편집을 취소할 수 있습니다. 이 편집을 되돌리려면 아래의 바뀐 내용을 확인한 후 게시해주세요.
| 최신판 | 당신의 편집 | ||
| 651번째 줄: | 651번째 줄: | ||
어느 정도의 수준까지 DAC의 질을 결정하는 요소는 '디지털 신호 처리 파트' 및 'D-A변환 파트'입니다. CD가 출현한 이후 가장 크게 발전한 분야갸 IT분야인 만큼, 디지털 신호 처리기술을 놀랍도록 발전했고, 이를 뒷받침해 줄 프로세서 기술도 마법처럼 발전하였기 때문에 지금은 누구나 상대적으로 저렴한 가격에 높은 수준의 디지털 신호처리기술이 적용된 제품을 구할 수 있습니다. 단편적으로 DAC의 성능을 파악할 수 있는 지표인 다이나믹 레인지만 해도, CD 출현 초창기에 LP보다 낮은 수치를 기록하던 것에서부터 현재는 120, 130db를 기록하는 제품들이 나온다는 점에서 놀랍게도 증가했고, 디지털 부분에 사용되는 부품을 만드는 데에는 아날로그 부분보다 상대적으로 적은 재료비를 투입하여 제조할 수 있기에 이는 적은 가격대의 제품에서부터 높은 가격대에 제품에까지 폭넓게 적용할 수 있었습니다. 물론, 최대한 많은 연산량을 투입해서 더 좋은 질의 소리를 얻을 수 있기에 더 처리량이 높은 프로세서가 오디오 부분에 삽입되고 있으며, 이러한 부품들은 상당한 가격대를 하고 있고, 역시 상당한 가격대의 제품에 투입됩니다.<ref>단적으로, 3GFlpos의 연산력을 가지고 있는 TI Tigershark 같은 프로세서들은 개당 2~3백 달러의 가격에 판매되고 있습니다.</ref> | 어느 정도의 수준까지 DAC의 질을 결정하는 요소는 '디지털 신호 처리 파트' 및 'D-A변환 파트'입니다. CD가 출현한 이후 가장 크게 발전한 분야갸 IT분야인 만큼, 디지털 신호 처리기술을 놀랍도록 발전했고, 이를 뒷받침해 줄 프로세서 기술도 마법처럼 발전하였기 때문에 지금은 누구나 상대적으로 저렴한 가격에 높은 수준의 디지털 신호처리기술이 적용된 제품을 구할 수 있습니다. 단편적으로 DAC의 성능을 파악할 수 있는 지표인 다이나믹 레인지만 해도, CD 출현 초창기에 LP보다 낮은 수치를 기록하던 것에서부터 현재는 120, 130db를 기록하는 제품들이 나온다는 점에서 놀랍게도 증가했고, 디지털 부분에 사용되는 부품을 만드는 데에는 아날로그 부분보다 상대적으로 적은 재료비를 투입하여 제조할 수 있기에 이는 적은 가격대의 제품에서부터 높은 가격대에 제품에까지 폭넓게 적용할 수 있었습니다. 물론, 최대한 많은 연산량을 투입해서 더 좋은 질의 소리를 얻을 수 있기에 더 처리량이 높은 프로세서가 오디오 부분에 삽입되고 있으며, 이러한 부품들은 상당한 가격대를 하고 있고, 역시 상당한 가격대의 제품에 투입됩니다.<ref>단적으로, 3GFlpos의 연산력을 가지고 있는 TI Tigershark 같은 프로세서들은 개당 2~3백 달러의 가격에 판매되고 있습니다.</ref> | ||
하지만 디지털 부분을 통해서 개선할 수 있는 양에는 근본적인 한계가 있고, 어느 정도 수준에서 더 개선하기 위해서는 아날로그 파트와 전원부에 대한 투자가 필요합니다. 우선, DAC 칩에서 나오는 출력은 매우 작기 | 하지만 디지털 부분을 통해서 개선할 수 있는 양에는 근본적인 한계가 있고, 어느 정도 수준에서 더 개선하기 위해서는 아날로그 파트와 전원부에 대한 투자가 필요합니다. 우선, DAC 칩에서 나오는 출력은 매우 작기 떄문에 우리가 사용할 수 있는 수준까지 키우려면<ref>이를 '라인 레벨' 이라고 합니다.</ref> 앰프가 필요합니다. 그리고 DAC 칩에서 나오는 출력물에는 DAC의 동작 원리상 고주파 노이즈가 '다수' 섞여 있기 때문에<ref>보통은 비가청 대역에서 생깁니다만, 설계에 따라서 가청대역에서 생길 수도 있습니다. 이 경우에는 노이즈를 줄이기 위해 DAC의 주파수 응답 범위를 줄이는 경우가 발생합니다.</ref> 이를 없애는 아날로그 필터 회로 등을 사용해야 하죠. 그리고 이런 회로들을 노이즈 없이 잘 동작시키기 위해서는 아주 깨끗한 전원이 필요하므로, 역시 전원부에도 투자를 해야 합니다. 보통 DAC를 제조하는 회사들은 이런 부분을 고민하고, 이런 부분의 설계와 사용한 부품에 따라 DAC의 품질이라던가, 음색이 달라지게 됩니다. | ||
