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사슴아저씨님께서 방장을 그만 두신 뒤로 방이 너무 썰렁하여 해묵은 이야기를 하나 올립니다. 

 

디지털 음을 선호하는 측의 이야기

 

1. 아날로그 신호는 연속적인 신호임에 비해 디지털 신호는 샘플링 된 신호이다. 녹음된 연속 신호를 일정한 구간으로 잘라 샘플링한 데이터를 재구성해 양자화된 데이터를 특정 비트 스트림으로 변환 부호화 하여 기록한다. 이때 음질을 좌우하는 것은 표본율(sampling rate)로서 연속 신호의 일정 구간을 얼마나 촘촘하게 자르느냐이다. 너무 드문드문 샘플링을 하면 높은 주파수가 낮은 주파수처럼 샘플링되는 왜곡현상(aliasing)이 발생하는데, 이를 방지하는 AD, DA변환과정의 표준 값을 얻기 위한 안티 에일리어싱 필터(anti-aliasing filters)가 필요하다.

 

2. 20Hz에서 20Khz의 순수 신호를 2채널 스코프에 입력하여 파형들을 비교 모니터링해보면, 필터를 사용하지 않을 땐 디지털 신호에서 계단식 효과가 나타나지만, RLC circuit(registor-inductor-capacitor circuit)를 통하면 모든 주파수대에서 완벽한 정현파의 파형이 복원되어 계단형 파형은 보이지 않는다.

아날로그와 디지털 녹음의 분명한 차이는 디지털의 16비트 증폭 코딩이 비트당 6db로 96db 범위까지 이르는 것에 비해, 1/4인치 프로 릴테입은 60db 밖에 되지 않는다고 한다. 그러므로 바이닐에선 다이내믹 레인지를 압축할 수밖에 없어 순간적으로 음량이 커지는 소리는 재생될 수 없다는 말이 된다. 차이코프스키의 1812년 서곡의 대포소리에서 아날로그 녹음은 파형이 찌그러짐을 알 수 있다. 음반의 소리 골이나 카트리지의 바늘은 대포소리 같은 순간적인 대 음량을 재생할 수 없지만 디지털 샘플링은 할 수 있다는 것이다. 디지털 프로세싱에서 있을 수 있는 단점은 아날로그 음반에서는 감지할 수 없었던, 여러 개의 마이크 설치에 따른 악기들 간의 위상 차이의 문제가 드러날 수 있는데 이것은 시력이 나쁜 사람이 안경을 쓰니 모든 먼지가 보이는 것과 같다. 

바이닐 음반이 따뜻하다고 하는 소리는 스튜디오에서 작업을 하는 뮤지션에겐 의미가 없는 말이다.

아날로그 음을 선호하는 측 이야기

아날로그 음에 대해선 대부분의 오디오 애호가라면 그 원리를 알고 있을 것이므로 생략하고, 선호하는 이유는 위의 글 1.에서와 같이 디지털 음은 연속되는 신호가 아닌 일정 시간 동안 일정 구간을 자른 것들(샘플링)을 이어 붙이는 형식과 같은 것이서 연속파형인 아날로그의 음이 원음(자연음)에 가깝기 때문이라고 한다.

nami의 개인적인 경험

몇 해 전 클래식 음악에 입문한 친구가 내게 항의 비슷한 이야기를 한 적이 있다. 그는 내가 쓴 클래식 해설서에서 추천한 명반들을 몇 장 골라 들었는데 자신이 이제껏 들어왔던 디지털 음에 비해 너무 밋밋해서 들을 수 없다는 것이었다. 이제껏 LP를 듣지 않았고 디지털 음에만 익숙한 그에겐 당연한 일이다. 위의 글 디지털 음에서 언급한 대로 다이내믹 레인지와 위상 표현에 있어 월등한 디지털 음의 악기들의 정확한 위상감에 따른 공간감과, 넓은 다이내믹 레인지로 인한 현장감에 익숙한 그에게 LP가 내는 음은 평면적이고 답답했을 것이다.

내가 책에서 추천한 것들은 현재 소유하고 있는 LP음반들에서 대부분 선정한 것들이므로 거의 80년대 이전에 녹음된 것들이어서 A-A-A 아날로그 녹음-아날로그 편집 - 아날로그 마스터링 된 완전한 아날로그 음반들이기 때문이다.

그러나 LP음반은 이 같은 단점에도 불구하고 음의 엣지의 섬세함(ex 들깻잎의 표면과 가장자리 같은) 하나로 LP를 고수하는 사람들이 있다.

