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디지털 사운드의 구조적인 문제 |
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2016-07-27 18:01:39 |
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제목 |
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디지털 사운드의 구조적인 문제 |
글쓴이 |
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김영상 [가입일자 : 2001-01-14] |
내용
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이 글은 양원석님처럼 디지털 오디오에서 데이터가 변경되지 않는데
무엇이 음질과 음색의 차이를 갖게 만드는지 그것을 만드는 본질이 무엇인지 궁금하신분들을 위한 글입니다
지난 이야기에서 디지털 신호는 디지털로 해석될뿐이고 디지털 장지에도 아날로그와 똑같은 잡음이 흐른다고 말씀드렸습니다
10년 전에는 놀랍게도 이 사실마저도 엄청나게 거센 파도를 맞았습니다 물론 지금도 이견이 있으신 분이 있으리라 생각합니다
디지털 데이터의 처리 방식에 접근하는 두가지 관점이 있습니다 이 두가지 관점은 틀린것이라기 보다는 범위의 차이입니다
한가지는 Bit Perfect 하다는 것에 대한 오디오적인 접근입니다
Bit Perfect 하면 장비가 원음을 전달한다고 볼수 있다는 의견 입니다
따라서 Bit Perfect 가 깨지지 않는 한 시스템내에서는 음이 변질될 가능성은 없다 라는 의견입니다
또 다른 한가지는 디지털신호의 Bit Perfect 는 아날로그의 잡음과는 상관 없다는 입장입니다 ( 저의 입장입니다 )
이것은 Bit Perfect 를 컴퓨팅의 시선에서 보기 때문입니다 디지털로 해석하고 잡음에 강하지만 노이즈를 배재할수없다
배강식 님이 저에게 핵심적인 질문을 하나 던지셨습니다
사용자는 디지털 회로안에서 디지털 신호와 노이즈가 어떤방식으로 존재하는지 알지 못한다 실체를 좀 보여달라
이 두가지 관점은 양원석님에게 여전히 의문을 남깁니다
왜 음질이 장비를 변경하거나 같은 무손실인데 왜 FLAC / WAV 의 음질이 다르다고 느껴질까요 ?
때로는 이것이 서로의 관점에서 받아들일 수 없는 오류처럼 보이게 됩니다
디지털 신호의 경로
디지털시스템이 신호를 생성하는데는 보통 다음의 경로를 거치게 됩니다
Core-Register-Cache-Memory-Internal/BUS(FSB)-Interface-I/O(Device)
여러분이 이해하시듯이 Core로 갈수록 빠르고 , 고신뢰구간의 , 비싼 부품입니다 반대로 갈수록 느리고 , 복원가능하며(Overhead) , 가격이 저렴합니다
하지만 이모든 구간에서도 데이터는 Bit Perfect 합니다
그러나 관점에 따라 결론이 다릅니다 오디오관점에서는 Bit Perfect 하면 원음이 전달된다 하고 디지털 관점에서는
노이즈를 배재할 수 없다 라고합니다
위의 경로에 CPU 의 처리시간을1로 보면 각 구간에서 발생하는 상대적인 시간들은 위 그림과 같습니다 ( 파란색)
이것은 전체 처리시간에서 각 구간에서 소모되는 처리시간을 의미 합니다
현재의 디지털 환경에서 I/O 의 속도는 아직도 Core 의 수백 분의 1수준입니다(거의 1천분의 1수준 )
어떤 값을 넣고 응답을 받았다면 CPU 의 시간은 1% 미만인 반면 Memory -인터페이스 까지 20%에 가까운 시간을 소모하고
I/O에 80%에 가까운시간이 들어갑니다
