이번호에는 이와 더불어 다양한 오디오 신호를 전송해주는 오디오케이블과 오디오커넥터에 대해 알아보자. CCTV 자체가 카메라 기반의 영상신호 위주이긴 하지만 대부분의 CCTV 공사업체들도 음향공사를 함께 진행하고 있고, DVR 장비에도 1개 이상은 오디오신호 입출력 단지가 있다.
연재순서
1. 오디오케이블과 오디오커넥터
2. 오디오케이블 설계가이드
먼저 기본적인 음향시스템에 대해 살펴보도록 하겠다.
음향의 시작은 마이크에서부터 출발한다. 마이크는 사람의 음성이나 악기소리 등의 음파진동을 전기적 신호로 변환해주는 역할을 한다. 이때 발생하는 전기신호는 AC 교류신호다. 마이크를 통한 전기적 신호는 MIC Level이나 LINE Level의 상당히 미약한 전류의 신호다. 이를 증폭하기 위해서 앰프를 거치게 되는데, 이때 연결되는 케이블이 바로 마이크케이블 이다.
마이크케이블, 즉 밸런스라인은 두 개의
신호선과 한개의 접지선으로 구성되어 있다
마이크케이블은 AC 교류신호를 전송하기 위해 2개의 신호선 (+ 1개의 접지선)으로 구성되어 있다. 이를 밸런스라인 이라 하는데, 한 지점에서 두 개의 라인을 측정해보면 신호는 같으나 위상이 180도 다른, 즉 방향이 반대인 두 개의 신호인 것을 알 수 있다.
이때 본래의 파형을 HOT 이라고 하고 위상이 180도 다른 신호선을 COLD 라고 한다. 이에 마이크케이블은 HOT, COLD, 접지(Ground) 3개로 구성되어 있으며, 사용되는 커넥터도 3핀으로 구성되어 있다.
신호선 1개만을 사용하는 언밸런스 보다 밸런스라인 사용시의 가장 큰 장점이라면 노이즈의 제거이다. 마이크케이블로 유입되는 노이즈는 동시에 HOT 신호선과 COLD 신호선에 영향을 미치게 된다.
그럼 두 신호선은 노이즈에 의해 신호가 변형되는데, 이때 최종 끝단에서 HOT 신호선과 COLD 신호선을 합쳐주게 되면 노이즈는 서로 상쇄가 되고 깨끗한 한 개의 본래 신호만 남게 된다. 이를 Common Mode Noise Rejec tion 이라고 하여 밸런스라인은 전송중 유입되는 노이즈를 구조적으로 상쇄시켜 없애줄 수 있는 것이다.
다음 사진이 오디오케이블에서 가장 많이 사용하는 캐논 XLR 커넥터 이다.
XLR 3 pin 밸런스 커넥터 1번 핀 케이블 쉴드 접지 (샤시접지 포함)
male(왼쪽)커넥터와 2번 핀 HOT 신호선(+극성 신호선)
Female(오른쪽)커넥터 3번 핀 COLD 신호선(- 극성 신호선)
XLR 캐논단자는 기본이 3핀이며, 음향장비와 신호전송에 따라서 3핀에서부터 4핀, 5핀, 6핀까지 다양하게 구성되어 있다. XLR 3핀 커넥터의 경우 음향분야에서는 마이크케이블에서부터 오디오배선까지 가장 널리 사용된다.
XLR 4핀은 일부 방송음향장비의 전원케이블 입력단자나 아날로그 조명제어케이블 커넥터 및 헤드셋과 인터컴 연결 등에 사용된다. XLR 5핀의 경우 디지털조명제어의 DMX512 규격과 2채널의 마이케이블을 동시에 연결하는데 쓰인다.
다음으로 마이크멀티케이블 이다. 다음의 시스템 예와 같이 Stage에서 시작된 다수의 마이크케이블을 무대 뒷 쪽의 주조정실까지 한번에 전송하기 위해 마이크멀티케이블이 사용된다.
표준 마이크멀티케이블로서 resister 색상코드로
채널 수를 구분 할 수 있다.
마이크멀티케이블은 2Ch ~ 32Ch 이상으로서 여러 개의 개별 마이크케이블을 하나의 외피로 묶어놓은 것으로 배선 작업 시 일반 개별마이크케이블 수 십 개를 별도 연결하는 것보다도 시간과 비용을 크게 절약해주며, 작업성도 상당히 우수하다.