90년대부터 D-D-A 디지털 녹음-디지털 편집-아날로그 마스트링 음반들이 나오면서 LP의 단점인 공간감과 현장감의 부족 부분이 현저하게 개선되었다. 하지만 소리골과 카트리지 바늘이 마찰하면서 내는 고유의 잡음문제는 LP재질의 발달로 예전에 비해 줄어들었으나 CD같은 디지털 음원의 정숙도와 다이내믹 레인지엔 미치지 못한다.

수 십년 LP를 모으고 CD도 함께 들어온 나는 몇 년 전부터 유투브를 통해서도 음악을 듣고 있지만 어느 한가지를 고집하지 않는다. 모두가 음악을 들려주는데 부족함이 없기 때문이다. 인간의 뇌는 음악을 듣는데 통합적으로 듣고 향수하는 것이지 그것을 부분적으로 나누어 기억하지 않는다. 이는 아날로그의 연속음이든 디지털의 샘플링 음이든 그것을 구분하지 못한다는 것이다. 따라서 오늘날의 디지털 음의 발달로 인해 경제적으로 부담 없이( 특히 중국의 값싼 기기들 덕분 ) 음악을 편하게 즐길 수 있음에 감사할 뿐이다.

*아래는 라미레즈의 미사 크리올라 음반으로 같은날 같은 연주의 D-D-D(CD), D-D-A(LP)로 비교해 들어본다. 엘피는 카트리지의 이상으로 카르릉- 잡음이 들림. (앰프와 스피커는 각각 같은 기종에 삼성 휴대폰 녹음)

 

[꾸미기]KakaoTalk_20231023_144544945.jpg

 

CD - 라미레즈의 미사 크리올라 키리에 - 호세 카레라스

 

LP-라미레즈의 미사크리올라 키리에 - 호세 카레라스

  • profile
    사슴아저씨 2023.10.25 01:04
    턴테이블/LP동호회 방은 2022.6월 만들어진 이후, 매월 끊임없이 하나 이상의 글이, 꾸준히 올라왔습니다.
    이번 10월에, nami님의 글이 처음 포스팅 되어, 동호회 활동의 연속성을 전통으로 잇게 해 주시니, 고맙게 생각합니다.

    동호회 여러분들이, 평범하고 일상적인 내용이라도, 꾸준히 올려 주시고, 호응해 주시면 방이 더욱 훈훈하겠습니다.

    저는 CD수집으로 오디오에 발을 들였지만, LP에 늦게 애정과 관심이 들어, nami님처럼 LP와 CD를 함께 좋아합니다.
    LP에서는 '봄의 소리', CD에서는 '가을의 소리'가 나는 것 같습니다.

    CD로 발매되지 않은 '옛날 LP'를 주로 찾아 수집 합니다.
    음반 수집의 장수에 욕심을 내지 않고, 저에게 가치가 있는 LP음반을 찾으려고 합니다.
  • profile
    nami 2023.10.25 04:59
    LP에선 봄의 소리, CD에선 가을의 소리.. 멋집니다.
    수긍이 가는 말씀입니다.
    LP가 꾸준히 애용되는 것은
    그동안 발매된 음반들이 세계적으로
    수 억장이 남아있기 때문이기도 한답니다.
    그 음반들이 모두 수명이 다하거나
    파손되어 없어질 때까지 턴테이블은 존재하겠지요. 감사합니다 사슴아저씨님.^^
  • ?
    서마지기 2023.10.28 19:10

    아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿀 때, 그 신호를 주기적인 각 시점에서 그 값을 수치로 읽어내는 행위를 샘플링이라고 합니다.
    (바늘 시계를 찬 사람에게 몇 시냐고 물었을 때 자기 시계를 보고 몇시 몇분이라고 하지(디지털), 두 시계바늘을 그려주거나 손가락으로 표기해 주지는 않죠(아날로그))
    그 샘플링하는 횟수를 그 신호의 가장 높은 스펙트럼(그 신호를 플리에 변환를 했을 때 신호가 있는 가장 높은 주기의 신호)의 2배 이상으로 하면 그 신호를 완벽하게 재생할수 있다는 것이 샘플링 법칙이라고 합니다(법칙이라는 것은 우주 어디에서나 성립하는 규칙임).
     

    디지털 데이타의 장점은 잡음 등의 영향을 받지 않아서 전송이나 저장에서의 영향을 받지 않는 다는 것입니다.

