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디지털 오디오에 대한 진실(?)
HIFI게시판 > 상세보기 | 2007-04-21 23:21:15
추천수 0
조회수   2,680

제목

디지털 오디오에 대한 진실(?)

글쓴이

여재흥 [가입일자 : 2002-03-27]
내용
"디지털 오디오의 데이터 전송에는 전기를 이용하는 방법과 빛을 이용하는 방법이 있다. 디지털 전송이므로 어떤 경로를 통하더라도 그 데이터 차이는 존재하지 않지만 각 방식을 채택해서 제품에 구현했을 때의 완성도에 따라서 지터의 영향도는 제각기 달라지게 된다. 이 지터는 음질에 제법 큰 영향을 준다. 비압축 포맷인 레드북 CD의 재생에서뿐만 아니라 DVD같은 압축포맷에서 조차도 음질에 영향을 준다. "



아마도 디지털에 대한 이해가 어느 정도 있는 분들은 이런 이야기를 매우 한심(?)스럽게 생각할 것입니다. 저 역시 한때는 오디오 매니아의 무지라고 치부해 버렸던 적이 있으니까요.

오디오에 관심을 갖기 시작하면서 이런 저런 경로를 통해 이 주제에 대해 어느 정도 알게 되었는데, 결론부터 말씀드리면 위에 인용된 것은 이미 논의가 마무리된 *진실*입니다.



간략하게 설명드리겠습니다.



위에도 기술되어 있는 것처럼 전송되는 데이터는 경로에 관계 없이 동일합니다.

DAC가 받은 데이터를 웨이브로 뜨면 광이든 동축이든 같은 파일을 뱉어낼 것입니다.

이 부분에서는 찬반 양측이 이견이 없을 것입니다.



문제는 DAC에 전달되는 데이터의 시간 간격입니다.

44kHZ의 CD를 play하는 것이라면 1/44K초의 시간 간격으로 셈플 데이터가 도착해야 합니다.

이 시간 간격이 <절대적>으로 정확한 경우를 기준으로 생각해 보면,

어떠한 이유에서건 1/44k초의 시간에서 조금씩 오차들이 생기는 경우 DAC를 거쳐 나오는 아날로그 음악은 위의 <절대적>인 경우와 다르게 될 것입니다.



이것이 디지털 오디오에서 음질이 서로 다르게 되는 기본 원리입니다.

간단하게 비유를 하자면,



0..1..0..1..0..1



위와 같이 플레이되는 소리와



0...1.0...1.0..1



이렇게 플레이 되는 소리는 다르다는 것입니다.

주목해야 할 것은, 소리는 다르지만 디지털 데이터는 같다는 점입니다.



그렇다면 선재에 따라서 시간 뒤틀림이 나타나는 정도에 영향을 미칠 수 있을 것인가... 하는 것이 관건이겠습니다.

광은 광대로 동축은 동축대로 다른 방법으로 영향을 미치며, 같은 방법이라 할지라도 선재의 *길이*와 *품질*에 따라서 다르다고 볼 수 있습니다.

물론 시간 뒤틀림은 선재에서뿐만 아니라 전송의 각 단계가 모두 영향을 미칠 수 있습니다.



이러한 것들이 청감상 어떻게 영향을 미치는가 하는 점은 여러가지 실험들을 통해 밝혀진 바가 있습니다. 인터넷을 통해 몇몇 경우들을 보실 수 있을겁니다.

개인적으로는 "미시적 관점의 불규칙성이 거시적으로 일관성 있는 변화를 만들어낸다"라고 이해하고 있습니다.





예상질문을 몇개 들어보겠습니다.



1) DAC에서 버퍼링해서 가지런히 플레이하면 간단하게 해결되는 것 아닌가요?



반은 맞고 반은 틀립니다.

일단 버퍼링이 완벽하게 될 수 있다는 가정이라면 위의 질문은 맞습니다.

버퍼링이 완벽하게 될 수 있다면 전송과정에서 발생한 시간적인 뒤틀림은 모두 격리를 시킬수 있고, 옵티컬이든 동축이든 차이가 없게될 것입니다.

