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음향

DAC, 샘플링레이트, 그리고 흔한 오해들

딸기카레 딸기카레
822 27 28

최근 흥미로운 게시물을 보며 오디오 매니아들 사이에서 종종 등장하는 몇 가지 오해를 발견했습니다.

이러한 주제는 오디오에 대한 이해를 더 깊게 할 수 있는 기회가 된다고 생각해, 간단히 제 생각과 정보를 공유하고자 글을 올립니다.

 

우선 DAC가 내놓는 아날로그 신호가 디지털 값의 구간 때문에 계단모양이 된다는건 오해입니다.

이건 PCM을 까기 위해 DSD를 내놓으면서 소니가 만든 파형 그래프 (사기)개념도 탓입니다.


DAC에는 리스트럭션 필터가 있어서 기본적으로 부드러운 아날로그 신호를 만들어냅니다.
샘플링레이트가 매우 낮다면, 변환된 신호는 인코딩 전 신호와 다른 모양이 될 가능성이 있을 뿐입니다.
사실 44.1kHz로 CD의 샘플링 레이트가 정해진 이유는 단순히 기술적 한계 때문만이 아니라, 나이퀴스트 한계이론에 기반하여 인간의 가청주파수를 효과적으로 재현하기 위해 선택된 것입니다.

그래서 최근 해외 커뮤니티들에선 NOS파가 목소리를 높이는 경항도 보입니다.

(심지어 디지털필터의 관여가 '상대적'으로 적은 NOS가 원음에 더 가깝다는 깊고 복잡한 논리들도 있지만, 어설피 옮겼다가는 콜로세움 열릴꺼 같아 생략합니다.) 

또한, 반대의 오해, 물리적으로 계단모양 파형은 인위적으로 만들어낼 수 있습니다.
푸리에 변환으로 함수를 만들어낼 수 있는 파형은 물리적으로도 존재 가능하며, 삼각파, 사각파 등은 복수의 사인파를 쌓아서 만들어낼 수 있습니다.
또하나 여기서 파생되는 중요한 개념은, 모든 소리는 수많은 사인파의 조합으로 이루어진다는 자연의 섭리입니다.


오히려 높은 샘플링레이트는 적절한 필터가 없을 경우, 원음에 없는 고주파 노이즈가 과도하게 증폭되어 기기에 불필요한 부담을 주거나 오작동을 유발할 수 있습니다. (인간에게 들리지는 않지만)
물론 그 이유 때문에 로우패스필터를 걸어서 해당 노이즈를 날려버리지만, 디지털 필터는 높은 샘플링레이트라 하더라도 낮은 대역에 없던 배음을 만든다거나, 기음을 깎거나 더한다거나 하는 왜곡은 만들어냅니다.

에...또다른 오해를 만들게 될까봐 정리하자면, 애초에 디지털 필터 없는 디지털 소스기기는 존재할 수 없습니다.
양자화 노이즈라는 원음에는 없는 고주파 노이즈는 낮은 샘플링레이트에서도 디코딩 과정에서 발생하기 때문이죠.

사실 좋은 소리를 찾고자하는 매니아들의 노력은 소중한 가치를 가지지만, 오디오기기에 원음을 그대로 담을 수 있는 방법은 없습니다.
모사하고 보완하기 위한 수많은 이론과 장치가 필요할 뿐이죠.

아날로그는 전달되는 기기간 연결점이 늘어날수록 왜곡이 일어나고, 디지털은 아날로그의 단점은 없앤 대신 변환 과정에서 왜곡이 일어나고...

(아날로그 지상주의자들에게는 미안하지만, 디지털의 왜곡은 그래도 아날로그의 왜곡에 비해 '아날로그적으로' 미미합니다...)


그런겁니다.

