2017년 10월 22일 일요일

T Technical Report

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오븐이 내가 좋아하는 U2 노래를 틀어준다?

지금 나는 빵 반죽을 하느라고 손이 밀가루 범벅인데 음악을 틀고 싶은 생각이 든다. 바로 이럴 때 오븐으로 하여금 350도로 예열을 하면서 U2의 “Joshua Tree” 앨범을 재생하도록 할 수 있다면 어떨 것인가?
 
음성 제어와 인터넷 커넥티비티가 지금까지는 과묵했던 다양한 형태의 제품들로 생명을 불어넣고 있다. 지난 6월에는 Apple이 자사의 Siri 음성 비서로 인터넷 연결 스피커를 제공한다고 발표하면서 Amazon 및 Google과 같은 대열에 합류하였다. Amazon은 2015년 7월에 Amazon Echo 디바이스를 출시하고서 현재까지 1천만 대 이상을 판매하고 있다. 또한 Amazon은 GE와 협력해서 와이파이 가능한 GE 가전기기로 Alexa 가상 비서와 음성 제어를 가능하게 하였다. 그럼으로써 오븐이 예열을 하도록 시키거나 세탁기에게 세탁이 언제 끝나는지를 물을 수 있다. 그리고 또 누군가는 지금 오븐으로 음악을 재생하는 것을 개발하고 있을지 모른다.

사운드는 이제 더 이상 전통적인 스테레오 시스템과 붐박스(붐박스라고 기억하는가?)의 스피커를 통해서만 들을 수 있는 것이 아니다. 물론 독립형 스피커는 여전히 우리에게 중요한 쓰임새를 가지고 있다. 그리고 최근에는 레코드판에 대한 관심이 다시 살아나면서 축음기도 다시 생명을 얻고 있다. 하지만 이제는 훨씬 더 다양한 디바이스들로 소리를 통합할 수 있게 되었다. 라디오 MP3 플레이어 가전기기 심지어는 이전 같으면 절대 상상할 수 없는 기기들로까지 스피커를 포함하게 되었다. 이런 어떤 제품이 되었든 스피커 시스템을 완전히 처음부터 설계하려면 몇 가지 원칙을 따르는 것이 좋다. 오디오 설계 시의 이러한 도움말을 얻기 위해서 Maxim의 모바일 솔루션 사업부에 속한 3명의 전문가들에게 자문을 구했다. 이들은 PMTS(principal member of technical staff)인 Michael Tuason 사업 책임자인 Greg Mow PMTS(principal member of technical staff)인 Robert Polleros이다.
 
어떤 오디오 디자인을 설계하고자 하는가?
이들 전문가들에 따르면 가장 먼저 할 일은 자신이 어떤 설계를 하고자 하는지를 정의하는 것이다. 이를테면 시스템을 얼마나 크게 혹은 작게 할 것인가? 상호작용은 어떻게 하게 할 것인가?(음성 작동 고충실도 오디오 콘텐츠 등). 시스템을 전기 콘센트에 꽂도록 할 것인가 아니면 배터리로 작동할 것인가? 이동형으로 할 것인가 고정형으로 할 것인가? 원하는 최종 제품을 정의했으면 다음과 같은 많은 파라미터들을 고려해야 한다:
  •   • 오디오 서브시스템: 크기 형태 부품의 선택(드라이버 PCB 배터리) 등등이 IC 선택에 영향을 미친다.
  •   • 전압 레일 고려
  •   • 콘텐츠 타입: 음성 음악 아니면 또 다른 사운드?
  •   • 환경: 설계하고자 하는 시스템이 조용한 시끄러운 또 아니면 혼합적인 장소에서 작동하는가?
  •   • 사용자 경험
  •   • 가격대
  •   • 제조 용이성
  •   • 원자재
 
적합한 오디오 IC 선택
원하는 제품을 정의했으면 그 다음 할 일은 자신의 시스템으로 아름다운 음악(이나 음성이나 또 다른 사운드)을 재생할 수 있는 오디오 IC를 선택하는 것이다. 이들 전문가들에 따르면 가장 먼저 선택할 것이 스피커 드라이버라고 한다. 위에서 정의된 파라미터들에 따라서 원하는 드라이버 타입이 결정될 것이다. 드라이버의 감도 익스커션 임피던스 출력 정격 주파수 응답을 검토한다. 선택한 드라이버에 대해서 자신의 애플리케이션으로 모든 활용 사례들을 커버할 수 있는 다양한 컨텐츠들을 사용해서 주관적 청취 테스트를 실시한다. 일관되고 과구동된 증폭기를 사용해서 증폭기가 아니라 스피커의 한계를 테스트한다. 그런 다음에는 오디오 증폭기 IC를 선택한다. 이들 IC에 대해서는 모든 것이 갈수록 작고 가벼워지고 있다는 점을 감안해서 출력 가격 배터리 시간 크기 같은 것들을 중요하게 고려해야 한다. 이에 관해서는 Maxim의 “최상의 오디오 코덱과 앰프를 고르는 방법” 튜토리얼 참조. 그리고 최종적으로 테스트 인클로저 디자인을 사용해서 스피커를 테스트할 수 있다. 박스의 음향적 디자인 인클로저의 소재/무게 스피커 인클로저 뒷편에서의 음량 서스펜션 같은 다양한 요인들이 사운드 품질에 영향을 미칠 것이다. 테스트는 다양한 사람들을 대상으로 실시해야 한다. 그리고 또 실내 실외 큰 공간 작은 공간 같은 다양한 환경에 걸쳐서 해야 한다.
 
모바일 디자인의 설계 과제
또한 오늘날 사운드를 포함하는 많은 디자인이 모바일인 점을 고려해야 한다. 모바일 디바이스 용의 스피커를 설계할 때는 마이크로 스피커로부터 큰 소리를 발생시켜야 한다는 것이 중요한 요구이다. 마이크로 스피커는 다음과 같은 고유의 과제들을 제기한다:
  •   • 특별히 음량이 크지 않다.
  •   • 베이스 응답을 하지 못한다.
  •   • 쉽게 과구동될 수 있다. 그러면 사운드가 왜곡된다.
  •   • 쉽게 파손될 수 있다.
 
Maxim의 Dynamic Speaker Management(DSM™) 기술은 바로 이와 같은 마이크로 스피커의 요구를 충족하는 것으로서 더 크고 풍부한 사운드를 제공할 수 있다. 이 기술은 음성 코일 열 보호와 익스커션 제한을 할 수 있으며 하드웨어 DSP 중복성을 최소화하고 진정한 베이스 확장 주파수 응답을 통해서 풍부한 베이스 음을 제공하며 배터리 추적 기능을 포함함으로써 전원 전압으로서 출력 스윙을 감소시킨다. Maxim의 4개 부스트형 Class D 스피커 증폭기 제품들로 DSM 기술을 포함함으로써 표준적 Class D 증폭기에 비해서 최고 2배까지 음량 향상을 제공한다.
 
그러므로 오븐이 내가 좋아하는 U2 노래를 틀어주는 날이 조만간 올 수도 있을 것이다.