[오디오]  무지하거나 혹은 거짓말이거나 - 3 (디지털 케이블 신화)

운영자님께서 공지하신 케이블 언급 금지 기간이 지나고도 어느 정도 시간이 흘렀네요.

 

또 시작이냐고 짜증낼 분들도 계시겠지만 바로 밑에 어지간한 직장인 한 달 월급만큼 비싼 케이블의 음질을 선망하는 게시물을 보면서 제가 불판을 벌였던 일의 마무리는 짓고 싶다는 욕심이 생겼습니다.

 

그래도 이 게시물 이후로는 당분간(?) 제가 케이블 관련해서 DP에 글을 쓸 일은 없을 것 같습니다.

아무쪼록 양해를 부탁드립니다.

여담이지만 브란돌리니의 법칙(Brandolini's Law)이라는 게 있습니다.

거짓 정보를 만들어 대중들이 믿게 만드는 것은 쉽지만 그것이 거짓임을 입증하려면 훨씬 더 많은 에너지를 소모해야 한다는 것이죠.

 

이름 없는 듣보잡 취미가일 뿐인 제가 오디오 업계에 만연한 사기극을 밝히려고 발버둥치는 미약한 노력도 마찬가지입니다.

세계적으로 권위를 인정받는 스테레오파일 같은 오디오 잡지에서 자칭 전문가들이 언급하는 측정값의 허상을 드러내기 위해서는 논문 수준의 자료를 인용하고 그것을 또 풀어서 설명할 수밖에 없으니까요.

  

다행인지 불행인지, 저는 전자공학과 거리가 먼 문과 출신입니다.

외계어처럼 느껴지는 각종 공식들과 그래프를 볼 때마다 저 같은 문과 출신들이 느끼는 울렁증을 잘 알고 있다는 얘기죠.

그러니 이 글은 문과 출신도 이해할 수 있는 눈높이에서 최대한 쉽게 내용을 설명하려 합니다.

  

그럼에도 데시벨(dB)이나 헤르츠(Hz) 같은 용어가 무슨 뜻인지, 음향에 대한 기초적인 지식이 없는 상태에서 이 글을 읽으신다면 이해하기 어려운 부분이 많을 겁니다.

그런 분들은 아래 링크의 글 전반부에 설명된 기초 용어 설명을 먼저 읽고 이 글을 보시면 이해하기가 좀 더 편하실 거라 생각합니다.

 

https://dvdprime.com/g2/bbs/board.php?bo_table=hometheater&wr_id=328416&sca=&sfl=wr_name%2C1&stx=%EC%9A%9C%EB%A1%9C&sop=and&page=2&scrap_mode=

 

그리고 제가 이 글에서 다룬 내용 중 일부는 DP 회원이신 '높이날아라'님의 글을 참고한 것입니다.

높이날아라님께 먼저 감사를 표합니다. 

 

서론이 길었습니다.

이제 디지털 케이블 사기극의 전모를 들여다보도록 하죠.

 

그러려면 디지털 케이블에 따른 음질 차이를 긍정하는 분들과 부정하는 분들, 양측의 주장을 이해하는 게 우선일 겁니다.

관련해서 이 글의 전반부는 제가 예전에 썼던 글을 토대로 새로운 내용을 첨부한 것입니다.

디지털 음원을 제작하는 규격(Bit depth, Sample rate 등등)과 디지털 오디오에서 지터(Jitter)가 무엇인지 이해하고 계신 분들은 이 글의 전반부를 건너 뛰셔도 됩니다.

그럴 경우 PC에서 Ctrl + F 를 눌러 '여기까지 읽으신'이라는 문장을 찾아 검색한 뒤 그곳부터 읽으시면 됩니다.

만약 이 글의 중, 후반부 내용이 잘 이해되지 않으신다면 처음부터 꼼꼼하게 읽어주시길 부탁드리고요.

 

.................................................

디지털 케이블에 따른 음질 차이를 부정하는 측에선 이렇게 생각하는 분들이 있습니다.

디지털 데이터가 전송 과정에서 USB나 랜 케이블 때문에 원본 데이터와 달라지는 일은 있을 수 없다는 거죠.

만약 그런 일이 일어난다면 이메일을 보냈을 때 어떤 랜 케이블을 사용했느냐에 따라 '널 사랑해'라고 쓴 내용이 '널 증오해'로 바뀔 수 있다는 이야기나 다름없다는 겁니다.

  

하지만 그런 관점은 이 논쟁의 본질과 동떨어진 것입니다.

디지털 케이블에 따라 음질 차이가 있다고 주장하는 분들이라고 해서 디지털 데이터가 전송 과정에서 원본과 달라진다고 주장하는 건 아니니까요.

