다이렉트 박스 Direct Box

음향 장비 중, 다이렉트 박스 ( D.I Box)에 있는 각 스위치들의 역할과 사용하는 이유, 사용 방법에 대한 내용

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0. 다이렉트 박스에 있는 각 스위치들의 역할

 

다이렉트 박스의 그라운드 리프트 스위치

키보드와 콘솔이 연결되는 경우, 각 장치에 공급되는 전원의 접지 계통이 서로 다르면 그라운드 루프로 인한 험 노이즈가 발생할 수 있다. 이때, 그라운드 리프트 스위치를 리프팅하면, 오디오 신호 케이블의 1번 핀 (접지)가 끊어지면서 신호 케이블의 그라운드 루프를 차단하고 노이즈를 없앨 수 있다. 

 

다이렉트 박스의 머지 merge 스위치 (Radial JDI)

두 개의 언밸런스 스테레오 출력을 하나의 밸런스 출력으로 써밍 summing 할 때 사용

머지 스위치를 사용하면, 보통 기타 앰프의 연결을 위해 사용되는 쓰루 thru단자가 또 하나의 입력으로 변환되어 두 개의 서로 다른 신호를 입력할 수 있게 된다.

 

https://www.radialeng.com/product/jdi

JDI - Passive Direct Box

 

다이렉트 박스의 REV 180 스위치

출력 신호의 위상을 180도 변환시키는 스위치

다이렉트 박스의 출력 신호와 쓰루 thru 커넥터를 이용한 앰프 케비넷 사운드를 마이크로 수음하여 믹스하는 경우 두 신호 사이에 약간의 시간차가 발생하는 콤필터링이 발생하게 되는데 REV 180 스위치로 위상을 변환시켜 두 신호 사이의 시간 정렬을 시켜줄 수 있다.  

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1. 언밸런스 Unbalanced 오디오 신호를 밸런스 Balanced 오디오 신호로 변환

 

언밸런스 Unbalanced 신호는 1심 케이블을 통해 하나의 교류 오디오 신호가 전송

밸런스 Balanced 신호는 2심 케이블을 통해 두 개의 교류 오디오 신호가 전송, 두 신호는 서로 크기가 같으나 위상이 반대

 

오디오 신호를 연결할 때 입출력 방식에 따라 RCA 타입의 언밸런스 케이블을 사용하거나 XLR 타입의 밸런스 케이블을 사용한다. 컨슈머 장비에서는 주로 RCA 타입을 사용하고 프로용 장비에서는 밸런스 타입의 XLR을 주로 사용하는 데 이렇게 구분되는 이유는 바로 거리에 따라 기준이 나뉜다. 

 

언밸런스 타입의 신호 전송의 유효거리 약 7.6m

거리가 길어지면 신호 손실이 발생하고 잡음이 더 많이 유입된다. 가정에서는 연결 길이가 짧기 때문에 언밸런스 방식으로 신호를 전송해도 무방하나 프로 오디오 현장에서는 언밸런스 케이블 연결 시 이 길이가 넘어가지 않도록 한다. 

 

언밸런스 방식의 단점을 개선한 밸런스 방식

두 개의 도선에 크기는 같고 서로 위상이 정반대인 신호를 전송하면, 잡음이 유입되더라도 기기 입력단에 있는 차등증폭 differntial amplifier 회로에 의해 이론적으로 잡음은 없어지고 신호의 크기는 두 배가 된다. 

 

다이렉트 박스를 사용하면

일렉기타나 키보드와 같은 악기에서 출력되는 언밸런스 신호를 밸런스 신호로 변환시켜 짧은 유효전송 거리를 길게 연장시킬 수 있는 장점이 있다. 

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2. 고임피던스 Hi-Z 신호를 저임피던스 Lo-Z 신호로 변환

 

일렉기타의 픽업 출력과 같은 고임피던스 신호를 콘솔이나 프리앰프의 입력 임피던스에 잘 매칭되도록 저임피던스로 변환시켜 주는 역할을 한다. 