안타깝게도, SPDIF의 태생적인 한계 - 즉, 단방향 통신으로 인해 *완전한 버퍼링*은 불가능합니다. 구체적으로는, 만약 보내는 쪽이 1초에 한번씩 보내야 할 데이터를 0.99초에 한번씩 보내면 어떻게 될까요? 반대로 1.01초에 한번씩 보내면? 받는쪽이 "천천히 좀 보내!" 라든가, "빨리 보내셈!"과 같은 내용을 전달할 방법이 없으므로 전자는 버퍼 overflow, 후자는 underflow가 발생하게 됩니다. (어쨌거나 현실적으로는 CDP의 클럭 정밀도가 어느 정도는 되므로 버퍼링 타임을 충분히 크게 잡아서 하는 방법도 사용되고 있습니다.)





2) 이런 원리라면 PC에서 네트웍으로 듣는 음악은 랜선이나 인터넷 회사에 따라 달라져야 하는 것 아닌가요?



1)번과 비슷한 맥락입니다. PC의 네트웍은 양방향 통신이고 버퍼링 메커니즘을 프로토콜상에 포함하고 있습니다. 따라서 전송되는 중간 단계의 시간 뒤틀림을 모두 격리(isolation)시킬 수 있습니다.





3) 한결같이 동축이 광보다 좋다고 하는데 그 이유가 뭔가요?



몇가지 이유들이 있습니다.

일단 광으로 전송하는 방식은, 송신측에서 전기 신호를 광으로, 수신측에서 광신호를 전기 신호로 변환하는 과정이 필요합니다. 이 과정에서 시간적인 뒤틀림이 일어날 가능성이 많다는 것이 첫번째 이유이고, 두번째는 광이라는 매체 특성에서 기인하는 것이 있다고 들었습니다. 아마도 빛의 반사가 일정치 못함에서 오는 것이겠죠.

(이렇게 얘기하면 광속도가 얼만데 그런 얘기하느냐고 하시는 분이 있는데,

오디오에서 시간 뒤틀림 이야기할 때 쓰는 단위는 pico second입니다. pico가 소수점 밑으로 9자리인가 그렇죠. 빛이 1미터 가는 중에 이상하게 한번 꺽이면 충분히 몇 pico second는 지나갈 것입니다.)





4) 이미 인터넷 음악은 이런내용으로부터 자유로운데, 하이파이는 계속 이렇게 살아야 하나요?



기술적으로 전혀 어려운 내용이 아니며, SPDIF의 단점을 극복한 발전된 규약들이 나오고 있습니다. i.Link도 이런 것들 중 하나로 알고 있습니다.

다만 i.Link는 양방향 통신에 대한 부분만 기술하고 있을 뿐, flow control에 대한 표준을 제시하고 있지 않아서 벤더들 마다의 방법들을 쓰고 있는 것으로 압니다.

즉, 자기네 기기들끼리 연결했을 때만 시간적인 뒤틀림을 격리시킬 수 있다는 이야기입니다. 이 경우에는 i.Link케이블의 품질은 음질에 아무런 영향을 미치지 않게 됩니다.





제가 알고 있는 내용들을 최대한 이해하기 쉽도록 쓰려고 노력했습니다.

틀린 곳이 있다면 지적 바라고, 건설적인 논의가 되었으면 합니다.



** 제가 "시간 뒤틀림"이라고 표현한 부분은 전문적인 용어로 지터(jitter)입니다.

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한성현 2007-04-21 23:45:26
답글

약간 의아한 부분이 있습니다.<br />
디지털 신호의 전송 시간이 조금씩 딜레이 되는 현상이 발생한다고 하는데, 케이블로 연결된 상태에서 전자의 흐름이 과연 44KHz의 아주 늦은(?) 속도에서 딜레이라는 현상이 발생할 수 있을까 하는것과.<br />
디지털 신호가 DAC에 의해 아날로그로 변환될때, 들어오는 비트를 바로 아날로그로 변환하는 것이 아니라 스타트 코드와 스탑 코드와 같이 비트의 처음과 끝을 알려주는 데이타 열이 전송된다면,

여재흥 2007-04-22 00:06:02
답글

1. 동축의 경우에는 규격과 다른(75옴) 선을 썼을때 양단에서 신호의 반사(reflection)가 일어나서 신호 감지의 타이밍에 나쁜 영향을 줄 수 있다고 합니다. 그런데 꼭 이런게 아니어도, 원론적으로 생각해 보면 오차가 0인 <절대시계>가 없듯이 타이밍 오차가 없는 전송방법도 없다는 것을 알 수 있습니다.<br />
<br />
2. 말씀하시는 내용이 버퍼링과 유사한 것 같습니다. 실시간으로 작동하는 것이기 때문에 송신측이나 경로상에서