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수원개구리님 포함 27명이 추천

Comment 28

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profile image 2등

디지털 고주파를 잡는건 하이패스필터가 아니고 로우패스필터입니다. ^^;;

로우는 패스하고 하이에 감쇄를 주는 필터를 저도 하이패스라고 착각하여 헷갈릴때가 종종 있습니다.

11:00
25.01.04.
profile image
플랫러버

감사합니다. ㅋ

덕분에 큰 오류를 수정했습니다.

11:02
25.01.04.
profile image 3등

현재 디지털 신호를 기록함에 있어 문제는 결국 디지털 신호는 0과 1로 이루어져 있기 때문이죠


결론적으로 디지털 신호는 선이 될 수 없고 선의 극한에 한없이 가까워질 뿐입니다

엘리어싱이 일어나는 것은 샘플링 속도와 연관이 있겠지요 개인적으로 크게 신경쓰지 않습니다 

샘플링레이트는 사실 무한히 늘릴수록 고음질인 것이지요 효율이 좋지않아 그러지 않을 뿐 기술이 발달되면 얼마든지 늘어납니다

결론적으로 디지털 신호는 정밀하게 오차를 남기는 것이고 아날로그는 불규칙한 오차를 남기게 됩니다

어느 것이 좋다고 할 수 없네요

11:01
25.01.04.
profile image
열렙중인엘프

사실 음질 하나만을 생각하면 사용자 입장에서 헤어나올 수 없는 깊은 수렁에 빠지지만, 상업성을 생각하면 조금 관대해질 수도 있다고 생각합니다.
샘플링 속도를 높이고 비트구간을 계속 쪼개면 미디어 용량도 무한에 가까워지니 타협이 필요하겠습니다.
더불어 PCM이 DSD보다 열악한 방식이라는 주장에 음질적인 특성만 생각하면 타당한 면도 있지만, 반대로 압축이 수월한 PCM의 수혜가 많은 감상자들에게 돌아간다는건 좋은 점이죠.

더불어 드라이버를 기계가 아니라 악기라고 이해하면 또 관대해지는 측면도 있다고 생각합니다.

11:07
25.01.04.
profile image

반면 아날로그 왜곡을 극단적으로 줄인 앰프에 DAC를 물려보면 DAC의 왜곡-이라기보단 개성이 상대적으로 많이 도드러지더라구요.

11:18
25.01.04.
profile image
삼중부정

사실 소리에 대해 나오는 대부분의 '좋다'라는 반응은 원음을 재현했기 때문이라기 보다는, 그 기기가 만들어내는 왜곡을 포함한 색깔이 반영된 결과라는게 개인적인 의견입니다.

애초에 모든 아날로그 악기가 기음만 내는게 아니라 기구와 주변에서 나오는 잡소리까지 포함해서 전달되니...

11:21
25.01.04.
profile image
딸기카레

네. 그래서 불규칙한 왜곡은 풍성하고 따스하게 느껴지고, 빠르고 정확한 업샘플은 상대적으로 차갑고 가볍게 느껴지곤 하는데 이 색상이 너무 잘 보이면, 특히 불규칙한 자연스러움을 연출하기 좋았던 부분들을 흠으로 만들어버리는 기술이... 어느세 왔더라구요. 무섭슴다ㄷㄷ

11:30
25.01.04.
profile image
삼중부정

덧붙여 최근들어 오히려 사망 직전에 갔다가 부활한 진공관 앰프류의 매력, 소위 '착색'이라는 것의 정체는, 아이러니컬하게 전자기적 특성으로 덧씌워지는 배음과 자연스럽게 발생하는 클리핑(smooth clipping)이라는게 흥미로운 사실이죠.

11:29
25.01.04.