  

사실 예전엔 일부 강성(?) 오디오 애호가들이 디지털 케이블에 따라 전송되는 데이터 자체가 변한다고 주장하는 경우도 있었습니다.

하지만 디지털 데이터를 확인하는 프로그램으로 원본과 전송본에 차이가 없다는 걸 확인하게 되자 그런 주장은 거의 사라졌죠.

 

디지털 데이터도 케이블의 단선이나 단자의 접촉 불량 등으로 인해 매우 드물게 데이터 전송이 누락되는 경우가 있을 순 있지만 그것을 음질 차이라고 말할 순 없습니다.

그러니 디지털 케이블에 따라 전달되는 데이터 자체가 원본과 달라진다는 주장은 이제 논쟁할 거리가 되지 못합니다.

 

현재 디지털 케이블에 따라 음질 차이가 있다고 주장하는 측은 다른 원인을 지목하고 있죠.

데이터 전송과정에서 전자기파가 유입되어 발생하는 노이즈, 즉 지터(Jitter)로 인해 원음이 왜곡될 수 있다는 겁니다.

그래서 차폐 성능이 좋은 디지털 케이블을 사용하면 지터로 인한 왜곡을 줄여서 음질이 좋아질 수 있다는 거죠.

 

따라서 디지털 케이블마다 음질 차이가 있는지 이야기하려면 지터가 무엇인지 알아야 합니다.

 

온라인 상에서 지터에 대해 검색해 보면 굉장히 어려운 내용들이 적혀있는 경우가 대부분입니다.

일반 애호가들 입장에선 그 개념을 쉽게 이해하기가 어렵죠.

저는 너무 깊게 파고들어서 이해하기 어려울만한 내용은 과감히 생략하겠습니다.

지터를 한마디로 설명하자면 '타이밍 오류(Timing error)'입니다.

 

그리고 지터의 타이밍 오류를 이해하려면 먼저 소리를 디지털 음원으로 변환하는 방법과 규격에 대해 이해할 필요가 있죠.

이미 알고 계신 분들도 많겠지만 확인하는 차원에서 아래 내용을 읽어주시면 고맙겠습니다.

 

일반적으로 우리가 듣는 소리는 공기의 진동을 통해 전해집니다.

(물 속에서라면 물의 진동을 통해서 소리가 전달됨)

 

이런 소리는 아날로그 파형으로 표현할 수 있는데 아래 그림은 일반적으로 인간이 들을 수 있는 가장 낮은 저음인 20Hz의 아날로그 파형을 제가 그려본 것입니다.

 

20Hz라는 건 초당 20번 진동하는 소리이기 때문에 한 번 진동하기 위해선 0.05초가 필요하죠.

초당 진동하는 횟수(=주파수. Frequency)는 음의 높이를 결정하게 되는데 주파수가 커질수록 음이 높아집니다.

그리고 수직의 파란선으로 표시된 진폭(=진동의 폭)이 커질수록 더 음압(≒볼륨)이 큰 소리가 됩니다.

 

그러니까 이 그림에서 세로축은 볼륨, 가로축은 시간을 나타내는 것입니다.

다른 말로 이야기하자면, 소리라는 것은 볼륨과 주파수로 결정된다는 의미이기도 하죠.

따라서 소리를 디지털 신호로 저장할 때 필요한 정보 역시 볼륨과 주파수입니다.

 

오디오에 관심이 있는 분이라면 오디오 CD에 담긴 디지털 음원의 규격이 16bit 44.1kHz라는 이야기를 들어보셨을 겁니다.

이 두 가지 규격에서 앞쪽의 비트(bit)는 볼륨 정보를 저장하는 규격이고 뒤쪽의 헤르츠(Hz)는 1초당 몇 번 소리 파형을 측정했는지를 나타냅니다.

 

디지털 음원은 이 두 가지 규격을 각각 세로축과 가로축으로 삼아 모눈종이 위에 그린 X, Y 좌표처럼 소리 정보를 저장하죠.

 

 

위 그림에서처럼 소리의 아날로그 파형을 일정 간격으로 측정해 각각의 측정 위치(파란색 점으로 표시된 지점)가 가진 X, Y 좌표값을 저장한 것이 디지털 음원인 겁니다.

 

그리고 지터를 이해하려면 이 두 가지 규격을 좀 더 자세히 들여다봐야 합니다.

 

먼저 비트에 대해 설명드리자면, 비트는 아날로그 소리 파형에서 볼륨을 의미하는 수직의 세로축 정보를 담고 있기 때문에 이것을 수직의 깊이로 비유해 비트 뎁스(Bit Depth. 비트 심도)라고 합니다.

