CD를 대체할 차세대 미디어로써 가장 현실적인 대안을 내놓고 있느 SACD에 대해서 이야기 해볼까 합니다.

우선 SACD의 기준 포맷이 된 DSD방식에은.

DSD는(Direct Stream Digital) 기술의 약자로 소니가 그 이름을 지었습니다.

광대역의 소리를 다이렉트 [0]이나 [1]의 1비트 디지털 데이터로 변환하는 양자화 방법입니다.

약간 이미지적으로 말하면 DSD는 음의 파형을 펄스의 밀로로 표현하는 매우 시각적이고 아날로그적인 디지털 변환 시스템으로 볼 수 있을것입니다.

아래에서 이야기 한바와 같이 일반적인 리니어 PCM방식은 시간축의 음량 레벨을 샘플링하고 있습니다.

이를테면 192khz라면 1초를 19만2천회로 샘플링하고

24비트라면 1샘플의 음량 레벨을 24자리의 2진법으로 나타내는것입니다.

즉 데이터의 스트림은 24자리의 [0]이나 [1]을 1샘플로 하여 연속하는것이지요.

그런데 DSD는 이와 다릅니다.

DSD는 기본적으로 1비트 양자화임으로 파형은 [0]이나 [1]의 고속 스트림으로서 샘플되지 않고 연속하는것입니다.

개념으로서 리니어 PCM의 제로 레벨은 [00000...]으로 표시되지만 DSD의 제로레벨은 [0010101...]이라는 [0]과 [1]이 번갈아 늘어서는 결과가 되는 것입니다.


*델타시그마 변조

음의 파형을 단순히 1비트 양자화 한다고 가정해보면

1비트는 [0]이나 [1]이라는 1자리의 2진법입니다.

입력 신호를 어떤 기준 레벨로 샘플하여 [0]이나 [1]의 값으로 바꾸어 놓은 셈인데,

이를테면 정현파를 1비트 양자화한 경우에는 [0]이나 [1]이라는 2중의 모난 사각파로밖에 파형을 표현할 수 없기 때문에 실제의 파형이미지와는 전혀 달라지게 됩니다.

즉 양자화 노이즈에 대한 왜곡이 출력에 더해지는 것입니다.

그러나 1비트 양자화라도 델타시그마 변조를 걸면 음질이 비약적으로 개선됩니다.

위에서와 같은 정현파의 양자화로 델타시그마 변조한 경우를 생각해 봅시다.

음의 파형은 딜레이 회로에서 1샘플만큼 뒤쳐진 1비트 샘플 뺄셈(미분/델타) 하고 다음에 결과가 누적(적분/시그마)되어 1비트 양자화 되는것입니다.

딜레이 회로는 연속하는 피드백 회로로 볼 수 있습니다.

이 델타시그마 변환으로 무엇이 얻어지는가 하면,

그것은 양자화 노이즈의 고역 쉬프트에 의한 가청대역 해상도의 개선입니다.

양자화 노이즈의 총량 자체는 단순한 1비트 양자화와 같은 것이지만 시그마=적분기가 로우패스 필터의 역함을 하여 양자화 노이즈에 고역레벨이 집중하는 주파수 특성을 주는 것입니다.

이처럼 "노이즈 쉐이핑"을 함으로써 가청대역을 대폭 초월한 대역으로 양자화 노이즈를 밀어낼 수 가 있습니다.

여기서 쉐이핑의 커브는 적분기의 차수에 따라 변화합니다.

그 차수를 올림으로써 양자화 노이즈의 상승 커브는 가청대역위로 가는것입니다.


*Decimation Digital Filter

이것은 직역해보면 "솎아내는 필터"가 됩니다.

최근의 고성을 AD컨버터는 DCS 사 처럼 하이 샘플링의 1비트 타입을 쉽게 볼 수 있습니다.

거기서 얻은 정보량을 CD에 담을 경우 데시메이션 필터로 데이터를 솎아내어 16비트/44.1khz의 CD포맷으로 하는것입니다.

한편 CD플에이어는 이번에는 반대로 디지털 필터로 8배 오버샘플링등의 처리를 한 정보를 DA컨버터로 보냅니다.

