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우선 입력된 신호를 후의 DSP가 받아들일 수 있는 형식이나, DAC 칩이 받아들일 수 있는 형식으로 변환합니다. 입력된 신호는 다양한 포맷으로 이루어져 있고, 반면 DAC칩이 받아들일 수 있는 포맷은 한정적이기 때문입니다. USB 입력을 지원하는 DAC에서는 USB 인터페이스도 이 단에서 해결합니다. 이렇게 I2S포맷으로 변환된 신호는 그 다음 DSP칩이나 이와 같은 기능을 수행하는 칩으로 옮겨집니다. | 우선 입력된 신호를 후의 DSP가 받아들일 수 있는 형식이나, DAC 칩이 받아들일 수 있는 형식으로 변환합니다. 입력된 신호는 다양한 포맷으로 이루어져 있고, 반면 DAC칩이 받아들일 수 있는 포맷은 한정적이기 때문입니다. USB 입력을 지원하는 DAC에서는 USB 인터페이스도 이 단에서 해결합니다. 이렇게 I2S포맷으로 변환된 신호는 그 다음 DSP칩이나 이와 같은 기능을 수행하는 칩으로 옮겨집니다. | ||
다음에 수행할 작업은 오버샘플링입니다. 오버샘플링 칩은 들어온 신호의 주파수를 다양한 수학적 연산을 통해서 뻥튀기시켜 줍니다. 그리고 다양한 샘플링 주파수를 일정하게 만들어 주기도 합니다. 우리가 다양한 샘플링 레이트의 음원을 한 장치로 들을 수 있는 이유이기도 하지요.<ref>정수배로 변환하는 것을 오버샘플링이라고 부르고, 위의 경우와 같이 정수배가 아닌 실수배로 변환하는 것을 업샘플링이라고 합니다.</ref> 하지만, 이것 외에 오버샘플링을 사용해야 하는 중요한 이유가 있습니다. 일반적으로 사용되는 PCM음원은 CD에서 추출한 것으로서, 44.1Khz의 샘플링 레이트를 보이고 있습니다. 이는 아날로그 신호로 변환하면 22.05Khz의 대역폭을 가지고, 우리 귀는 불행히도 20Khz 이상의 소리는 들을 수 없습니다. 그렇게 되면 가청 주파수 이상의 신호 범위는 2.05Khz가 되죠. 여기서 약간 다른 관점으로 살펴봅시다. DAC는 기본적으로 스위치를 고속으로 켰다 껐다 하면서 동작합니다. 그리고 스위치가 켜졌을 때 바로 원하는 신호가 입력되는 것이 아닌, 어느 정도의 시간을 두고 서서히 올라가거나 내려가게 됩니다. 경우에 따라서는 원래 신호보다 높은 값을 가졌다가 하강하기도 합니다.<ref>물론 이것은 아주 짧은 시간동안 일어나는 일입니다.</ref> 이렇게 원래 신호와 다른 신호가 생성되는 '노이즈'가 만들어지는데, 아주 짧은 시간동안 스위치가 켜졌다 꺼지므로 고주파의 노이즈가 생성되게 됩니다. 이러한 노이즈 신호가 출력 신호에 그대로 합쳐지게 되면 고음역대의 치명적인 변조가 발생하게 되고, 이는 품질 저하로 이어집니다. 이를 해결하기 위해서 DAC칩 다음에 아날로그 필터를 사용해서 이러한 신호를 깎아내게 되는데, 2.05Khz 범위에서 작동하는 아날로그 필터를 구현하는 것은 몹시 어렵고, 구현한다고 해도 제대로 동작하지 않거나, 가격이 매우 비싸게 됩니다. 그래서 보통 16khz범위까지 롤-오프하는 LPF를 적용하게 되어 고음역대 손실이 발생하게 됩니다. 그리고 품질 | 다음에 수행할 작업은 오버샘플링입니다. 오버샘플링 칩은 들어온 신호의 주파수를 다양한 수학적 연산을 통해서 뻥튀기시켜 줍니다. 그리고 다양한 샘플링 주파수를 일정하게 만들어 주기도 합니다. 우리가 다양한 샘플링 레이트의 음원을 한 장치로 들을 수 있는 이유이기도 하지요.<ref>정수배로 변환하는 것을 오버샘플링이라고 부르고, 위의 경우와 같이 정수배가 아닌 실수배로 변환하는 것을 업샘플링이라고 합니다.</ref> 하지만, 이것 외에 오버샘플링을 사용해야 하는 중요한 이유가 있습니다. 일반적으로 사용되는 PCM음원은 CD에서 추출한 것으로서, 44.1Khz의 샘플링 레이트를 보이고 있습니다. 이는 아날로그 신호로 변환하면 22.05Khz의 대역폭을 가지고, 우리 귀는 불행히도 20Khz 이상의 소리는 들을 수 없습니다. 그렇게 되면 가청 주파수 이상의 신호 범위는 2.05Khz가 되죠. 