안녕하세요 언더케이지 음향리뷰 담당 STUDIO51입니다.

 

저번 G6 리뷰와 마찬가지로 영상에서 미처 다 못 전해드린 내용을 글로 보충합니다.

 

이번 측정에 사용된 모든 이어폰은 커널형 이어폰으로,  Audio Precision의 어쿠스틱 측정 프로토콜과 G.R.A.S의 이어 시뮬레이터를 사용하여 측정하였습니다.

 

측정개요

 

소리를 녹음하기 위해서는 마이크가 필요하듯이 이어폰, 헤드폰의 소리를 측정하기 위해서는 전용 마이크가 있어야 합니다. 이어폰, 헤드폰 측정 시 일반적인 마이크는 사람의 청감 특성을 모의할 수 없으므로 사람의 고막을 모의하는 전용 측정 마이크로폰을 사용합니다. 이를 이어 시뮬레이터(Ear simulator)라고 합니다.

 

오픈형 이어폰, 또는 헤드폰과는 다르게 커널형 이어폰 측정은 재현성을 확보하기 위해서 HATS가 아닌 이어시뮬레이터에 결합하여 측정합니다

 

이번 측정에서는 한국 최초로 G.R.A.S 사의 세계 최저노이즈 마이크로폰 셋트인 G.R.A.S. 43BB Low-noise Ear Simulator System을 사용하였습니다.

 

이 마이크는 인간의 가청한계를 뛰어넘는 극도로 낮은 노이즈 레벨을 가지고 있어 매우 작은 소리까지 녹음이 가능합니다

가령 달팽이가 잎사귀를 갉아먹는 소리까지 노이즈 없이 크게 들을 수 있습니다

 

측정장비는 국제 표준인 IEC60318-4(이어 시뮬레이터) 와 IEC 60318-7(HATS)에 규정되어 있기 때문에 표준을 만족하는 이어 시뮬레이터와 HATS끼리는 데이터가 호환됩니다.

 

측정방법은 IEC/KS 60268-7 에 규정 되어있습니다 .

 

STUDIO51은 IEC 60318-4와 IEC 60318-7를 만족하는 측정 장비를 통해 IEC/KS 60268-7를 만족하게끔 데이터를 가공해서 공개합니다.

 

다만 이해를 돕기 위해 몇몇 측정 항목은 대한민국 최고 석학 이신렬 음향 공학 박사님의 자문에 의거해서 추가하였습니다.

 

모든 측정은 저 STUDIO51이 수행하였으며 이신렬 박사님은 측정 데이터 검증에만 참여하셨습니다.

 

 

측정환경

 

이어폰 헤드폰 측정을 위해서는 소리를 녹음하는 이어시뮬레이터 녹음한 소리를 저장하고 분석하는 장치, 측정 시료를 연결시켜주는 장치 등 여러 기기들이 필요합니다. 아래는 이번 측정을 수행하기 위해 사용한 장비입니다.

 

음향 분석기 : Audio Precision APX 525

음향 분석기 ii : Audio Precision APX 1701

음향 분석 프로그램 : Audio Precision APX 500 Measurement software Ver. 4.4

마이크로폰 앰프 : G.R.A.S 40HT Low-Noise Microphone System.

이어시뮬레이터 : G.R.A.S RA 0234

 

 

장비교정

모든 측정 장비는 측정에 앞서 교정이 필요합니다. 이를 교정(Calibration)이라고 합니다. APX 장비의 경우에는 셀프 테스트를 통해 자체적으로 교정을 합니다. HATS와 이어 시뮬레이터는 사진과 같이 일정한 소리를 일정한 크기로 내주는 음압 교정기를 사용해서 마이크로폰 교정을 하고 있습니다.

 

 

장치간 연결

 모든 장치간의 연결은 외부의 노이즈를 막아주는 차폐 성능이 우수한 쉴딩 케이블을 사용하고 있으며, 도선의 길이를 최대한 짧게 함으로써 외부로부터 유입되는 노이즈의 양을 최소화 하였습니다. 외부 노이즈 유입을 차단할 수 있는 밸런스드 XLR 케이블을 사용 하였으며, 그렇지 않은 경우에는 BNC 혹은 LEMO 연결 단자를 사용하였습니다.

 

 

측정 항목

 

 

특성전압

IEC/KS 60268 표준에 의하면 이어폰, 헤드폰은 500Hz에서 94dB 음압을 맞추고 측정을 수행해야 합니다. 이어 시뮬레이터는 94dB에서 사람의 귀의 음향 임피던스를 모의할 수 있게 설계 하였기 때문입니다. 따라서 최대 출력을 제외한 모든 측정은 500Hz에서 94dB를 맞춰서 측정합니다. 아날로그 신호를 받는 유선 이어폰, 헤드폰의 경우에는 500Hz에서 94dB이 나올 때의 전압 값을 기록하고, 이후의 측정 기준전압으로 사용합니다. 이를 특성전압(Characteristic voltage) 이라고 합니다.

