 들어, 파워핸들링, 빔위드등이 크로스오버에 의해 크게 영향을 받게
되는 것들이다. 이러한 모든 것들이 전체 프로세싱에 고려되어야 할 사항들이다.