이것이 디지털의 딜레마 입니다
디지털시스템의 주요한 문제는 데이터의 변형이 아니라 처리 시간동안 대부분의 시간을 응답이 늦은 노이즈 구간에서
보낸다는 것입니다 ( 대역폭의 문제/Bottle Neck)
Bit Perfect 하기 어렵지만Bit Perfect 한 구간 , 노이즈가 가장 많이 끼는 구간에서 가장 많은 처리 시간을 보내는
시스템이 바로 우리의 디지털 시스템입니다
음원 3분을 Play 하면I/O 는 전체 시간의 80%정도를 소모합니다 Bit Perfect 즉 컴퓨터가 디지털 신호를 잘못분석할 확율은
이 기간동안에도 단 한비트의 확율도 없습니다
바로 이 시간 회로 전체에 노이즈가 생길 가능성(시간) 이 증가하는 것이 가장 치명적인 문제 입니다
신호처리시간의 범위
회로안에 이 시간동안 노이즈는 그대로 전송됩니다 디지털신호와 노이즈는 다르지 않기 때문입니다 그림으로 보면
A선재와 B선재가 음질이 결코 같을 수 없습니다 대역폭이 달라서 I/O 시간이 줄면 노이즈는 줄어듭니다
이것은 선재를 바꿔도 , NAS 를 SSD 로 바꿔도 심지어 단자를 바꾸는 것과 같은 것입니다
이것이 양원석님이
장비를 바꿀때 마다 , 케이블을 바꿀때 마다 , 단자를 교체할때 마다 같은 디지털 음원을 들어도 음질이 바뀌는 요인입니다
해당장비가 바로Bottleneck 을 갖기 때문입니다 우리는 항상 Spec 만을 보기에 대역폭에 갇혀서 문제를 보지 못합니다
물론 이런 질문을 하시는 분이 있을거라 생각합니다
1) 그래서 구간별로 Buffer를 두지 않나요 ? 2) Spec을 만족하면 지연은 없다고 봐야 하지 않나요 ?
1) , 2) 에 대해서 다음시간에 언급하도록 하겠습니다
이것은 도체에 흐르는 신호의 품질은 대역폭으로 결정된다는 아날로그의 기준에서 한발자국도 벗어나지 못한 것입니다 (같은 재료로 만들기 때문에)
여러분이 바꾸면 소리의 품질이 다르다고 호소하는 것은 모두 어디에 몰려있나요 ? 모두 I/O 대역과 Interface 외 대역에 몰려 있습니다
고신뢰구간에서는 회로의 설계와 소재가 처리속도를 좌우하기 때문에 Overhead 가 존재하지 않는 구성이 필요합니다 (Logic 과 설계가 중요 : MAC-Windows의 차이)
속도가 낮은 구간에서는 이미 복구하는 Overhead 가 존재하기 때문에 소재자체를 변경하는 것이 가장 좋은 대안이 됩니다( 바꿈질 ^ ^)
다음 시간에는 배강식님 , 최학성님 등 여러분들이 예제로 말씀하신
내용들을 중심으로 디지털 사운드 시스템에서 예제가 보여주는 의미와 우리가 알아야할 기본적인 튜닝의 관점에 대해서
간단하게 이야기 해보겠습니다
그전에 최학성님이 올려주신 예제들을 먼저 봐주시면 좋겠습니다
http://www.fullrange.kr/ytboard/view.php?id=interview&no=22#.V5XTMMvH3qA
http://www.thewelltemperedcomputer.com/SW/MacWin.htm
http://www.computeraudiophile.com/content/513-jriver-mac-vs-jriver-windows-sound-quality-comparison/
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■ 저는 대화에 끼어들고 싶지 않지만 맞는 이야기에 대해서는 꼭 언급해드려야할 것 같습니다. ■
공학자라면 모두가 아는 것이지만 포인트를 몇 가지 짚고 넘어가겠습니다.
디지털이이라는 것은 개념적인 것과 물리적인 것이 존재하는데, 개념이라면 무조건 말 그대로 디지털이지만 물리적관점에서는 어떻게 다루느냐에 따라 실제로는 아날로그가 더 많이 존재합니다.