 

G6

S8

위 G6번들은 49mV를 입력했을때, 아래 S8번들은 53mV를 입력했을때 500Hz에서 94dB이 나왔습니다

 

이후의 모든 측정에서는 각 특성 전압을 인가한 상태로 측정합니다.

 

 

 

주파수 응답

 

주파수 응답은 어쿠스틱 측정에서 가장 중요한 항목입니다. 어쿠스틱 측정이란 이어폰, 헤드폰, 스피커와 같이 공기로 방사되는 소리 신호를 측정하는 것입니다. 이를 통해 저 주파수에서부터 고 주파수까지의 소리 크기 변화를 볼 수 있으며 음색을 판단하는 근거로 사용됩니다. 세로축은 소리의 크기(dB, 음압)를 나타내고, 가로축은 소리의 높낮이 (Hz, 주파수)를 나타냅니다. 그래프가 일직선으로 그려지는 것을 "평탄하다" 라고 합니다. 그래프의 솟은 부분을 피크 (peak), 꺼진 부분을 딥 (dip)이라고 합니다.

 

주파수에 따라 다르지만 보통 딥이 있으면 답답한 소리, 피크가 있으면 날카로운 소리로 인식합니다.

 

GENELEC Monitor Setup Guide에서는 20Hz ~ 40Hz는 극 저음, 40Hz ~ 160Hz는 저음, 160Hz ~ 400Hz는 중 저음, 400Hz ~2.5kHz 는 중음, 2.5kHz ~ 5kHz 는 중 고음, 5kHz ~ 10kHz 는 고음, 10kHz ~ 20kHz 는 초 고음으로 분류합니다. 다만 이에 대해서는 사람마다 다른 기준을 가질 수 있습니다. 본 리뷰에서는 GENELEC Monitor Setup Guide의 기준을 따라 음을 분류했습니다.

 

극 저음(20Hz ~ 40Hz)은 일반적으로 성능이 매우 좋은 서브 우퍼를 통해서 들을 수 있습니다. 커널형 이어폰도 재생은 가능하나 잘 들리지는 않습니다. 영화관에서 낮게 깔리는 자동차 배기음 소리, 폭탄, 대포의 압력 등에서 느낄 수 있습니다.

 

저음 ~ 중 저음(40Hz ~ 400Hz)은 일반적으로 인식하는 저음의 범위입니다. 남성의 목소리 또는 베이스 기타 소리, 킥 드럼 소리가 이에 해당됩니다.

 

중음 ~ 고음(400Hz ~ 10kHz)은 대부분의 많은 소리의 정보가 담겨있는 대역입니다. 바이올린, 플룻, 피아노의 대부분, 사람 목소리의 배음 등이 이에 해당됩니다.

 

초 고음(10kHz ~ 20kHz) 은 성능이 매우 좋은 이어폰, 헤드폰, 스피커에서 들을 수 있습니다. 드럼의 챙챙 거리는 심벌 소리가 대표적입니다.

주파수 응답은 비 보정 데이터와 보정 데이터로 나눌 수 있습니다. 비 보정 그래프는 측정 장비가 측정한, 어떠한 가공도 거치지 않은 그래프입니다. 보정 그래프는 비 보정 그래프를 적절하게 가공한 값입니다. 사람의 청감과 가장 유사하게 맞춘 것입니다.

 

현재까지 여러 산업표준 보정법이 존재하지만 본 자료에는 산업 표준 보정법 중에 대표적인 DF(Diffuse Field, 잔향실)보정을 제공합니다

 

비 보정 주파수 응답

비 보정 측정 데이터는 측정 장비에 입력된 신호에 어떠한 보정도 거치지 않은 데이터입니다. 이를 RAW 데이터라고도 합니다.

 

 G6

S8

보정 주파수 응답

DF 보정

 

G6

S8

 

G6, S8 비교

극 저음 ~ 저음 : LG 번들의 경우에는 매우 낮은 저음까지 빠짐없는 응답을 보여주고 있습니다.

반면에 삼성 번들의 경우에는 대략 60Hz 부터 약간 감쇄되는 모습을 보여줍니다.

 

소음이 많은 아웃도어 환경에서는 낮은 저음일수록 고음보다 더 많이 상쇄되어 소리가 작게 들리게 됩니다.

따라서 낮은 저음(극저음) 으로 갈 수록 소리의 크기가 커지는 것이 합당한 타겟입니다.