    시계를 읽어서 숫자로 알려주면 다른 사람에게 숫자로 전달할 수 있지만, 그려주거나 손가락으로 보여주면 다른 사람에게 전달하기 쉽지 않는 것과 같은 이치이죠. 시계 바늘의 모양을 유사하게(아날로그적으로) 손가락으로 표시해 주면 큰 오차를 피할 수가 없죠. 숫자로 읽어서(디지털적으로)주면 오차를 줄일 수 있죠.

    즉 잡음의 영향을 줄이기 위해 디지털을 사용합니다.


    샘플링 법칙에의해, 사람이 들을 수 있는 소리가 20kHz를 넘지 않으니 20kHz이상의 신호를 제거하고, 40kHz이상의 주파수로 샘플링하면 원래 신호를 완벽하게 찾아낼 수 있다는 것이죠.
    사람이 들을 수 있는 소리의 크기는 0dBSPL 에서 120dBSPL까지 120dB범위를 들을 수 있있습니다. 그러나, 아무리 조용한 녹음실의 잡음도 20dB이상이고 음악소리는 110dB이상이면 고통 수준이어서 90dB범위만 재생하면 됩니다.

    이러한 들을 수 있는 소리 크기의 한계와 주파수 대역을 모두 재생 가능한 수준으로 CD의 규격이 만들어집니다.

    (실제 음악의 연주에서는 80dB를 넘지 않고, 아날로그 레코드의 재생 범위는 60dB이하입니다.)

    완전한 샘플링 법칙을 구현하기 위해 3가지의 문제를 풀어야 합니다.
    '1. 정말로 20kHz이상의 신호를 완벽하게 제거했느냐' 와, '2. 얼마나 정밀하게 샘플링 값을 읽을 수 있느냐' 와, '3. 다시 재생할 때 받은 숫자의 값을 얼마나 정확하게 아날로그 값으로 재생하면서 얼마나 정확하게 20kHz이상의 신호를 제거했느냐 입니다.

    앞에 두가지 사항은 기록하는 사람이 책임져야 할 사항이고, 나머지 3번항이 재생하는 사람(기기)의 몫이죠.
    초기 기록에서나 재생기에서 이런 문제를 해결하지 못해 음질이 좋지 못한 것들이 많았으나 , 최근의 반도체 기술로 거의 완벽하게 해결된 상황입니다.
    CD의 규격은 사람이 듣는 소리를 모두 기록 재생할 수 있는 거의 완벽한 규격입니다. DVD오디오나 SACD가 다죽은 이유도 이 이상이 필요하지 않기 떄문입니다.

    초기에 나온 CD 레코드에서는, 샘플링 주파수인 44.1kHz의 1/2인 주파수와 20kHz와는 너무 가까워서, 원 신호에 영향을 주지 않고 20kHz이상 신호를 없애는 것이 쉽지 않았고, 16bit의 정확도로 숫자로 읽어내는 것도 어려웠기에 음질에 문제가 많았죠.

    (계속)

  • ?
    서마지기 2023.10.28 20:42

    기록기기는 전문회사에서 계속 조정 등의 관리를 하면서 운영하지만, 재생기기는 그렇게 할 수 없다는 문제가 있습니다. 그래서 발전한 것이 몇베 샘플링 재생이냐 하는 것이었습니다.
    44.1kHz로 샘플링 된 신호를 (4배주파수재생에서) 44.1kHz*4=176.4kHz 샘플링으로 바꾸면, 샘플링때문에 발생하는 이상한 신호가 150kHz이상에서 발생하므로 20kHz이상을 비교적 너긋한 필터로 잘라내어도 계단모양의 파형을 만드는 이상 신호를 완벽하게 제거가 가능해집니다.
    그러나 4배 샘플링하는 디지털 필터의 구현이 간단하지 않았기 때문에 어느 정도 한계를 가질 수 밖에 없었습니다.

    반도체의 발달로 이론적으로만 가능했었던 sigma-delta modulation DAC 와 ADC가 가능해 지면서, 문제점 3개가 한꺼번에 풀리게 됩니다.
    sigma delta modulation은 근본적으로 1bit ADC를 사용하기에 몇비트냐의 정확도 문제가 없으며, 누적 에러를 샘플린 주파수와 디지털 IIR 필터로 해결하기에 샘플링 주파수만 올리면 거의 완벽한 ADC와 DAC를 구현하게 된 것입니다. (이러한 ADC, DAC가 나타나자, Intel에서 HD Audio가 나오게 되고, 대부분의 오디오 카드 회사가 사라지게 됩니다)

    오디오 신호를 64배속(2.8224MHz)의 1비트 sigma-delta modulaation(SDM)을 하면 충분한 소리의 크기 조정을 할 수 있는 여유를 가지면서도 CD이상의 음질을 얻을 수 있어서, 64배 SDM-ADC로 녹음된 SDM 신호를 CD신호로 압축하고 재생시 다시 64배 SDM신호로 재생하느니, 64배 SDM 신호 그대로를 기록해 팔아보자는 것이 SACD라는 것입니다. 그러나 공개적인 정당한 소리 비교에서 CD와 동일한 것으로 평가되어 사라졌죠.

