2-way Speaker

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정의

하나의 인클로저 안에 저음과 중음을 담당하는 우퍼와 고음을 담당하는 트위터라는 두 개의 독립된 드라이버를 배치하여 전체 가청 주파수 대역을 나누어 재생하는

Speaker 시스템이다.

초기 오디오는 모든 대역을 단 하나의 유닛으로 재생하는

Full Range Speaker가 주를 이루었다. 하지만 거대한 진동판은 고주파의 빠른 진동을 따라가지 못하고 작은 진동판은 저음을 낼 만큼 공기를 밀어내지 못하는 물리적 한계가 뚜렷했다.

이를 극복하기 위해 각 대역에 최적화된 유닛을 분리하여 하나의 통 안에 조합하는 설계가 등장했다. 앰프에서 들어온 신호를 크로스오버 네트워크라는 전자 회로를 통해 저음과 고음 두 갈래로 쪼개어 각각의 유닛으로 보낸다.

3웨이 시스템에 비해 설계가 직관적이고 위상 매칭이 유리하여

Hi-Fi 오디오부터

Studio 모니터까지 광범위하게 쓰이는 음향 기기의 절대적 표준이다.

앰프에서 증폭된 전체 스펙트럼의 오디오 신호가 스피커 내부로 들어오면

Crossover 회로가 특정 교차

Frequency - Hz (주파수)를 기준으로 신호를 저음역과 고음역으로 물리적으로 분리한다.

우퍼와 직렬로 연결된 인덕터가 교차 주파수보다 높은 고음역 신호의 통과를 억제하고 저음역 신호만 우퍼로 보낸다. 고주파가 우퍼로 들어가 혼탁해지는 현상을 막는다.

트위터와 직렬로 연결된 커패시터가 저주파 신호를 차단하고 고주파 성분만 통과시킨다. 강력한 저음 에너지가 작고 예민한 트위터 코일로 유입되어 유닛이 파손되는 것을 원천 방지한다.

주파수가 나뉘는 교차점 부근에서는 우퍼와 트위터가 동시에 소리를 낸다. 필터 회로에서 발생한 전기적 위상 지연과 유닛 간의 물리적 거리 차이를 수학적으로 정렬하여 신호가 상쇄되지 않고 평탄한 응답을 갖도록 맞춘다.

f_c = \frac{1}{2\pi \cdot R \cdot C} = \frac{R}{2\pi \cdot L}

음악 제작 환경에서 가장 널리 쓰이는 형태다. 미드우퍼가 킥 드럼과 보컬을 담당하고 소형 트위터가 심벌즈와 고음을 전담한다. 부품 수가 적어

Phase Distortion을 최소화하므로 엔지니어에게 정확한 스테레오 정위감을 제공한다. 현업에서는 두 유닛의 소리가 자연스럽게 섞이도록 최소 1미터 이상의 청취 거리를 확보하는 것이 기본 파이프라인이다.

콤팩트한 사이즈를 구현하기 위해 2웨이 설계가 주로 채택된다. 대형 베이스 유닛이 없어 초저역 재생은 어렵지만 중고역 명료도가 뛰어나고 공간을 적게 차지하여 거실 하이파이 오디오나 홈 시어터 스피커로 훌륭하게 작동한다.

최신 블루투스 기기 내부에는 풀레인지 대신 우퍼와 소형 트위터가 분리된 2웨이 시스템과 디지털 크로스오버가 결합된 경우가 많다. 좁은 인클로저 안에서도 디지털 연산으로 주파수를 정교하게 잘라내어 크기 대비 선명한 소리를 낸다.

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