 

일반적인 저음인 중저음의 경우에는 삼성 번들쪽이 더 많습니다. 약간 저음이 울린다는 인상을 받을 수 있습니다.

 

삼성 번들의 경우에는 사람에 따라 깊은 착용이 힘들고, LG 번들의 경우에도 기본팁이 상당히 질이 좋지 않기 때문에

양 제품 모두 실제 착용 조건에서는 밀폐가 잘 안되어 극저음의 감쇄가 있을 수 있습니다.

 

개인의 귀 형태에 알맞은 착용법을 따르고 좋은 이어팁을 사용하시길 바랍니다

 

 

 

중음 : LG 번들의 경우에는 중음에서 고음으로 갈 수록 약간 강조되어 있어 중음의 강조를 만들어 낼 수 있습니다.

삼성 번들의 경우에는 LG에 비해서 더 평탄합니다.

 

 

고음 : LG 번들과 삼성 번들 모두 비슷한 위치(8.5kHz)에 비슷한 크기의 큰 피크가 있습니다.

다만 LG는 5kHz의 피크보다 9kHz피크 값이 작지만 삼성은 중음이 적다가 갑자기 피크가 생겨서 약간 거슬리는 소리로 들릴 수 있습니다.

 

10kHz 이상의 경우에는 비신뢰구간이라고 해서 사람의 실제 귀와 재현성이 많이 떨어지는 부분입니다. 특히 이어시뮬레이터에서 커널형 이어폰을 측정하면 커플러의 마이크로폰과 이어폰 사이에 정재파가 발생하여 더더욱 재현성이 많이 떨어지게 됩니다

참고용으로만 보시길 바랍니다.

 

좌우 편차 : 두 제품 모두 좌우편차가 그리 큰 편은 아닙니다.

LG의 경우에는 2kHz 이후로만 좌우편차가 조금 생기고

삼성의 경우에는 저역대에서 더 많은 편차가 생깁니다.

 

이번 측정에 사용된 데이터는 G.R.A.S 사의 최신형 이어시뮬레이터로 측정한 결과입니다.

사람의 고막 임피던스를 기존의 이어시뮬레이터보다 더 잘 따르도록 설계되었기 때문에 10kHz 이상 응답이 기존의 측정치와는 호환되지 않습니다. 유의하시길 바랍니다.

 

*이미지과 같이 IEC60318-4 표준은 10kHz까지만을 규정합니다. 10kHz 이상이 비신뢰구간인 이유입니다.

 

 

4.비선형 왜곡

 

비선형 왜곡은 기기의 왜곡 정도를 나타냅니다. 음향기기의 왜곡은 배음 (Harmonic)의 형태로 주로 나타나기 때문에 왜곡의 정도는 배음 왜곡을 모두 합친 THD (Total Harmonics Distortion, 총 고조파 왜곡)로 표시합니다. 2nd HD는 2차 배음 왜곡을, 3rd HD는 3차 배음 왜곡을 의미합니다. 소음이 없는 무향실 측정이 아닌 조건이기 때문에 신호대 잡음비를 높이기 위해 stepped sine이 아닌 swept sine을 100회 반복 측정하였습니다. 이런 기법을 Synchronous Averaging이라고 하는데, 같은 음을 반복 측정할 경우 일정한 신호음은 계속해서 가산되는 반면, 노이즈는 무작위로 발생되어 계속 줄어드는 현상을 이용해 신호대 잡음비를 올리는 기법입니다. 더 많은 정보는 링크를 참조해주세요.

 

G6

 S8

두 제품 모두 가청될 정도로 높은 THD 값을 가지고 있지는 않습니다. 대략 1% 미만이면 가청되지 않습니다.

그러나 삼성쪽이 LG 쪽 보다 왜곡률은 전체적으로 더 높습니다.

 

 

번외 1.

 

쿼드비트 3 vs LG G6 번들

 

빨간그래프가 G6 번들 파란그래프가 쿼드비트3입니다.

 

2kHz 이상부터 G6 번들이 더 높은 음압을 보여줍니다.

이는 고음이 강조된 소리로 들릴 가능성이 있습니다.

 

고음의 양은 이어폰 노즐의 어쿠스틱 댐퍼로 조절하는데 G6번들은 쿼드비트 3 보다 낮은 밀도의 댐퍼로 교체한것이 아닐까 추측됩니다.

 

 

번외 2. DIRAC

 

DIRAC은 이신렬 박사님이 드라이버부터 이어폰까지 직접 설계하신 이어폰입니다.