    이제는 (늦어도 2005년 이후에 새로 나온 CDP나 PC나 기타 오디오 기기에서) 모든 ADC나 DAC는 64~128배이상의 Sigma delta modulation 기술로 만들어지기에 재생기기간의 소리도 차이날 것도 없고, 원본이 24비트 라고 해봐야 녹음시 16비트에 비해 8비트 즉 256배의 소리 크기를 조정해도 잡음의 영향이 없다는 것 외는 의미가 없으며, 192kHz샘플링 운운해봐야 녹음시 선필터(prefilter, anti aliasing filter)가 쉽다는 것 외는 의미가 없습니다.

  • ?
    서마지기 2023.10.28 21:00

    음악 연주 신호의 크기는 60dB(fff에서 ppp까지, power 차이로 1,000,000배 차이)정도이고, 가장 작은 신호도 잘 재생하기 위해서는 20dB의 레인지가 필요하여, 합하여 80dB의 범위를 잡음 없이 기록할 수 있어야 합니다 (CD의 규격을 정할 때, 필립스에서는 음악에서는 충분한  84dB 가량의 레인지인 14비트를 주장했었고, .소니는 모든 소리의 재생이 가능한 96dB 이상이 가능한 16비트를 주장했었습니다).

    아날로그 기기(LP 디스크)가 녹음할 수 있는 다이나믹레인지 범위는 60dB 정도이며 open reel tape는 그보다 약간 넓은 정도입니다.
    LP에서는 녹음할 수 있는 다이나믹 레인지 범위가 고음과 저음에서 급격히 감소합니다. 따라서 음악을 기록할 때는 소리 크기 차이를 20dB(power로는 1/100로)줄여야 하고, 고음과 저음을 억제해야 합니다. 그래서 다이나믹 레인지가 좁고(듣기 쉽고) 고음이 날카롭지 않은 부드러운 소리로 녹음이 되며, 고음이 강한 카트리지가 음악에 좋다는 이야기가 나오는 것입니다.
    아무리 고음 과 저음을 크게 mastering을 해도, 레코딩 엔지니어가 녹음 기기를 보호하고 최대 녹음 시간을 지키기 위해 고음과 저음을 깍아버립니다. 어느 이상의 고음 신호는 녹음 기기를 파괴하고, 어느 이상의 저음 크기는 기록할 수 있는 소리골의 크기를 넘어버립니다.

    아날로그에 비해 디지털에서는 주파수 특성에 대해서는 제한이 없어서 원음 그대로를 녹음에 사용합니다. 그래서 고음이 강한 소리가 그대로 나오고, 큰소리와 작은 소리의 차이가 크게 들립니다(대부분의 CD에서도 큰소리로 기록하기 위해 다이나믹 레인지를 줄이지만...: loudness war).
    1980년대 부터 레코딩 스튜디오에 디지털 녹음기가 도입되기 시작했죠. 그 디지털 녹음기를 본 어떤 유명한 지휘자가 자기 평생 만든 LP가 모두 쓰레기 였다고 한탄했다고 하죠.

     

    아날로그 기기니 디지털 기기니 하는 것들은 단지 음악을 듣는 기구에 지나지 않죠. 듣는 기분은 다를 수 있겠지만.....

    누가 어떻게 어떤 기기로 음악을 듣거나 해도 그 사람의 취향이지 수준은 아니라는 것만 기억을 하면 된다고 봅니다. 이미 시용하는 기기는 자랑거리가 아니죠. 좀 더 좋게 들을 수 있느냐는 것은 다른 문제겠죠.

    졸졸 따라다니면서, 비추천 만 누르시는 분의 의견을 한번 들어 봤으면 좋겠군요.

  • profile
    nami 2023.10.29 16:30
    어렴풋이만 알고있던 것을 자세하게 설명해주시니 감사합니다 서마지기님.^^

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