[스크랩] 알기쉬운 디지털오디오상식 ADC, DAC, DITHER, WORDCLOCK

알기쉬운 디지털오디오상식 1

 

ADC, DAC, DITHER, WORDCLOCK

 

이미 수년 전부터 디지털오디오는 음반제작의 주된 방법이자 목적이었으며 현재는 대부분의(거의 모든) 오디오 매체가 디지털방식으로 제작되고 있습니다. 현재도 많은 제조사의 디지털기기들이 새롭게 출시되고 있습니다. 이들 기기들은 저마다의 장점을 내세우며 작업자들을 유혹합니다. 하지만 이들이 말하는 저마다의 장점을 이해하지 못하는 경우 초보자들은 잘

못된 상식으로 제품 선택에 오류를 범하게 됩니다. 이번 Sound On Air vol.7 부터 현대의 디지털레코딩환경에서 반드시 알고 있어야하는 디지털레코딩 상식을 연재합니다. 이번 호에서는 A/DC, D/AC, Dither, Wordclock등 디지털레코딩의 핵심부분을 전반적으로 살펴보기로 합니다.

▷A/DC, D/AC란?

ADC : Analog to digital converter

아날로그 신호를 양자화(Bit) 표본화(kHz) 에 맞추어 변환시키는 장치입니다. 디지털 음향기기가 내부에서 인식하는 신호가 바로 이런 2진수 PCM(Pulse Coded Modulation) 신호 입니다.

DAC : Digital to Analog converter

디지털 PCM 신호를 다시 양자화율과 표본화율을 적용하여 아날로그신호로 변환시켜서 아날로그 믹서나 아날로그 파워앰프로 출력될 수 있게 만드는 장치입니다. 이러한 기기 때문에 우리는 스피커로 출력되는 아날로그 신호를 들을수 있습니다. 지구상에 존재하는 음(音) 자체는 아날로그 입니다. 이점을 미리 생각해 주시면 됩니다. 우리는 디지털 자체를 들을 수 없답니다. 어떠한 형태의 디지털도 모두 D/A 컨버팅 해야 우리 고막으로 들을 수 있습니다.

현재의 A/DC, D/AC의 추세는 과거 16bit, 20bit에서 24bit의 고밀도의 추세로 바뀌고 있습니다. 대부분 막연히 높은 비트가 낮은 비트보다 좋은 것으로 이해하시리라 생각합니다. 이를 이론적으로 접근해 보도록 하겠습니다.

일단, 16bit과 20bit/24bit은 엄청난 차이가 있습니다. High Density(고밀도)이죠. 즉, 음의 밀도차가 엄청납니다. 16bit은 2의 16승입니다. 이론상으론 96dB이지만 그렇게 재생해 낼 기계는 존재하지 않습니다. 시그날패스 기계상의 문제의 의해 깍이고 깍이게 됩니다. 한 86~89dB정도로 출력됩니다. (그나마 좋은 CD player나 DAT 머쉰에서...) 조악한 컴퓨터 사운드 카드라면 더 심각해 집니다. 60~80dB정도?? 24bit는 2의 24승입니다. 수치상 144dB의 다이나믹 레인지를 가지게 됩니다. 하지만 아주 좋은 프리즘社의 컨버터(약 $9.000)도 겨우 119dB정도밖에 되지 않습니다. 어포지 PSX-100 컨버터는 117dB정도 다이나믹 레인지를 가지고 있으며 MOTU사의 1224나 1296은 116dB에서 117dB의 다이나믹레인지를 가지고 있습니다. 별 것 아니라고 생각되실지 모르겠지만 그 정도면 실제 작업에서는 엄청난 차이를 가지고 있는 것입니다. 16bit:24bit=85dB:110dB 정도라고 실무상에서 표현한다면... 다이나믹 레인지가 25dB이나 높은 기기를 선호하는 것은 당연한 것입니다.

▷Dither와 Woldclock

디지털 레코딩을 이해하려면 DITHER와 WORDCLOCK을 반드시 알고 넘어가야 합니다!

90년대 후반부터 현재까지의 레코딩은 단연코 디지털 레코딩이 그 주류로 자리잡았습니다. 하지만 많은 분들이 그냥 녹음만 된다는 사실을 알고 있지, 어떠한 방법으로 레코딩이 되는가 또는 어떠한 조건이 필요한가에 대한 전문 지식을 찾을 곳이 없는 것도 사실입니다. 이에 디지털 레코딩에서 빠질 수 없는 중요한 사실 2가지를 알고 넘어가도록 하겠습니다.

Dither란?