한수 배우고갑니다 흑흑

11:47
25.01.04.
profile image
디지털화된 신호에 아무리 필터를 거친다고 해도
파형이 완벽한 아날로그 신호의 곡선이 되는 건 아니지만
필터에 의해 곡선의 형태에 가깝게 스므딩이 되는 것이라고 알고 있습니다.
솔찍히 dac adc ddc같은 신호 변환단계를 거치면 거칠 수록 왜곡이 더 발생하고
변환과 재생산을 거듭할 수록 음질은 변형되고 자연적인 소리가 아닌게 되어 버리죠.
(물론 그것을 인공적이지만 원래에 최대한 비슷하고 자연스럽게 들리게 하는게 기술이지요. ㅎㅎ)

디지탈이던 아날로그던 기술이 아무리 발달 한다고 해도
음향기기라는 것이 소리를 "재생"(산)하는 것이지 있는 그데로 전달해 줄 수는 없을 겁니다.
11:54
25.01.04.
profile image
iHSYi

한계를 생각하면 온전히 집중해야 하는 점은, '내가 좋아하는 소리'가 무엇인가를 찾아내는거라는 의견입니다.
파인다이닝 레스토랑이 취향인 사람도 있겠지만, 누가 뭐래도 단골집 김치찌개가 제일 좋은 사람도 있습니다.
최근에는 무조건 이국의 공기가 담긴 값비싼 기기만 높은 평가를 받는게 아니라, 저렴하더라도 가격 이상의 가치를 내주는 다양한 기기들이 평가를 받는 트렌드는 그런 측면에서 바람직하다고 생각합니다.

기술의 발전 덕에 오디오가 돈많은 호구들이 비싼 해골물 나눠마시는 취미가 아니라, 아끼고 고민해서 합리적으로 선택하는 소비자층이 많아진 대중적인 취미가 된거 같습니다.

(물론 돈이 아주 많아져서 돈자랑하고 싶은 욕구는 저도 있습니다만...로또가 안되서...)

11:59
25.01.04.
iHSYi
로우패스필터를 거치면 완벽한 아날로그 곡선이 나옵니다. 다만 원본의 아날로그 소스와 약간 차이가 날수는 있죠. 간단한 회로를 써도 구현되지만 디지털 필터로도 구현 가능합니다.

출력파형에 리플이 생기거나 아날로그단에 노이즈가 유입되는 경우는 있지만 잘 구현된 필터를 통과한 신호는 디지털 특유의 구형파가 섞이진 않습니다.
09:06
25.01.05.
profile image
로우파이맨최노인

엄밀히 따지면, DAC의 복원은 점을 단순히 이어 붙이는 게 아니라, 각 점에 기반한 부드러운 파형(sinc 함수)을 합쳐 원래 신호를 재구성하는 방식이라...스무딩이나 보간과는 접근법이 매우 다릅니다.

주로 디자인 개념이 있으신 분들이 베이지어 커브처럼 이해하시곤 하던데, 원론적으로는 다르지만, 결과물이 왠지 비슷해보이긴 하죠.

T+A같은 메이커가 그래서 LPF에 베이지어 필터를 쓰는거 같더군요.
계산은 빠르고 원리는 매~우 다른데, 결과물은 비스무리~하니까요.

13:37
25.01.04.
profile image

설명 감사드립니다. 또 하나 배우고 갑니다!

13:06
25.01.04.
profile image
수치화 단순화 모듈화를 통해 목적을 해치지않고 다수를 위한 대량생산을 가능하게 한다가 양산을 위한 엔지니어링의 정수죠. 막상 피아노도 ‘미‘와 ‘파‘ 사이에 음은 못냅니다. 이 역시 음율 양산을 위한 엔지니어링의 산물..

저는 원음을 듣고싶으면 연주회에 가라고 합니다.
13:13
25.01.04.
profile image

멋진 글 잘 읽고 갑니다!!

좋은 공부가 되었습미다 ㄷㄷㄷㄷㄷ

10:49
25.01.05.
profile image
푸리에변환 진짜 오랜만에 듣네요. 분명 음덕이었을겁니다..
14:57
25.01.05.
profile image
공부가 되는글 감사합니다.
08:14
25.01.06.
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