솎아낸 정보를 보간하여도 정보량은 늘지 않지만 양자화노이즈를 가청대역 밖으로 밀어낼 수 가 있는것입니다.

그러나 SACD는 약2.8mhz라는 CD의 64배나 되는 하이샘플링으로 1비트 데이터를 수록할 수 있습니다.

즉. 데시메이션 필터는 필요가 없게 되는것입니다.

물론 재생시에도 바로 DSD방식의 DA변환할 수 있습니다.


*Single Layer/Dual Layer/Hybrid

SACD에서는 3종류의 디스크를 만들 수 있습니다.

싱글레이어는 SACD를 위한 고밀도 기록층(HD레이어)만을 가지는 단면1층의 디스크(데이터 용량은 4.7기가 바이트)이고

듀얼레이어는 고밀도 기록층을 포갠 단면 2층의 디스크(8.5기가 바이트)입니다.

위의 두가지 디스크는 기본적으로 DVD디스크와 같은 제조 공정으로 만들 수가 있으므로 제조비용면에서 장점이 있습니다.

하이브리드 디스크는 SACD의 고밀도 기록층(4.7기가 바이트)과 종래의 콤팩트 디스크 기록층(780메가 바이트=0.78기가 바이트)를 같이 사용하는 구조로 일반 CD플레이어에서도 재생할 수 있는 호환성을 가지고 있습니다.

SACD는 DVD와 같은 파장 650나노미터의 레이저를 이용하는데.

하이브리드 디스크는 고밀도 기록층의 반사막이 CD의 파장 780나노미터의 레이저를 통과시키는, 반투과라는 성질을 갖추고 있습니다.


*Watermark

직역하면 [내비치는 무늬'라는 의리로 고음질 디지털 미디어에는 불법 카피에 대한 저적권 보호 시스템이 도입이 요구되고 있습니다.

SACD에서 보이는 워터마크와 보이지 않은 워터마크를 디스크에 기록함으로써 불법복사판에 대한 대책을 마련했습니다.

그것들의 신호는 복제가 불가능하며.

현재 시판되고 있는 SACD플레이어는 워터마크가 없는 디스크는 재생하지 않도록 프로그램되어 있습니다.


*PSP(Pit Signal Processing) 피트 시그널 프로세싱은 비트신호 처리라는 의미로 디스크의 피트형성에 있어서 피트폭을 변화시킴으로(길이를 변화시키면 정보가 망가진다.) 보아는 워터마크를 형성한다는 고도의 기술입니다.

PSP 처리를 응용하면 디스크의 신호면에 희미하게 로고나 일러스트가 홀로그램처럼 떠오르는것입니다.


* SACD의 현실적인 주파수 특성 한계

SACD가 채용한 DSD는 샘플링 주파수를 2.8224mhz라는 높은 수치로 설정하였습니다.

그 수치를 토대로 하면 주파수 한계는 이론치로서 약 1.4mhz가 되겠지요.

단 실제로는 양자화 노이즈의 분포가 영향을 미치기 때문에 SACD에서는 자주적으로 100khz정도까지 대역을 제한하고 있습니다.


*SACD의 최대 기록 시간

실글 레이어의 2채널(스테레오) 비압축 SACD 디스크가 기록할 수 있는 최장시간은 109분입니다.

CD는 여러분도 잘 아시고 있다싶히 카라얀이 정한대로 74분정도이고 최근에는 80분정도로 늘어난 CD도 있습니다.


*SACD의 최대 수록곡수

SACD는 최대 255곡까지 수록할 수 있습니다. CD의 경우는 최대 99곡 까지로 한정되어 있습니다.

SACD와 CD는 모두 곡수의 관리에 1바이트(8비트)를 충당하고 있습니다. 8비트는 10진법으로 최대256.

거기에서 제로를 빼면 최대 255라는 수치를 얻게 됩니다.

한편 CD는 같은 1바이트를 2진화 10진 부호(BCD= 바이날리 코디드 데시멀)로 관리하고 있으므로, 제로를 뺀 최대 99가 곡수관리의 최대치가 되는것입니다.