*디지털 스펙에 관하여

16비트, 44.1㎑라는 수치는 분명 이론상으로는 상당한 고음질을 기대할 수 있는 스펙입니다.

96㏈이라는 최대 다이나믹 레인지를 보더라도 80㏈이 피크인 아날로그녹음에 비해 크게 개선되어있으며(참고로 인간의 귀가 고통을 느끼는 한계는 120㏈입니다.)

주파수도 44.1㎑의 샘플링 레이트라면 최대 22.05㎑의 주파수를 재현할 수 있어,

보통사람이 느낄 수 있는 최대주파수인 16~18㎑레인지를 충분히 만족시키고 있습니다.

하지만 결론부터 말하면 실제의 사운드는 스펙에 쓰여있는 것처럼 훌륭한 것이라고 단언하기 힘들것입니다.

그 원인을 우선 다이나믹 레인지에서부터 살펴보겠습니다.

사실은 16비트(96㏈)이라는 스펙 상의 다이나믹 레인지는 어디까지나 카탈로그 스펙상의 것에 지나지 않는습니다.

이것은 만약 입력신호가 제로라고 하더라도, 컨버터 내부에서 발생하는 노이즈 레벨이 다이나믹 레인지를 손실시키기 때문입니다.

아무리 뛰어난 컨버터라 할지라도 그 노이즈 플로어가 다이나믹 레인지의 1~2비트분량을 소비하는 것입니다.

또한 A/D컨버터의 성능이 나쁘면 당연히 다이나믹 레인지는 더 많이 손실됩니다.

그리고 디지털 오디오의 경우는 특히 최대음량이 되는 한 순간의 신호피크(트랜전트 특성)를 고려해 어느 정도의 여유(헤드룸)를 확보해 두어야 합니다.

왜냐하면 앞에서 말한 것처럼 신호가 16번째 비트를 넘어설 경우 

디지털 디스토션이라는 귀에 거슬리는 현상이 일어나기 때문입니다.

아날로그에서는 다이나믹 레인지가 디지털에 비해서 좁았지만 특유의 테입컴프레션 효과로 인해서 음질적인 잇점과 더불어 청감상 음량을 더욱 올릴 수 있었습니다.

또한 아날로그의 경우 오버로드 되어 디스토션이 생기더라도 디지털의 디스토션 만큼 자극적으로 들리지 않습니다.

이러한 트랜전트 대책을 위해 다이나믹 레인지를 얼마만큼 확보할 것인가는 음악의 장르에 따라 다르지만,

평균적으로 6~18㏈정도이며, 이것은 1~3비트에 해당하는 숫자입니다.

즉 우수한 컨버터를 사용해도 16비트의 신호 안에는 현실적으로 16-2(노이즈 레벨소비분)-3(트랜전트 대책분)=11비트분량의 데이터 밖에 포함할 수 없는 것입니다.

컴퓨터에 장착되는 저가의 사운드 카드의 재생음이 24비트/48㎑라는 일반적인 프로용 디지털 기기들과 같은 스펙을 가지고 있으면서도

프로용 기종의 음과 다른 이유는 그 대부분이 이런 이유 때문입니다.

또한 샘플링 레이트에 관해서도 이론과 현실에 커다란 차이가 있습니다.

안티 엘리어싱과 스무징 필터에서 이루어지는 처리를 감안한다면 더욱더 그렇게 됩니다.

그것은 안타깝게도 지정한 주파수를 정확하게 커트할 수 있는 필터는 존재하지 않기 때문입니다.

그 때문에 지정한 주파수는 정확하게 그곳에서부터가 아니라, 필터의 커브폭을 따라 어느 정도 오차를 가지고 커트되는 것입니다.

이것은 필터나 이퀄라이저의 커브특성을 참고하시기 바랍니다.(레코딩 아트에 나와있습니다.)

물론 이 경우 필터의 커브특성을 급하게 만들면 불필요한 주파수를 더욱 많이 커트할 수 있지만,

한편으로 필터 커브특성을 급하게 설정할 수 있는 필터는 회로가 복잡하고 가격도 비싸기 때문에 용도가 한정되게 됩니다.

또한 이런 것 이외에 근원적인 문제로 필터자체의 원리상의 문제도 존재합니다.

의외로 잘 알려져 있지 않은 사실이지만, 필터 회로는 위상을 조작함으로써 필터로서의 기능을 실현하고 있습니다.

따라서 필터를 통과시킨다는 행위는 그대로 통과시킬 주파수에 대해서도 적지만 위상변위나 그 밖의 좋지 않은 영향을 주는 행위입니다.

이상의 문제는 인간의 가청역의 상한부근(20㎑)에서 발생하는 것으로 오디오신호의 질에도 큰 영향을 줍니다.

이와 같이 디지털의 음질은 필터성능의 우열에 의해서도 크게 좌우가 됩니다.

물론 이런 문제에 대한 대책도 도입되어있습니다.

노이즈 플로어에 관한 문제는 고해상도 A/D컨버터를 사용함으로써 어느 정도는 해결할 수 있습니다.

컨버터 내부에서의 발생노이즈에 의한 다이나믹 레인지 저하를 최소한으로 억제하는 것뿐이라면,

그 분량을 더한 18비트의 A/D컨버터를 사용하는 것만으로도 충분히 도움이 될 것입니다.

또한 음악의 스타일에 따라 다르지만 트랜전트 문제는 컴프레서/리미터의 사용에 의해 해결할 수도 있습니다.

압축비가 높은 리미터를 사용하면 상대적으로 레벨을 올릴 수 있어, 한계까지 비트를 사용할 수 있기 때문에 미약한 신호부분의 해상도를 높일 수도 있습니다.

이러한 이유 때문에 아포지나 디지디자인의 최신 AD컨버터들에는 자체적으로 soft limit 라는 기능을 지니고 있는데.

이것은 부드러운 컴프레션 커브를 지니고 있는 리미터로 입력 레벨의 순간의 피크를 조절해 줄 뿐만 아니라

위에서 설명한 아날로그 녹음기의 테입 컴프레션 효과도 시뮬레이션 하고 있기 때문에 최근 상당히 각광 받고 있습니다.

또한 샘플링 레이트에 관한 문제는 필터처리의 대부분을 디지털영역에서 할 수 있도록 한 오버 샘플링기술에 의해 상당부분 해결됩니다.

이런 대책으로 16비트(실제수치로서의)/44.1㎑라는 스펙이 일반적으로는 상당히 퀄리티가 뛰어난 포맷이라는 것을 이해할 수 있을 것입니다.

하지만 오디오CD가 채용하고 있는 이 스펙이 오디오 퀄리티의 최고봉에 위치하는 것도 아니며,

그 최종형태도 아니라는 것은 두말할 필요도 없을 것입니다.

디지털 오디오에 있어서 음질개선의 여지는 아직도 많이 남아있습니다.

SACD(슈퍼 오디오CD)나 DVD오디오 등의 등장도 그 일 예일것이고요.

앞으로도 많은 변화가 있을것입니다.