[음향]THD(Total Harmonic Distortion) 대해

이번 내용은 고조파 왜곡으로써 THD 개념을 알아보도록 하겠습니다.

THD는 음향 데이터의 측정치를 살펴보신 분들이라면 익숙한 단어입니다.

THD는 고조파 왜곡을 대표하는 개념으로써

오디오 신호에 필요한 주파수만 재생되지 않고 주변 주파수 대역들에 분산되어 불필요한 하모닉 성분들이

발생되는 왜곡이 생기는 현상을 의미합니다.

고조파 왜곡에 대한 사양은 입력 및 출력 오디오 신호를 비교하는 것으로

단계의 차이를 백분율로 측정합니다.

따라서 THD는 지정된 주파수 조건과 그 이후의 괄호 안의 등기 전압(예 : 1kHz 1Vrms)에서

0.02 퍼센트로 표시 될수 있습니다.

 

먼저 왜곡의 기본적인 내용을 다시 한번 살펴보겠습니다.

왜곡이란 위의 이미지와 같이 음향기기의 입력 한계 이상의 신호가

입력되면 파형이 클리핑되는 현상을 의미합니다.

여러가지 왜곡의 개념이 있지만 위의 의미가 가장 일반적으인 왜곡 개념입니다.

https://miing95.tistory.com/38

[음향] 클리핑(clipping)/드라이브(Drive)

클리핑에 더 정확한 내용은 여기서 확인하면됩니다.

 

THD는 기기의 비선형성에 의해서 입력하지 않는 

신호까지 출력에 나타나는 것을 말하는데 기기의 선형적 반응을 나타내는 평가 방법입니다.

측정 방법은 오디오 시스템에 세팅된 허용입력 레벨 만큼 사인파를 입력하여

오디오 기기가 재생되는 주파수 대역별로 출력되는 신호의 사인파만 제거 한다음

이때 잔존하는 하모닉 성분만 측정하여 사인파와의 비율을 표시하게 되며

%를 이용합니다. 이 시혼의 2/3/4... 와 같이 배음이 출력으로 나타나는 것을 체그합니다.

A는 왜곡 없는 경우로 특정 주파수에 신호를 넣었을 대 정확하게 원래 주파수만 반응하여 출력

B는 왜곡이 있는 경우로 처음 넣은 순음 이외에 2/3/4... 거듭하면서 왜곡 성분을 발생시키고 있습니다.

이 왜곡 성분은 처음의 입력 신호에 포함되지 않은 성분음이 발생되는 것으로

재생 음질을 나쁘게 만듭니다. 따라서 앰프, 사운드 키드, 플레이어의 측정 데이터에서

THD 값은 가능한 작게 나와야합니다. THD가 0에 가까울수록 왜곡 없이

재생 해준다는 것을 의미합니다.

몰론 대부분 THD 값이 1% 이하입니다. 이 경우 왜곡이 악영향이 크게 느껴지지 않는데

그렇다고 해서 THD 값이 중요하지 않은 것은 아닙니다.

THD값이 1% 이하더라도 왜곡 성분이 짝수 있지 홀수 있지 따라 실제 음질에 주는 영향이 달라집니다.

또한 2/3 같은 고조파보다 5/6 고조파가 신호는 작아도 사람에게 불쾌감을 줄수 있습니다.

THD의 %만 보는 것이 아니라 세부적인 내용 까지 함게 살펴야 THD 개념을 알수 있습니다.

 

THD는 낮을수록 좋고 리니어 특정이 좋을수록 높은 출력에서도 불필요한 왜곡 없이

깨긋한 사운드가 재생됩니다.

한마디로 증폭기는 신호가 커질수록 왜곡이 증가하여 THD가 나빠집니다.

이상적인 증폭기라면 신호 크기에 상관없이 깨긋한 파형이 출력되지만 실제로는 그렇지 못합니다.

즉, 해당 앰프의 출력 파워에 따라 THD 특성을 나타낸 것입니다.

물론 좋은 증폭기일수록 출력을 키워도 THD 특성이 나빠지지는 않습니다.

낮은 주파수 (500Hz이하)에서 10% 정도의 고조파가 발생해도 인간의 귀는 느끼지 못합니다.

고조파 왜곡이 중요한 이유

고조파 왜곡이 특정 지점을 넘어서고 나면 사운드의 정확성이 손상 될수 있습니다.

원치 않는 고조파 주파수가 생성되어 출력에 추가 될때 발생합니다.

0.1 %의 THD는 출력 신호으 0.1%가 왜곡을 포함한다는 것을 의미합니다.

악기가 부자연스럽고 다른 사운드에 소리가 나게 됩니다.

 

그러나 실제로는 고조파 왜곡은 대부분의 인간의 귀에

거의 인식되지 않습니다. 특히

제조사가 THD 사양의 제품을 몇 퍼센트의 작은 분수로 제작하기 때문에

일관되게 반 퍼센트 차이를 들을 수 없다면 0.001 퍼센트의 THD 등급을 눈치 채지 못할것입니다.

뿐만 아니라 고조파 왜곡에 대한 사양은 인간이 홀수 및 고 수준의 상대와 비교하여 듣는 것이

더 어렵거나 낮은 고조파를 고려하지 않은 평균값입니다.

 

모든 구성 요소는 어느 정도의 왜곡을 추가하므로 오디오 출력 순도를

유지하기 위해 숫자를 평가하는 것이 좋습니다.

그러나 전체 고조파 왜곡의 비율은 큰 그림을 볼대 특히 대부분의 값이 종종 0.005퍼센트

미만이기 때문에 중요하지 않습니다. 구성 요소의 한 브랜드에서 다른 브랜드로의

THD의 작은 차이는 품질 오디오 소스,실내음햐이 스피커 선택과 같은 다른 고려 사항과 비교하여 중요하지 않을수 있습니다.