여기서 약간 다른 관점으로 살펴봅시다. DAC는 기본적으로 스위치를 고속으로 켰다 껐다 하면서 동작합니다. 그리고 스위치가 켜졌을 때 바로 원하는 신호가 입력되는 것이 아닌, 어느 정도의 시간을 두고 서서히 올라가거나 내려가게 됩니다. 경우에 따라서는 원래 신호보다 높은 값을 가졌다가 하강하기도 합니다.<ref>물론 이것은 아주 짧은 시간동안 일어나는 일입니다.</ref> 이렇게 원래 신호와 다른 신호가 생성되는 '노이즈'가 만들어지는데, 아주 짧은 시간동안 스위치가 켜졌다 꺼지므로 고주파의 노이즈가 생성되게 됩니다. 이러한 노이즈 신호가 출력 신호에 그대로 합쳐지게 되면 고음역대의 치명적인 변조가 발생하게 되고, 이는 품질 저하로 이어집니다. 이를 해결하기 위해서 DAC칩 다음에 아날로그 필터를 사용해서 이러한 신호를 깎아내게 되는데, 2.05Khz 범위에서 작동하는 아날로그 필터를 구현하는 것은 몹시 어렵고, 구현한다고 해도 제대로 동작하지 않거나, 가격이 매우 비싸게 됩니다. 그래서 보통 16khz범위까지 롤-오프하는 LPF를 적용하게 되어 고음역대 손실이 발생하게 됩니다. 그리고 품질 저하고 이어지죠. 따라서, 이를 해결하려면 노이즈가 발생하는 범위를 초고주파 대역으로 올릴 필요가 있습니다. 그래서 수백Khz대로 오버샘플링을 해서 아날로그 필터의 동작 범위를 늘림으로서, 신호를 좀 더 잘 재생하게 만들어 줍니다. 이외로는 보통 사용되는 델타-시그마 방식 DAC 칩은 입력되는 신호의 샘플링 레이트가 높으면 높을수록 특성이 좋아지기 때문에, 특성 개선을 위해서 오버샘플링을 하기도 합니다. | ||
오버샘플링된 신호는 원래 신호보다 높은 주파수 대역의 신호가 존재하지 않아야 이상적이나, 실제로 오버샘플링을 하게 되면 그 대역의 신호가 꽉 차 있습니다 (...) 오버샘플링이라면 원래 신호와 수직으로 대칭된 신호가 생기게 되고, 업샘플링을 하게 된다면 무언가 형연할 수 없는 (...) 신호가 생기게 됩니다. 당연히 이 부분의 신호는 노이즈에 해당되므로 이러한 대역의 신호를 제거해야 합니다. 위의 스위칭 노이즈와 같이, 아날로그 필터를 사용하게 되면 비용 문제 등이 발생합니다. 다행히도, 아직은 아날로그로 변환을 거치지 않았기 때문에 디지털 필터를 사용해서 제거할 수 있습니다. 디지털 필터는 [[푸리에 변환]]이라는 것을 통해서 신호를 분리한 후 제거하는 과정을 거칩니다. 여기서 연산력을 더욱 투입할수록 결과물의 품질이 좋아지게 됩니다. <ref>가장 깔끔한 이유는 위 문서를 보면 됩니다만....... 수학적 설명이 고달픈 분을 위해서 간단히 설명하자면, 푸리에 변환의 정밀도가 100퍼센트가 되려면 무한대로 차수를 늘려야 하므로, 현실적으로는 어느 정도의 차수로 타협을 해야 합니다. 차수가 높을수록 원래의 신호에 가깝게 됩니다.</ref> | 오버샘플링된 신호는 원래 신호보다 높은 주파수 대역의 신호가 존재하지 않아야 이상적이나, 실제로 오버샘플링을 하게 되면 그 대역의 신호가 꽉 차 있습니다 (...) 오버샘플링이라면 원래 신호와 수직으로 대칭된 신호가 생기게 되고, 업샘플링을 하게 된다면 무언가 형연할 수 없는 (...) 신호가 생기게 됩니다. 당연히 이 부분의 신호는 노이즈에 해당되므로 이러한 대역의 신호를 제거해야 합니다. 위의 스위칭 노이즈와 같이, 아날로그 필터를 사용하게 되면 비용 문제 등이 발생합니다. 다행히도, 아직은 아날로그로 변환을 거치지 않았기 때문에 디지털 필터를 사용해서 제거할 수 있습니다. 디지털 필터는 [[푸리에 변환]]이라는 것을 통해서 신호를 분리한 후 제거하는 과정을 거칩니다. 여기서 연산력을 더욱 투입할수록 결과물의 품질이 좋아지게 됩니다. <ref>가장 깔끔한 이유는 위 문서를 보면 됩니다만....... 수학적 설명이 고달픈 분을 위해서 간단히 설명하자면, 푸리에 변환의 정밀도가 100퍼센트가 되려면 무한대로 차수를 늘려야 하므로, 현실적으로는 어느 정도의 차수로 타협을 해야 합니다. 차수가 높을수록 원래의 신호에 가깝게 됩니다.</ref> | ||