말하자면 CD 가 디지털이냐라고 하면 개념은 디지털이나 실제로는 아날로그인 것을 아실 겁니다. 디지털을 담아내는 방법 자체가 아날로그 기법이기 때문입니다. 마찬가지로, 전류가 흐르는 케이블을 통해 전송되는 디지털이 실제로는 아날로그가 맞는 것인 것 처럼요. 단지 그것을 인식할 때 혹은 개념적으로 대화할 때 디지털이라고 합니다.
위의 이야기가 왜 중요한 것이냐면, 비록 김영상님 말씀 자체는 분명 엉터리이지만, 노이즈 때문에 '이슈'가 있다고 이야기 하시는 것은 사실입니다. 그런데 여기서 중요한 것은 그 노이즈가 시뮬레이션이 아니라 우리가 실 세계에서 겪는 상황속에서 '이슈' 에서 '문제'로 바라봤을 때 얼마나 '문제'인가? 라고 본다면 이야기가 또 달라집니다.
결과적으로 공학적이든 오디오적이든, 사실 이 '디지털 오디오' 논쟁은 아무 의미가 없습니다.
왜냐하면, 우리가 겪을 수 있는 실세계 관점에서 오디오 기기, 즉 제품을 놓고 봤을 때 실측해보면 결국 3가지로 나뉩니다.
1. 잘 만들어진 제품.
2. 그저 그런 제품.
3. 안좋은 제품.
그 점을 여기 토론 참석자 모두가 놓치고 있는 것입니다.
이 이야기를 지금 하지 않으면 이상하게 진행될 것 같아서 말씀드려보았습니다.
요약하면, 사실상 디지털 오디오 논쟁은 제품에 따라 모두 다르지만
송신기는 대부분의 환경에서는 노이즈가 있어도 문제가 크지 않다는 것이고,
수신기는 제품마다 정도 차이가 심해서 문제가 있는 기기에 대해서는 노이즈에 신경써야 한다는 것입니다.
이는 실측에서도 바로 알 수 있는 부분입니다.
예를 들어, USB 의 경우 해외에서도 그렇고 제가 실측해보니 패킷 노이즈로 인해 8000Hz 부근의 문제가 발생되는데, 그렇다고 해서 '문제'인가? 라고 보면 그것은 어디까지나 잘 만들어진 제품에서는 알려진 것과 달리 문제가 없습니다.
결국 최학성선생님 말씀도 맞고, 배강식님 말씀도 맞고, 김영상님의 본문은 틀렸지만 접근 자체로 보면 이것 또한 맞는 이야기 입니다. 그렇다고 모두 각자 맞으니까 다 문제가 없다가 아니라, 이미 밝힌바와 같이 그냥 좋은기기 쓰면 문제 없습니다. -_-aaaa
저는 사실 '문제'를 어떻게 해소해야 하는가에 대한 글을 준비하고 있었는데, 저의 플레이어 게시글을 통해 의외로 회원 분들이 디지털 오디오에 관심이 많다는 것을 알았고, 이를 다뤄보려고 했는데, 갑자기 이러한 사건이 터진 것입니다. 어쨌거나 제 시각에서 보면 '디지털 오디오' 이야기는 사실 필요 없는 이야기 입니다.
우리네 오디오 하시는 분들은 이 이슈에 대해 사용 기기들의 실제 상태를 파악해야 하는 것이고, 이슈가 있을 때 어떻게 최소화 혹은 해결할 수 있는지에 대해 관심을 가져야 합니다.
사실상 근본적인 관점에서는 최학성선생님 말씀이 다 맞습니다. 엔지니어가 해결을 잘 해야죠. 근데 돈이 문제인거고요.
★★ 이 게시글 내에서 제가 처음 김영상님께 댓글을 남길 때 그만 하시면 좋겠다고 한 것 진심입니다.
김영상님이 얼마전 저에게 좋지 않은 모습을 보이셨지만 같은 공학자끼리 힘든 모습 보고 싶지 않습니다.
같은 공학자끼리 이래봐야 좋을 것이 없을 것 같습니다. ★★ |
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