이어폰 소리의 타겟은 저와 박사님이 만든 타겟인 SL 커브와 최대한 유사하게 제작하였습니다

 

따라서 앞으로 모든 리뷰는 DIRAC 이어폰의 소리를 기준으로 합니다.

 

 

 

DIRAC 강조

쿼드비트 3 강조

G6 강조

S8 강조

 

전체적인 양상은 크게 다르지 않습니다

DIRAC 역시 아웃도어를 목적으로 한 이어폰이기 때문에 저음의 양은 기본적으로 많습니다만, 세 이어폰 중에서는 가장 적은, 적당한 양을 보여줍니다. 인도어에서도 크게 문제될 수준의 저음은 아닙니다

 

아웃도어에서는 저음이 상쇄되기 때문에 저음의 양이 조금 많아도 상관이 없습니다만 실내에서는 저음의 양이 너무 많으면 중음, 고음의 소리까지 가려지는 마스킹 효과가 발생할 수 있습니다.

 

중음 역시 비교대상중 가장 평탄합니다

 

고음의 경우에는 9kHz의 피크의 크기가 상당히 작은데다가 이어폰의 형상이 작아 더 깊은 착용으로 피크의 위치를 10kHz 쯤으로 밀어낼 수도 있습니다.

 

 

참고로 DIRAC의 경우에는 200Hz

쿼드비트의 경우에는 250Hz 쯤에서 생기는 튀는 현상은 이어팁 공진에 의한 현상입니다.

이어시뮬레이터의 경우에는 이어폰을 결합하는 부분이 사람과는 다르게 금속이기  때문에 이어팁이 공진하면서 생기는 현상입니다. 실제 사람이 착용시에는 생기지 않는 현상입니다.

 

삼성 이어폰의 경우에는 이어시뮬레이터와 잘 결합이 되지 않아 테이프를 붙여서 측정을 하였기 때문에 드러나지 않았습니다

 

 

 

총평

 

LG 번들과 삼성 번들 모두 상당히 잘 만들어진 이어폰이나, 각자의 문제점을 가지고 있었습니다.

 

특히 LG 번들의 경우 고음이 전체적으로 많은 양상을 보이는데, 외형부터 소리 성향까지 거의 같은 이어폰인 쿼드비트 3 에서는 그렇지 않고 매우 모범적인 모습을 보여준 것에 비하면 매우 아쉽습니다. 

제 추측으로는 고역을 줄여주는 댐퍼의 재질을 바꾸거나 밀도를 변경한듯 합니다. 측정오차보다는 조금 더 크고 여러 샘플상에서 동일하게 관측되는 문제였습니다.

 

삼성 번들은 이전의 삼성 번들에 비해서 괄목할 정도로 좋아졌습니다. 하지만 아직은 이어폰의 노하우가 부족한지 정착용시에 착용감이 불편한데 반해서 오버이어로 착용할때 훨씬 더 착용감이 좋아진다는점, 부싱의 방향과 로고의 인쇄 방향이 전혀 맞지 않는다는점을 보면 약간의 아쉬움이 느껴집니다.

또한 9kHz 의 매우 큰  피크는 벨런스를 위해서라기에는 너무 뜬금없는 느낌이 강합니다

 

 

LG와 삼성 번들의 소리 차이는 질의 차이보다는 성향의 차이로 봐도 될 정도로 상당히 좋은 성능을 보여주고 있으나,

두 이어폰 모두 하우징이 상당히 커서 삽입깊이가 충분히 확보되지 않는점, 착용감이 나빠 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 차음성이나 누음 성능이 떨어진다는점을 보면 여전히 개선의 여지는 있어보입니다.

 

이어폰의 소리에 앞서서 이어폰의 측정치와 사람의 청감특성을 비슷하게 하기 위해서라도 이어폰의 하우징과 이어팁을 충분히 잘 설계 해야한다고 봅니다

 

LG는 원가 절감은 적당히좀 하고 이어팁부터 바꾸고 삼성은 하우징 크기를 줄이거나 노즐 길이를 충분히 길게 늘려야 할것 같습니다.

 

 

이번 측정에 사용된 이어시뮬레이터는 한국 최초로  GRAS 최신형 저소음 마이크로폰 셋트를 사용하였고 GRAS 본사와 한국 지사 팜테크가 지원해 주셨습니다

 

국제 표준 측정장비인 Audio Precision의 APX525, APX1701은 AP본사와 AP 한국 지사인 비앤피인터내셔널사의 지원이 있었구요

 

모든 측정은 저 STUDIO51 오현일이 수행하였고 이신렬 박사님은 측정치 검증에만 참여하셨습니다. 측정치에 대한 해석과 리뷰에는 전혀 관여하지 않으셨습니다

 

감사합니다.