Dither란 디지털 오디오 내의 불특정 한 잡음(quantization distortion)을 안정시켜 주는 기능을 합니다. 참고로 예를 들어 24bit(144dB) 또는 20bit(120dB) 디지털 오디오 기기에서 16bit(96dB) 디지털 오디오 기기로 어떠한 dither 기능도 이용하지 않은 채 디지털 신호(오디오) 전송을 했을 때 용량 이외의 데이터(오디오)들은 바로 잘리게(사라지게) 됩니다. 이것을 quantization distortion 이라고 부르며, 어떠한 방법으로도 전송된 16bit 디지털 오디오 기기에서 재생해낼 수 없게 됩니다. 이렇게 잘려나간 여분의 데이터(오디오)에는 각종의 저음량 정보들이 저장되어 있습니다. 예를 들어 리버브 잔향 이라던가 룸 앰비언스, 특정한 뉘앙스(악기나 사람 목소리의 뉘앙스) 등이 그런 예입니다. 이러한 것들은 믹싱의 주된 목적은 아니나 인간이 두뇌로 3차원이라는 것을 느끼게 만드는 주된 요소 중의 하나입니다. 인간의 두뇌는 음이나 음량뿐만 아니라 그러한 룸 어쿠스틱이나 잔향, 특정한 뉘앙스로 녹음된 곳의 크기나 장소에 대한 상상 등등 연산 행위를 합니다. 그런 연유로 인해서 잘못된 작동으로 인한 디지털 오디오 전송은 많은 부작용을 낳습니다. dither는 그러한 quantization distortion을 완전하게 없애거나 고치지는 못합니다. 하지만 그러한 오류를 최소화 시켜주는 기능을 한다. 따라서 서로 다른 디지털 기기가 서로 다른 양자화율(24bit, 20bit, 18bit, 16bit)을 가진 기기로 전송할 때 반드시 이러한 dither 기능을 이용합니다. 그리고 dither와 한가지 더 사용되는 기능이 바로 noise shaping 이라는 기술입니다. Noise shaping 이라는 기술은 dither 내에 있는 기능으로 디지털 오디오 퍼포먼스나 적은 음량에서 파생되는 디지털 노이즈를 최소화 시켜주는 역할을 합니다. 디지털 오디오 전송시 디지털 오디오 스펙트럼의 중간쯤에(약 4kHz대역 : 인간이 가장 예민하게 느끼는 음역대)존재하는 잡음이 있습니다. Noise shaping 의 역할은 그러한 잡음을 없애는 filter의 역할입니다. 더욱 더 자세히 이야기한다면 잡음을 없앤다기보다는 인간이 듣지 못하는 대역대(20kHz 이상)로 옮기는 것입니다. 디지털 오디오 기기를 만드는 회사마다 이러한 고유 기술을 보유하고 있으며 가장 많이 사용되며 유명한 기술 3가지는 sony의 bit mapping technology(주로 sony professional DAT recorder의 AD converter와 같이 있는 기능입니다.) 그리고 apogee의 UV22, 소프트웨어 플러그 인으로 유명한 이스라엘의 wave 가 보유한 IDR입니다. 세 가지 모두 뛰어난 기술이며 오늘날 많은 레코딩에서 그 결과를 들을 수 있습니다.

 wordclock 이란?

디지털 오디오 기기 사이의 연결을 할 때 단순하게 AES/EBU 또는 S/P DIF 케이블로만 연결하는 경우가 있습니다. 하지만 2종류 이상의 디지털 레코더, synchronizer, 디지털 콘솔, 디지털 마스터 레코더(DAT 등등..) 스튜디오가 모두 디지털 시그널로 연결되어 있을 때 단순한 연결을 기대 한다면 절대 오산입니다. 디지털 기기 상호간의 clock을 지켜 줘야만 합니다. Masterclock이 48kHz 라면 모든 기기의 세팅이 48kHz 이여야 하고 44.1kHz 라면 44.1kHz 로 세팅을 하여야합니다. 이러한 clock과 clock의 연결을 하는 매개체가 바로 wordclock입니다. 대부분 BNC단자를 이용한 75ohm 동축케이블(video)로 구성되어 있으며, 1대의 masterclock을 요구합니다. 스튜디오의 masterclock은 주로 멀티트랙 레코더의 clock 소스를 master로 삼으며 콘솔이라던가 dat 레코더 등은 슬레이브 모드로 세팅합니다. 만일 테이프 베이스가 아닌 하드 디스크 레코딩 시스템이라면 디지털 싱크로나이져를 masterclock 소스로 잡을 수 있습니다. wordclock 에는 2가지의 종류가 있는데, 하나는 일반 기기 들이 사용하는 x1 의 wordclock 이며, 다른 하나는 digidesign의 Pro tools 시스템이 사용하는 x256의 superclock(digidesign 888/24, 882/20, 888, 882, USD, SSD 그리고 Aardvark사의 싱크로나이저, Mark of the Unicorn의 MTP AV, Digital time piece 등이 x256 superclock을 지원합니다)입니다.

디지털 기기의 음질은 물론 녹음기의 A/D컨버터 성능에도 기인 하지만 wordclock 또한 디지털 오디오 기기의 음질에 지대한 영향을 미칩니다. wordclock 마스터로 사용되는 성능 좋은 기기는 Aardvark사의 제품이나 Apogee, Lucid 제품 등이 유명합니다.

 

출처 : JINOstudio 음악 매니아들의 모임

글쓴이 : CASS 원글보기

메모 :