김성윤 2007-04-22 00:33:40
답글

요즘은 저도 이 게시판에서 뭔가를 할 수 있다는 것을 느껴서 좀 행복하긴 합니다....<br />
근데 참 우울하긴 합니다. <br />
님께서 예로 드신 첫 문구가 제가 아래에서 뜨겁게(?) 논쟁하면서 퍼왔던 내용인데......<br />
지금부터 말하는 것은 재홍님에게 하는 것이 아닙니다....<br />
<br />
지터 및 노이즈에 대한 예를 드리겠습니다....<br />
<br />
비엔나 소쎄지를 생각해보세요.. 각각은

김성윤 2007-04-22 00:34:29
답글

혹시 위와 같이 페이즈가 틀어진 음을 출력해서 귀로 들어 보신 적 있으세요? 님이 그렇게 출력하시려면 원 소스에 zero padding 을 해서 들어야 할 듯 한데....그게 제대로 들리시나요? 파형 좀 보여 주세요. 그리고 그렇게 제대로 못 읽는 씨디피나 제대로 전송 못하는 디지털 케이블 좀 알려 주시죠...제가 아래 올린 내용 종에 실험 데이터를 올린 글이 있는데.... 두 음악 샘플을 비교하신 후 SPDIF가 페이즈를 틀어지게 만든다는 근

여재흥 2007-04-22 00:38:50
답글

안녕하세요 성윤님.<br />
먼저 제 이름은 여재흥입니다.<br />
<br />
본문에서 디지털 데이터가 바뀌는 일은 없다는 것을 이미 말씀드렸습니다.<br />
제가 이해한 것이 맞다면 성윤님은 0이 1로 바뀌거나 1이 0으로 바뀌는 부분을 언급하고 있는 것 같은데요,<br />
제 글을 다시 한번 읽어 주시기를 부탁드립니다.

여재흥 2007-04-22 00:42:19
답글

페이즈를 틀어지게 만든다는게 어떤 내용인가요?<br />
저는 그런 내용으로 말씀드린바가 없습니다.<br />
<br />
음악 샘플이 같을 수 밖에 없는 것은 제가 본문에서 설명을 드렸습니다.<br />
동축이든 광이든 데이터를 덤프해보면 당연히 같습니다.

김성윤 2007-04-22 00:43:06
답글

페이즈에 대해서 말씀드렸습니다.... 즉 원 데이터는 안바뀌는데...실제 여재흥님이 예로 드신 타이밍이 바뀌려면 페이즈가 중간에 바뀌어야 하거든요.... 좀 전문적으로 말씀드렸습니다. 이론적인 용어나 이론을 근거로 말해도 의심을 받기에 그렇게 말한 겁니다.... 그럼 이제 님이 예로 드신<br />
<br />
0..1..0..1..0..1 <br />
<br />
위와 같이 플레이되는 소리와 <br />
<br />
0...1.

김성윤 2007-04-22 00:46:15
답글

페이즈에 대해서 말씀드리자면 님께서 말하신....<br />
<br />
0..1..0..1..0..1 <br />
<br />
위와 같이 플레이되는 소리와 <br />
<br />
0...1.0...1.0..1 <br />
<br />
이건 무슨 의미인가요? 점은 뭘 뜻하죠? 바로 페이즈 딜레이입니다.... 다른 용어로 표현이 되나요?

여재흥 2007-04-22 00:49:56
답글

점으로 표현한 부분은 클럭단위가 아니라, 단순히 시간 간격이 원래의 간격과 달라졌다는 것을 표현하기 위한 것입니다. 1초 간격으로 데이터를 보낸다고 했을때 정확히 1초 간격으로 받는 것이 아니라 조금 짧을수도 조금 길수도 있다는 이야기입니다. 비트 턴이 밀린 것이 아닙니다.

김성윤 2007-04-22 00:55:51
답글

네 그 부분은 저도 알겠습니다..... 그게 페이즈 딜레이입니다.... 페이즈 딜레이가 있어도 1,0은 정확히 읽습니다. 비엔나 쏘제지 어떻게 읽으시겠어요? 1m도 안되는 유선 통신에서 그걸 의심 받을 수 있다고 생각 하시는지요? 1초간에 그렇게 틀어지게 보내도 보내는 쪽이나 받는 쪽이나 그냥 보내고 받나요? 이건 옛날부터 있어 왔던 통신 이론을 부정하는 것입니다. 그것 때문에 하나의 동일 DAC가 다른 음질을 낸다고요?