그럼, 지금부터 이러한 것을 결정하는 부분을 하나하나 알아보도록 하겠습니다. | 그럼, 지금부터 이러한 것을 결정하는 부분을 하나하나 알아보도록 하겠습니다. | ||
| 670번째 줄: | 670번째 줄: | ||
입력단에서 입력된 신호는 바로 DSP칩에 넣으면 처리할 수 없거나<ref>DSP칩의 구성에 따라 달라집니다. 많은 DSP칩이 이러한 것들을 원칩으로 해결할 수 있습니다만, 분리형을 전제한 칩도 있습니다.</ref> 기대한 것보다 낮은 품질을 보이게 됩니다. 그래서 먼저 다양한 방법을 통해 디지털 단에서 신호를 처리함으로서 출력되는 결과물의 품질을 좋게 합니다. 이 부분이 사운드카드에서 흔히 보이는 'DSP'에 해당합니다. 예를 들면 사운드블라스터의 CORE3D칩과 같은 경우라던가요. 그러나 저가형 DAC의 경우에는 가격 절감을 위해 이 부분을 생략하거나 이 부분이 인티그레이션된 DAC칩을 사용합니다. | 입력단에서 입력된 신호는 바로 DSP칩에 넣으면 처리할 수 없거나<ref>DSP칩의 구성에 따라 달라집니다. 많은 DSP칩이 이러한 것들을 원칩으로 해결할 수 있습니다만, 분리형을 전제한 칩도 있습니다.</ref> 기대한 것보다 낮은 품질을 보이게 됩니다. 그래서 먼저 다양한 방법을 통해 디지털 단에서 신호를 처리함으로서 출력되는 결과물의 품질을 좋게 합니다. 이 부분이 사운드카드에서 흔히 보이는 'DSP'에 해당합니다. 예를 들면 사운드블라스터의 CORE3D칩과 같은 경우라던가요. 그러나 저가형 DAC의 경우에는 가격 절감을 위해 이 부분을 생략하거나 이 부분이 인티그레이션된 DAC칩을 사용합니다. | ||
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 | 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 떄문입니다. 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 저하로 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. | 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 저하로 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. | ||
| 690번째 줄: | 690번째 줄: | ||
DAC 칩에서 나온 신호에는 위에서 말한 스위칭 노이즈가 포함되어 있습니다. 델타-시그마 방식의 DAC라면 특히 더 많은 스위칭 노이즈를 포함하고 있기 때문에, 이를 제거해야 좋은 품질을 얻을 수 있습니다. 간단하게는 수동소자로 만든 회로부터, 여러 OPAMP가 포함된 회로까지 복잡도는 다양합니다. | DAC 칩에서 나온 신호에는 위에서 말한 스위칭 노이즈가 포함되어 있습니다. 델타-시그마 방식의 DAC라면 특히 더 많은 스위칭 노이즈를 포함하고 있기 때문에, 이를 제거해야 좋은 품질을 얻을 수 있습니다. 간단하게는 수동소자로 만든 회로부터, 여러 OPAMP가 포함된 회로까지 복잡도는 다양합니다. | ||
이렇게 필터링된 회로는, 그 신호의 크기가 극히 작기 | 이렇게 필터링된 회로는, 그 신호의 크기가 극히 작기 떄문에, 이대로 앰프나 다른 기기에 입력단에 연결하기에는 극히 참혹한 상황이 됩니다. 그래서 이를 라인 레벨까지 증폭시켜야 하는데, 이 과정에서 앰프가 필요합니다. 이를 디지털 앰프를 사용해서 만들 수도 있지만, 파워앰프와는 다르게 요구되는 신호의 크기가 작기 때문에 대부분은 아날로그 앰프 회로로 구성됩니다. 보통은 OPAMP를 사용한 회로로 구성되지만, 경우에 따라서는 이를 여러 소자를 기판에 배열하는 '디스크리트'방식으로 만들기도 합니다. 또한 저가형이나 휴대기기의<ref>그러나, 어느 정도 물량을 투입하는 경우에는 분리형으로 구성합니다.</ref> 경우에는 앰프 회로를 분리하지 않고, DAC 칩에 있는 헤드폰 앰프 파트를 이용합니다. | ||