양끝 단 단말 작업 시 채널구분을 위해서 개별 마이크케이블에는 색상 띠로 표시를 하게 된다. 이는 채널 별로 규정된 색상을 미리 알아두면 멀티마이크케이블 작업 시 용이하며, 전세계적으로 같은 색상을 사용하게 된다.유니트의 식별 중간 외피색과 스파이럴 표기로 식별. 절연체는 투명이며, 스파이럴 표기와 같은색이다.
위는 전형적인 12Ch 마이크멀티케이블 이다. 각 개별 마이크케이블은 HOT, COLD, 접지선으로 구성되어 있으며, 12Ch은 마이크멀티케이블은 총 36개의 선들이 연결되게 된다.
위 사진은 27개 핀으로 구성된 멀티커넥터로 작업된 모습이다. 각 개별 마이크케이블의 접지선을 하나로 묶어 1개의 핀을 사용하여 36개에서 핀 수를 25개로 줄여 작업을 해준다.
각 핀들은 XLR 캐논 커넥터와 같이 각 마이크케이블의 HOT, COLD 신호선들을 전송하게 된다. 이 같은 방식은 방송국 스튜디오나 대형공연장, 교회, 문예회관 뿐 만 아니라 중계차나 야외공연장, 렌탈 현장 등에서도 사용하는 가장 보편화된 방식이다.
16채널 마이크멀티케이블 연결이 가능한 37핀 짜리
멀티커넥터
멀티커넥터는 그 핀수와 형태에 따라 다양한 종류가 있다. 작업자나 설치환경에 따라 각 오디오 채널 별 핀 배열 구성을 다르게 할 수 있다. 보통은 각 개별 마이크케이블의 접지선을 하나로 묶어 1개 핀에 연결하는 공통접지방식이 주로 사용된다. 아래는 대표적인 8채널 ~ 32채널 핀 배열을 소개한다.
멀티커넥터는 다수의 마이크케이블을 수 십 미터 이상 장거리 전송 시, 즉 마이크멀티케이블을 사용할 때 쓰이며, 최종 끝 단에서는 다시 개별 마이크케이블로 분리를 해주어야만 음향장비들과 연결이 가능하다.
12채널 마이크멀티케이블을 개별 마이크케이블로
분리시켜주는 세퍼릿코드
XLR 캐논 커넥터 이외에 마이크케이블에 사용되는 오디오커넥터에 대해 살펴본다.
TRS 커넥터란 커넥터의 끝마디부터 Tip, Ring, Sleeve 의 약어로서 총 3개의 마디로 구성되어 있다. TRS 커넥터는 마이크케이블, 스피커케이블, 헤드폰 등에 다양하게 사용되며 사이즈에 따른 형태가 다양하다. TRS 커넥터에는 중간에 Ring 부분이 제외한 TS 커넥터도 있는데 이는 일렉기타, 미디장비 등에 다양하게 사용된다.
3개의 마디로 구성돈 1/4" TRS 플러그, TRS에서 중간마디가 생략된 Tip과 Sleeve
55 폰잭으로도 불린다 부분으로 구성된 TS 커넥터
TRS 커넥터는 크게 두 가지 신호전송용으로 사용할 수 있다. 첫째는 XLR 3핀 캐논커넥터와 동일한 밸런스라인이며, 둘째는 언밸런스 2채널, 즉 스테레오 신호인 이어폰이나 헤드폰 단자로서 사용한다. 이때 사용되는 용도에 맞게 케이블과 핀배열에 주의해야 한다.
그럼 TRS 커넥터 종류에 대해 알아보자. TRS 커넥터에는 사이즈에 따라 두 개로 나눌 수 있다. 1/4" (6.35mm) 와 1/8" (3.5mm) 사이즈 이다. 1/4"는 오리지널 타입으로서 미디장비, 헤드폰, 마이크시스템 등에 다양하게 사용되고 있다. 1/8" 타입은 주변에서 많이 사용하는 이어폰단자로서 포터블기기, 사운드카드 등 주로 소형 사운드 인터페이스에 사용되고 있다.
처음 TRS 커넥터의 개발배경은 전화중계기 앞면에 패치패널을 연결할 접속케이블로 사용하기 위함이었다. 이는 현재 방송분야에서 오디오패치패널로 발전을 하여 유사한 형태의 소형 커넥터들이 나와있다. 대표적인 오디오패치플러그인 밴텀케이블과 110호 플러그이다.
밴텀케이블로서 크기는 1/4" TRS 커넥터보다 훨씬 작다
110호 플러그도 오디오 패치코드 단자로서 1/4" TRS 커넥터보다 크기가 작으며 잦은 접속이 용이한 형상을 하고 있다. 이때도 밴텀플러그나 110호 플러그 역시 3개의 마디로 구성되어 있는 TRS 단자의 일종이라는 것을 볼 수 있다. 모두 1채널의 밸런스 신호를 전송해준다.
