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컴퓨터 공학과를 졸업하고
관련 대학원 까지 나왔습니다.
아날로그 회로, 디지털 회로 맨날 보고 살다가 지금은
프로그램으로 밥 먹고 살고 있습니다...
옛날에는 대학원 시험문제 풀이로 비디오 압축, 오디오 압축
접하다가 지금 사람들이 bit rate, sampling rate를 말하는 것을
보니 참 세상 많이 변했다고 느껴집니다....
댓글로 토론(???)하는 걸 별로 좋아하지 않아서 글은 가급적
안 올리려고 합니다만 이 글은 딱히 토론 거리도 아닐 것 같아 올려봅니다.
먼저
1. 자연계의 아날로그 소리를 디지털로 완벽하게 저장하는 게 가능하냐?
무한한 비트레이트,샘플링과 무한한 저장공간이 있으면 가능합니다.
그럼 한정된 비트와 샘플링으로는(16bit, 192khz등)???
불가능하다 입니다...
그럼 나이퀴스트의 정리는 틀렸네....
아닙니다... 나이퀴스트는 한정된 주파수 대역에 관해서는 완벽한 복원이
가능하다 입니다...
첨부한 그림을 보면 좌측이 자연계의 소리인데 최대치가 1, 최저치가 0입니다.
샘플링을 무한히 할 수 없어서 딱 세번 했는데 그것이 1,2,4번입니다.
자연계소리 처음은 1이었고 두번째가 0.7, 네번째가 0입니다.
샘플링을 한 이 구간은 정확하게 저장되었습니다.
문제는 샘플링을 하지 않은 2번 4번 사이의 3번인데 자연계는 소리가
완만히 떨어져서 0.7인데 디지털은 보간함수(인터폴레이션)을 써서 0.3이
나왔습니다.....
따라서 샘플링한 사이의 구간이 급격히 변한다면 디지털은 정확하게 그 값을
복원할 수 없습니다.
2. 아날로그를 아날로그로 저장하면 원본과 같은 재생이 가능한가?
안됩니다. 그런 매체가 없습니다.
예를 들어 사람을 필름으로 찍었다. 그럼 그 필림을 무한히 확대한다면
피부에 있는 세균까지 나올까요??? 안 보입니다...
마찬가지로 LP듣는 분들이 역시 LP의 감성을 디지털이 따라올 수 없어라고
말은 하지만 LP자체에 원본을 정확하게 저장할 수 없습니다.
이미 마이크의 성능 때문에 정확하게 원본이 다 들어오지 않았고
LP판의 홈을 0.00001,0.00005등 세밀한 움직임 만큼 세기지도 못 합니다.
더군다나 재생할 수 록 물리적으로 닳아 없어지기 때문에
원본과 멀어집니다...다만 감성만 남겠죠.....
차라리 디지털로 저장하고 듣는게 복원력에는 훨씬 더 좋습니다.
3. 정확하게 복원도 못 할거면 sampling을 192k나 384k하는게 의미 있는가??
있습니다....
왜냐... 여러분이 듣는 것은 숫자 자체를 듣는게 아니라
이미 아날로그로 바뀐 신호를 스피커나 헤드폰을 통해서 듣는 것입니다.
스피커는 신호가 100->0.1->2->300 으로 바뀐다고 그대로 전달하지
못합니다. 대충 작은 떨림은 큰 떨림에 묻혀서 완만한 곡선 형태로
울립니다.
즉, 디지털로 계단 처럼 저장됬지만 스피커라는 아날로그 매체를 통해
재생은 사인파 같은 부드러운 곡선으로 재생이 됩니다.
(이 부분 설명이 어렵네요...)
요약하면
1. 자연계의 소리는 무한하기 때문에 이를 구간 구간 저장한 디지털은 허술해 보이나
2. 사실 우리는 저장된 값 그 자체를 눈으로 보고 귀로 재생하는게 아니라
3. 스피커등을 통해 아날로그로 구간 구간이 매끄럽게 연결된 소리를
듣기 때문에 결국 그 파형은 원본과 유사해 지기 때문에 지나치게
샘플링에 민감할 필요는 없다는 것입니다.
다만 44.1보다는 96, 96보다는 192가 원본에 대한 저장값은 더 유리합니다.
특히 샘플링 구간이 급격하게 변할 수 록 높은 샘플링이 저장값으로는 유리합니다.
그런데 스피커로 복원되는 순간.... 비~~~슷해집니다.
(거의 구별 못함 링크 참조)
따라서 샘플링을 작게하면 위 그림처럼 저장된 값은 원본과 다른 직선 형태의
파형이 저장되나 충분한 샘플링을 하고 복원을 하면 한정된 주파수는
복원이 가능함....
나이퀴스트의 정리보다 보간법(인터폴레이션)을 보는게 이해가 더 빠를 것임
결국 자연계의 소리도 사인파의 연속이고 사인파는 특정값으로 저장할 수 있음
가끔 하이파이를 즐겨하는 사람들은 결벽증 비슷하게 완벽하걸 원하는 분들이
있는데
나같은 경우는
1. 원음과 똑같은 소리를 저장할 마이크가 존재하지 않으며
2. 자연계의 소리는 몇 나노 세컨드 마다 급격하게 변하지 않으며
3. 몇 나노 세컨드 마다 급격하게 변하는 소리를 재생할 스피커도
존재하지 않으니 어차피 완벽한 원음재생이란 불가능하다...
똑똑한사람들이 저렴한 기계를 대량 생산했으니 난 그저 모양예쁘고
가격 저렴한 기계로 인생을 즐기자....
가 제 철학이 되겠습니다......
참고로 예전에 읽은 재미있는 실험글이 있어서 올립니다..
http://board.wassada.com/iboard.asp?code=hifi&mode=view&num=11495&page=2&view=n&qtype=subject&qtext=%EB%B8%94%EB%9D%BC%EC%9D%B8%EB%93%9C&part=av