이외에는 부가적으로 헤드폰을 연결할 수 있게 헤드폰 앰프를 구성하는 경우가 있습니다. | 이외에는 부가적으로 헤드폰을 연결할 수 있게 헤드폰 앰프를 구성하는 경우가 있습니다. | ||
| 707번째 줄: | 707번째 줄: | ||
이러한 단점을 극복하고자 개발한 것이 SMPS입니다. SMPS는 애플 2 컴퓨터에 사용하기 위해 개발된 전원 장치입니다. SMPS는 스위칭 방식을 이용해서 전원을 공급하므로 효율이 매우 높습니다. 그리고 상대적으로 적은 물량을 투입해도 우수한 효율을 이끌어낼 수 있으므로 가격이 저렴합니다. 그러나 스위칭 노이즈가 생기는 문제가 있어 깨끗한 전원을 얻는 것이 약간 힘듭니다. 물론 엔지니어들이 전원의 품질을 높이기 위해 다양한 방법을 시도했으므로, 지금은 웬만한 품질의 선형 파워서플라이와 큰 차이가 없을 정도의 좋은 품질을 보이는 SMPS 모듈이 많이 출시되어 있습니다. | 이러한 단점을 극복하고자 개발한 것이 SMPS입니다. SMPS는 애플 2 컴퓨터에 사용하기 위해 개발된 전원 장치입니다. SMPS는 스위칭 방식을 이용해서 전원을 공급하므로 효율이 매우 높습니다. 그리고 상대적으로 적은 물량을 투입해도 우수한 효율을 이끌어낼 수 있으므로 가격이 저렴합니다. 그러나 스위칭 노이즈가 생기는 문제가 있어 깨끗한 전원을 얻는 것이 약간 힘듭니다. 물론 엔지니어들이 전원의 품질을 높이기 위해 다양한 방법을 시도했으므로, 지금은 웬만한 품질의 선형 파워서플라이와 큰 차이가 없을 정도의 좋은 품질을 보이는 SMPS 모듈이 많이 출시되어 있습니다. | ||
마지막으로는 돈지랄의 영역입니다만, 선형 파워서플라이건, SMPS건 결국은 교류 신호를 '직류 모양을 내게' 바꾸어주는 장치이기 때문에<ref>이상적인 정류회로가 아닌 이상 아주 약간의 교류 성분의 노이즈는 존재하기 마련이기 | 마지막으로는 돈지랄의 영역입니다만, 선형 파워서플라이건, SMPS건 결국은 교류 신호를 '직류 모양을 내게' 바꾸어주는 장치이기 때문에<ref>이상적인 정류회로가 아닌 이상 아주 약간의 교류 성분의 노이즈는 존재하기 마련이기 떄문입니다.</ref> 이를 용납하지 못하는 극히 일부의 제조사는 배터리를 사용한 전원 공급 회로를 구성하곤 합니다. 배터리는 선형적으로 전압 강하가 일어나는 것을 제외하고는 극히 안정된 전원이기 때문에, 노이즈가 아주 적다는 특성을 이용한 것이죠. 이런 제품은 한쪽의 배터리가 전원을 공급하는 동시에, 다른 한쪽으로는 SMPS 등을 사용한 파워 서플라이로 예비 배터리를 충전하고, 메인 배터리의 전원이 다 떨어지면 교대하는 방식으로 동작합니다. 물론 고품질의 배터리를 구하는 것은 엄청난 비용이 들어가기 때문에<ref>전기자동차가 상용화되지 못하는 이유가 인프라를 제외한다면 배터리 값 때문이라죠</ref> 천만원이 넘어가는 가격을 자랑합니다. | ||
SMPS와 선형 파워서플라이 중 어느 것이 절대적으로 우수한지 확실하게 말할 수는 없습니다. 그러나, 어느 정도의 품질을 생각하는 제조사라면 전원부를 충실하게 구성했을 것이므로, 선형 파워서플라이를 사용하건, SMPS를 사용하건 일정 수준 이상의 품질을 보이므로 전원 공급 방식에 대해 크게 구애될 필요는 없습니다. 다만, USB 버스 파워 방식을 사용하는 경우 노이즈가 유입되는 문제가 있기 때문에 품질에 대해 조금 경계하는 것으로 충분합니다. | SMPS와 선형 파워서플라이 중 어느 것이 절대적으로 우수한지 확실하게 말할 수는 없습니다. 그러나, 어느 정도의 품질을 생각하는 제조사라면 전원부를 충실하게 구성했을 것이므로, 선형 파워서플라이를 사용하건, SMPS를 사용하건 일정 수준 이상의 품질을 보이므로 전원 공급 방식에 대해 크게 구애될 필요는 없습니다. 다만, USB 버스 파워 방식을 사용하는 경우 노이즈가 유입되는 문제가 있기 때문에 품질에 대해 조금 경계하는 것으로 충분합니다. | ||