기본적으로 사용되는 오디오커넥터들을 다시 한번 정리해 본다.
▲ XLR 커넥터는 3pin으로 구성되어 두 개의 신호선과 한 개의 접지선으로 되어있다. 두 신호선은 밸런스 라인이며, 2번 핀 HOT 과 3번 핀 COLD 신호 1번 접지(Ground)로 되어있다. 마이크케이블 등 가장 많이 사용되는 오디오커넥터이다.
▲ 55 폰 플러그 라고도 불린다. TRS는 Tip Ring Sleeve의 약어로 Tip 은 HOT, Ring은 COLD 신호, Sleeve는 Ground 신호를 전송해주는 밸런스커넥터이다. 2채널 헤드폰단자로도 쓰인다.
▲ 이어폰, 헤드폰, 사운드카드 등 포터블기기에 사용되는 스테레오 폰잭 이다. 3개 마디로 구성되어 밸런스 커넥터로도 사용되며 일반적으로 2채널 스테레오 단자로 주로 사용된다.
▲ 스테레오 폰잭과 다르게 2개 마디로 구성된 미니 TS커넥터이다. 소형 포터블기기나 MIC 단자에 사용된다.
▲ RCA 커넥터는 중심부분의 신호선과 주위를 둘러싸고 있는 접지부로 구성되어 있다.
▲55 언밸런스 커넥터로 불리며, 일렉기타 및 미디장비 접속용으로 사용된다. 두 개의 마디로 구성되어 1개의 신호선과 1개의 접지선으로 이루어져 있다. 악기 접속용 케이블로 사용된다.
▲ 오디오패치 접속용으로 사용되는 110호 플러그 이다. 밴텀 커넥터보다는 크면서 1/4" TRS 폰잭 보다는 조금 작다. Tip이 슬림하여 탈착이 용이하게 설계되어 잦은 접속에 유리하다.
▲ 1/4" TRS 커넥터와 구성은 동일하나 크기는 절반 이하이다. 밴텀 커넥터는 3개의 마디로 구성된 밸런스 커넥터로서 오디오패치같이 좁은 공간에 다수의 밸런스 커넥터를 잦은 접속할 때 사용한다.
▲ 다수핀으로 구성된 멀티커넥터는 커넥터 한 개로 다수의 오디오신호를 동시에 접속, 전송이 가능하다. 빠른 동시 시간에 다채널 오디오 신호를 결합 및 분리할 수 있다.
▲ 공용접지 24채널 및 개별접지 12, 16채널 작업이 가능한 MS 멀티커넥터 이다. 견고한 결합을 위해 핀의 암수 결합뿐만 아니라 커넥터 몸체도 결합이 가능하다.
지금까지가 기본 마이크 신호를 전송하기 위한 오디오케이블과 오디오커넥터의 소개였다. 앰프까지 도착한 오디오신호는 앰프에서 큰 신호로 증폭과정을 거치게 된다. 증폭된 신호는 스피커케이블을 따라 스피커까지 전달되게 되며, 실제 스피커로부터 우리가 들을 수 있는 소리가 나오게 된다.
스피커케이블은 언밸런스 케이블로 + 신호부와
- 신호부로만 구성되어 있다
스피커케이블은 높은 레벨의 신호를 전송해주기 때문에 외부로부터 유입되는 노이즈의 영향은 적다. 마이크케이블과 같은 밸런스 라인이 아닌 언밸런스 케이블을 사용하며 별도의 실드처리는 하지 않는다. 스피커케이블은 큰 전류의 신호를 전송해주는 일종의 전력케이블이라고 생각 할 수 있다.
일반 가정용 스피커케이블 연결에서는 단순 피복을 벗겨 앰프와 스피커 입출력단자에 꼽아주는 형식과 말굽단자나 바나나플러그 등을 이용해서 손쉽게 연결해주게 된다. 음향에 사용되는 PA 스피커와 앰프에는 스피콘 Speakon 커넥터를 이용하여 스피커케이블을 연결해주게 된다.
오디오케이블 중에서는 동축식의 오디오케이블을 사용되는 부분이 있는데 대표적인 케이블이 기타(Guitar) 케이블 이다. 일렉기타의 경우 높은 임피던스의 출력단임으로 위의 사진과 같이 도체 단면적이 굵고 저항이 적은 오디오 케이블을 사용해야 한다.
<다음호에 연재>
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