수직어레이도 수평어레이와 마찬 가지로 커버하고자 하는 영역의 형태와 거리에 따라서 그 형태를 달리 할 수 있다. 그 종류는 크게 Parallel Array, Narrow Point Array, Wide Point Array로 크게 나눌 수 있는데, 다양한 형태의 어레이 방법을 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure.1 Vertical array reference chart
어레이를 하기 전에, 먼저 우리는 스피커가 지향하고자 하는 객석의 위치를 고려하고 이에 상응하는 커버리지를 갖는 스피커를 택해야 한다. 때로는 넓은 영역을 커버해야 할 때가 있고, 때로는 좁지만 먼 거리의 영역을 커버해야 할 때가 있어 다양한 어레이 기술이 필요하다. 하지만, 수직 수평 커버리지 영역에서 전 주파수 대역이 정확하게 분리가 되기 어려운 이유로 교차영역에서는 컴필터링(Comb filtering)현상이 발생하게 되는데, 이런 현상은 음상 이미지의 디스토션이 발생하지 않는 범위인 Subdivision영역에서 스피커 간의 레벨차(∵-3dB)를 이용한 Amplitude Tapering이나 Subdivision 영역에서의 스피커 간의 시간차(∵ ms)를 이용하는 Delay Tapering기술을 이용하여 겹치는 영역에서의 주파수 응답 특성을 개선하여야 한다.
여기서 먼저 점검해야 할 사항을 집고 넘어야 할 것은 두 개 소스 간의 커버리지를 중심으로 한 Time offset과 Level offset과의 관계를 이해할 필요가 이 내용을 다음의 그림을 통해 이해해 보기로 하자.
Figure 2. Tendencies of coupled arrays
그림 2에서 보듯이 인접한 스피커 간의 어레이의 패턴에 따라 시간차와 이득차에서 다른 경향이 나타나는 것을 볼 수 있다. 이런 변화의 추이를 잘 고려해 어레이의 형태를 구성해야 할 것이다. 일반적으로, 이득차가 낮으면 시간차도 낮게 되어 커플링을 발생시킨다. 시간차가 증가하면, 이득차도 역시 증가하게 되어 콤비네이션을 발생시킨다. 시간 차가 클 경우, 이득차도 커지기 때문에 Combing이 줄어드는 대신, Isolation을 발생시킨다.
수직 어레이는 수평 어레이와 다르게 수직 패턴을 제어하는 기술을 말하는데, 앞서 말했듯이 객석의 배치에 따라 어레이의 구성은 각각 달라지는 것이 일반적이다. 그렇다면, 각각의 어레이의 형태에 따른 특성이 어떻게 다른지 알아보자.
Narrow Point Array(Long throw)
Narrow Point 어레이는 Long-throw 어플리케이션에 많이 사용하는 형태로, 중심축에서 Maximum power addition(+6dB)이 형성되고, 중심축에서 벋어난 overlap 영역에서 매우 다양한 High frequency 응답을 얻는다. 그리고 중심축에서 아주 벋어난 사이드에서는 단지 저음이 증가가 보이고 High frequency와 Mid frequency에서 서로 분리되어 있다. 또한 중첩영역에서 밖으로 이동하면, ripple 현상이 줄어든다. 그리고 그리고 낮은 Time offset 때문에 이 영역에서는 비교적 EQ조정이 용이하다.
Narrow Point Array(Long-throw Optimised)
이 형태도 앞서 언급한 형태와 비슷한 어레이 법으로 수직 커버리지가 상태적으로 위의 Narrow Point 보다 적지는 않으나, 적절히 일정한 커버리지를 가진다. 이 경우 중심축에서 addition은 상대적으로 작지만, 위의 Narrow Point가 불균일한 레벨 분포를 갖는 반면, 상당히 부드러운 분포를 갖는 것이 특징이다. 따라서, 주파수의 응답특성에서도 상당히 좋은 편이고 EQ 조정성도 상당히 뛰어난 편이다.
Wide Point Array(Wide Angle Optimised)
하나의 스피커로 커버리지보다 더 넓은 커버리지를 요구할 때 사용하는 어레이 법으로, 중심 축에서 큰 음압의 증가는 이루어지지 않는다. 음압분포도 Overlap 영역이 크지 않기 때문에 부드러운 편이다. 아주 작은 영역이 Overlap이 되기 때문에 중심축 주변에서 아주 깊은 ripple이 발생 형성된다. 중심지역 이외에서는 아주 부드러운 응답특성을 보인다. EQ의 조정성도 가운데 좁은 Overlap 영역을 제외하고 매우 부드럽다.
Parallel Array
주로 서브우퍼를 어레이 할 때 사용하는 방법. 일반스피커를 이런 방법으로 어레이를 하게 될 경우, 중심축에서는 음압의 증가가 충분하지만, 레벌의 분포도 극히 불규칙할 뿐더러 주파수 응답특성도 매우 좋지 않기 때문에 EQ 조정도 한 지점을 제외하고는 거의 불가능한 것이 특징이다. 이렇게 열에서의 과도한 수직 위치 배열은 청취영역에서 불규칙한 응답특성을 유발한다. 이런 어레이는 많은 양의 경우 음향 파워를 발생시키지만, 여분의 커버리지는 과도한 컴 필터링(Extensive Comb filtering)을 만들어 내게 된다.
Cross-fire Array
중심축의 증가는 크지만 -6dB 영역에서 좁게 형성된다. 레벨 분포도 중심축에서 강렬하지만 매우 불규칙하고 주파수 응답특성도 중심 영역의 대부분이 깊은 ripple이 생겨 아주 좋지 않다. EQ의 조정성도 커버리지 영역에서 High Frequency가 아주 다양한 형태로 나타난다. 중심축에서 Level offset이 매우 적은데, 이것은 주파수의 특성이 위치에 따라 다르게 나타나는 원인이 되기도 한다. 중심에서 1ms offset된 곳의 경우는 아주 적은 독립성으로 미디영역에서도 아주 깊은 상쇄를 유발시킨다. 중심축에서 벗어난 사이드 영역의 중첩 특성은 독립성이 감쇄된다. Time offsets은 적고, 한계적인 EQ 조정성을 갖는다.
이처럼 오목한 형태의 어레이는 중심에서 아주 큰 에너지가 집중되지만 Parallel Arrays에서의 비슷한 Comb filtering으로 좋지 못한 결과를 가져온다. 앞서 언급한 세 가지 어레이는 (Narrow, Long-throw Optimised, Wide Angle Optimised)는 각기 목적에 따른 다른 어레이의 형태이지만, Parallel과 Cross-fire 어레이는 피해야 할 어레이 방식이라 말할 수 있다.
글 | SOVICO 음향기술연구소 정재선주임
자료출처 | Audio Engineering for Sound Reinforcement
MeyerSound2000 Optimization UserGuide