 

저항 R과 리액턴스 X의 합 = 임피던스

저항 R은 직류 저항 성분, 리액턴스 X는 교류 저항 성분

임피던스는 오디오 장비에서 발생하는 저항의 합성치를 말한다.

 

전기음향장비의 접속에 있어서 출력장비의 임피던스는 낮고, 입력장비의 임피던스는 높을수록 좋다. 

일반적인 출력과 입력의 임피던스 비율은 1:10 정도 이상이 되는 것이 좋다. 

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3. 오디오 시스템에서 발생하는 그라운드 루프에의한 노이즈 제거

4. 트랜스포머 Transformer 를 사용하며 별도의 전원이 필요하지 않은 패시브 방식과 배터리나 콘솔의 팬텀파워를 통해 구동되는 액티브 방식으로의 구분

 

건물의 전기 접지는 옥내 배전반의 그라운드 바, 벽 콘센트의 접지점과 연결되어 전자제품 전원 커넥터의 접지를 통해 전자제품 본체 내부의 새시와 연결되어 있다. 

 

오디오 시스템에서 접지는 기준전위가 0인 대지에 접속하여 고전압 등의 전기 충격으로부터 인체를 보호하는 역할을 한다. 전원 접지가 동일한 접지 계통으로 오디오 시스템이 연결되어 있지 않을 경우, 장비 간에 기준 전위가 달라져 전위차가 발생하는 현상을 그라운드 루프 ground loop라고 한다. 

 

그라운드 루프는 오디오로는 60Hz의 고조파 형태인 험 노이즈 Hum noise로 나타나며, 비디오로는 화면이 출렁이는 물결처럼 보이는 험 바 Hum bar의 형태로 나타난다. 

 

그라운드 루프를 방지하기 위해 

트랜스포머 transformer가 내장된 아이솔레이터 isolator나 스플리터 splitter를 사용한다. 

 

갈바닉 격리 galvanic isolation 연결

AC 오디오 신호가 트랜스포머 1차 코일에 적용되면, 2차 코일에서는 직접적인 전기 접촉 없이 자력으로 유도되는 신호 필드가 생성된다. 트랜스포머에 의해 그라운드 루프는 끊기고, 접지 도체를 공유하는 장치 간의 원치 않는 전류를 흐르지 못하게 할 수 있다. 패시브 다이렉트 박스에는 트랜스포머가 내장되어 있기 때문에 이러한 아이솔레이션이 가능하다.

 

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패시브 방식과 액티브 방식

 

오디오 트랜스포머가 내장되어 있는 패시브 방식

버퍼 앰프 (전기적 임피던스 변환을 제공하는 일종의 프리앰프)가 내장되어 있는 액티브 방식

 

패시브 방식은 전력이 필요하지 않으나, 액티브 방식은 배터리 전원이나 콘솔로부터 팬텀파워를 공급받아야 구동한다. 

액티브 방식이 좀 더 신호를 더 멀리 보낼 수 있는 경향이 있기도 하다. 

 

 

픽업 기반의 악기 출력이 여전히 1/4인치 TS커넥터를 사용하는 이유

연주자들은 악기의 직접 출력 신호보다 전용 악기 앰프의 사운드를 선호하기 때문에 기타 본체의 밸런스 출력을 사용하거나 다이렉트 박스로 전달된 신호를 사용하면 앰프 사운드로 인한 무대 안에서의 음원 누입 leakage 이 줄어들고 피드백 마진 또한 확보되는 장점이 있으나 악기의 다이렉트 사운드를 별로 선호하지 않는다. 

 

그래서 나온 것이 AMP 다이렉트 박스

연주자들의 취향에 적합한 사운드 메이킹을 위해 앰프의 사운드를 직접 마이킹하지 않고도 라인출력으로 임피던스 매칭이 가능한 다이렉트 박스이다. 이러한 AMP 다이렉트 박스를 사용하면 앰프 마이킹 없이도 연주자가 원하는 고유의 악기 앰프 음색을 사용할 수 있다.

 

https://www.radialeng.com/product/jdx-48

JDX 48 - Radial Engineering