여재흥 2007-04-22 01:03:32
답글

흠... 1과 0이 뒤바뀌지 않는다고 계속 말씀드렸습니다.<br />
따라서 일반적인 데이터 통신이라면 SPDIF가 전혀 문제될 것이 없습니다.<br />
<br />
DAC가 만들어내는 아날로그 출력은 데이터에 종속되기도 하지만 또한 시간에도 종속됩니다.<br />
같은 데이터라도 시간 간격이 틀려지면 어떻게든 다른 아날로그 출력이 나오게 되겠지요.<br />
<br />

김성윤 2007-04-22 01:09:25
답글

그 다른 시간 간격을 페이즈 딜레이라고 표현한 것입니다. 샘플링 이론에 맞으려면 다음 샘플을 처리하기 전까지 DA 변환이 되고 출력이 되어야 할텐데.......DAC는 16비트를 처리하기 위해 16비트가 래치 될때까지 기다려야 합니다. 16비트가 걸리면 바로 아날로그 출력을 내죠. 시간 때문에 다른 음질을 낼 정도라면 그 시간 간격을 야기하는 통신 칩 내지는 DAC 회사는 망할 겁니다.....

thrak@hanmir.com 2007-04-22 02:38:02
답글

인기있는 사운드카드 hd2의 제작에도 예전에 직접 참여한 분이시랍니다.(실제 사운드카드 설계도 한다고 합니다.) <br />
그분의 답변 글 중에서 혹시나 해서 올려봅니다. (이곳에 정확히 맞는글인지는 모르겠지만, 제가 보기에는 실제 현장에서 돈받고 일하는 프로의 글이니까...) <br />
<br />
Q: 사운드카드마다 디지털출력의 품질이 크다고 하는데... <br />
A: <br />
이유는 일반적으로 사운드 카드에서는 메인 컨

naru523@hanmail.net 2007-04-22 09:11:27
답글

어짜피 우리가 듣는 소리는 아날로그라서 패스......

오기환 2007-04-22 10:40:57
답글

동감, 아무리 디지털로 극미세한 오차를 줄여가도 우리가 듣는건 아날로그, 녹음하는 악기나 목소리도 아날로그, 보관매체와 전달방식만 디지털~

김도윤 2007-04-22 10:45:56
답글

코엑시얼이 더 좋은지는 모르겠지만 광출력하고 차이는 있을거같은데요.<br />
단방향으로 데이터가 가기만 하는데.. 전송방식도 다른데 품질이 똑같을 수가 있나요?<br />
디지탈이기만 하면 단방향 통신에서도 데이터가 완벽하게 전송된다는 뜻인지..<br />
아니면 에러보정이 완벽하게 되는건지 궁금합니다..

김성윤 2007-04-22 12:32:01
답글

실험을 하는 중에 바로 윗분이 쓰신 글이 없어졌네요. ^^; <br />
<br />
저도 죽자사자 매달리는 건 아닙니다. 실험 데이터를 답글에 올립니다.더 이상은 할 필요가 없음을 느낍니다. 그냥 자신이 맞다고 생각하는 대로 결정하시면 될 듯 합니다. <br />
<br />
다음과 같은 환경에서 실험했습니다. <br />
<br />
1. CDP Coax 출력단자 --- 비디오용 막 콤포넌트 케이블 --- 리시버 Coax 입력 단

이정원 2007-04-22 14:40:44
답글

비슷한 내용들이 계속 올라와서 제가 얼마전에 한번 정리한적이 있는데요. 저도 이부분에 대해 궁금하점이 많아서 나름대로 실험을 했습니다.(업이 이런 겁니다.) 일단 여재흥님은 PLL(DLL)을 이해하지 못하신것 같군요. SPDIF에서 제대로된 시스템이라면 리시버측에서 buffering을 위해서 PLL을 사용합니다. Phase Lock이 된 clock을 이용하여 data를 buffer에저장하고 자체 clock(고급 시스템일수록 고정밀 clock을

여재흥 2007-04-22 23:18:20
답글

안녕하세요. 이정원님.<br />
<br />
제가 이야기한 부분은 지터부분이지 데이터 자체가 틀려지는 것은 아닙니다.<br />
decoding이 불가하다는 이야기를 보니 데이터가 틀려지는 것을 말씀하고 계신것 같습니다.<br />
지터에 대한 이해가... 음 서로 다른것이 아닌지 하는 생각이 듭니다.<br />
<br />
디지털로 전송하는 것 말고 다른 예를 들어보자면,<br />
<br />
CDP나 DAC등에 사용되는 클

여재흥 2007-04-22 23:23:32
답글

그리고 PLL을 언급하지 않은 것은, 제가 알기로 이것은 전송과정의 지터를 얼마간 보정해 줄 수 있다는 것이지 이것으로 전송과정의 지터를 0로 만들수 있는 것은 아니라고 알고 있습니다. <br />
<br />
만약,<br />
"*잘 설계된* DAC는 전송과정의 지터를 완벽히 제거해 낼 수 있다" 라면,<br />
그 근거를 좀 부탁드리고 싶습니다.

walkyrie@hanmir.com 2007-04-22 23:37:53
답글

전송 과정에서 데이터가 달라지지 않는데 소리가 달라지는 일은 절대로 없습니다.<br />
<br />
다만 아날로그로 변환하는 과정에서는 달라질 수도 있습니다. DAC가 디지털 신호를 읽고 아날로그 파형을 그릴때 위아래로는 16비트(2의 16승) 단계, 시간축으로는 1/44100초를 한 모눈으로 하여 해당 모눈에 점을 찍고 그 점들을 연결하는 곡선(절대 계단이 아닙니다.)을 그립니다. 만약 DAC의 클럭이 시간축 모눈을 잘못 그리면 전송받

여재흥 2007-04-22 23:48:55
답글

잘 알겠습니다. <br />
<br />
그렇다면 채주헌님은 CDT간의 음질차이는 없다고 생각하시는 것인가요?

walkyrie@hanmir.com 2007-04-23 01:07:41
답글

제 보잘것 없는 기기들 중, 그나마 신품가 기준으로 가장 고가품이 CDT입니다.(CEC-TL5100)<br />
동축케이블도 막선은 아니고 카나레 쓰고 있으며 오야이데 은선을 노리고 있고요.<br />
저는 실천 및 경험 차원에서는 CDT라든가 디지털케이블 차이를 믿고 오디오 하는 재미로 누리고 있지만 이론적으로 따져보라면 그러한 차이를 플라시보로 치부합니다.<br />
디지털 기기의 차이에 대해서는 이론으로 설명할 수도 없거니와, 통계적

정보현 2007-04-23 09:34:29
답글

간만에 보는 좋은 토론이군요 ^^ 여재흥님의 발제와 채주헌님의 답글및 댓글 덕에 디지털 오디오의 음질 논쟁을 이해하는데 많은 도움이 되었습니다. 지터가 디지털기기의 음질에 영향을 준다는 주장과 Time (phase) domain의 미세한 (수십 pico second수준) 오류인 지터가 음질에 영향을 줄 정도라면 같은 성질의 오류인 wow/flutter (1% 이내 수준)가 존재하는 LP는 완전히 못들을 물건이다라는 반론이 아주 흥미있습니다. 일

이정원 2007-04-23 18:22:52
답글

여재흥님 답글을 이제서야 봤습니다. PLL의 목적이 지터의 보정은 맞지만 그것 자체가 지터를 보정하는 것이 아닙니다. PLL은 단순히 송신 Clock과 동기를 맞추어 정확한 data를 버퍼링하기 위해 사용됩니다. 말하자면 개별 메모리영역에 어드레스 순으로 전송된 data를 정확히 적어 넣기 위해 사용되는 것입니다. 이렇게 저장된 데이터(여재흥님 말씀대로 데이터는 틀리지 않지요.)를 정확한 clock(앞서 언급했듯이 고가의 DAC(기기)일수록 이

최도인 2007-04-23 23:39:06
답글

흠냐..결국 지터 허용치 안에서 전송되는 SPDIF 는 광이나 코엑셜이나 같죠 뭐. 안그래요? 또한 음질차이도 없다!!! 겨우 수십 Kbps 의 광 변환에서 손실이 생긴다? 이건 이쪽을 전공하지 않은 사람 이야기이고..., 디지털 통신에서 지터는 안생길수 없지만 이거 보정없는 전송방법 또한 없죠. 다만 한계치는 방식에 따라 달라지겠지만요

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