비트 뎁스는 가장 작은 볼륨부터 가장 큰 볼륨까지 몇 단계로 나눠서 표현할 수 있는지, 그리고 얼마나 큰 볼륨의 정보까지 담을 수 있는지를 결정하게 되죠.

 

아시겠지만 디지털은 0과 1의 신호로 저장되고 또 전송됩니다.

더 정확히 말하면 전류가 통하거나(On) 통하지 않거나(Off) 이 두 가지 상태를 2진법으로 표기한 것이죠.

 

아날로그인 소리의 파형을 디지털 데이터로 저장하려면 0과 1로 이뤄진 2진법으로 변환해야하는데 오디오 CD의 규격이 16비트라는 것은 0과 1을 16개 단위로 묶어서 소리 정보를 담았다는 것입니다.

 

비트가 담을 수 있는 정보량은 2ⁿ으로 계산할 수 있습니다.

예를 들어 2비트는 2², 즉 네 가지(2 x 2) 정보밖에 담을 수 없습니다.

2비트로 만들 수 있는 경우의 수가 4개(00, 01, 10, 11)뿐이기 때문이죠.

그리고 3비트라면 2³이니까 8개(2 x 2 x 2), 즉 000, 001, 011, 010, 100, 101, 110, 111 이렇게 8가지 정보를 담을 수 있습니다.

 

 

같은 방법으로 계산하면 16비트의 경우 0과 1을 16개 사용해서 2의 16승, 즉 65,536가지의 정보를 저장할 수 있습니다.

 

그리고 전기를 사용해서 소리를 재생하는 오디오 기기들은 전압(Volt)의 차이를 이용해 소리의 크기를 표현합니다.

앰프에서 스피커로 더 높은 전압을 공급할수록 더 볼륨이 큰 소리가 재생되는 거죠.

따라서 오디오 CD의 16비트 뎁스에 담긴 볼륨 정보는 전압을 65,536 단계로 세분화해서 볼륨의 차이를 디지털 데이터로 저장한 것입니다.

 

아래 동영상은 16비트로 제작된 음원을 소프트웨어를 통해 4비트(볼륨을 16단계로 표현)로 비트 뎁스를 변환한 소리를 들려줍니다.

*플레이 버튼을 누르시면 바로 해당 내용이 나오는 부분이 재생되도록 링크했습니다.

 

https://youtu.be/X4JEMCQMwOM?t=398 

 

이처럼 볼륨을 표현할 수 있는 비트 뎁스가 줄어들면 소리가 굉장히 부자연스럽고 노이즈가 들리게 됩니다.

 

*비트 뎁스가 줄어들면 왜 노이즈가 들리게 되는지 설명하면 좋겠지만 그러려면 글이 너무 길이 길어지기 때문에 해당 설명은 생략합니다.

궁금하신 분들은 위 링크의 동영상을 유튜브의 자동번역 기능을 이용해 끝까지 주의깊게 보시면 어느 정도 이해가 되실 겁니다.

 

그리고 비트 뎁스는 가장 작은 소리부터 가장 큰 소리까지의 폭(=다이내믹 레인지)의 정보도 담게 됩니다.

 

오디오가 전압의 크기로 소리의 볼륨을 표현한다고 했으니 단순히 큰 전압을 공급하면 더 큰 볼륨의 소리를 재생할 수 있을 것이라 오해하기 쉽지만 실제론 그렇지 않습니다.

디지털 오디오에 담을 수 있는 볼륨 정보는 비트 뎁스에 따라 한계치가 있어서 그 한계치를 넘어선 큰 소리는 볼륨 정보가 잘려나가게 됩니다.

 

입력 허용치를 넘어선 소리 에너지를 잘라내버린다는 의미에서 이것을 클리핑(Clipping)이라고 하는데 아래 그림을 보면 이해가 편하실 겁니다.

 

 

앞서 설명드렸듯이 아날로그 소리의 파형은 상하 진폭의 크기가 커질 수록 볼륨이 커집니다.

하지만 이런 아날로그 소리를 디지털로 변환하려면 음원의 비트 뎁스에 따라 다이내믹 레인지(가장 작은 소리와 가장 큰 소리의 폭)에 제한이 생기게 되죠.

 

1비트는 6dB(정확하게는 6.02dB)의 다이내믹 레인지를 표현할 수 있습니다.

따라서 16비트는 96dB의 다이내믹 레인지를 표현할 수 있죠. (16bit x 6dB)

 

*스튜디오에서 디지털로 음원을 편집할 땐 일부러 약간의 노이즈를 첨가하는 디더링(Dithering)이라는 작업을 하게 되는데 그럴 경우 16비트로 제작된 디지털 음원의 다이내믹 레인지는 120dB 수준으로 늘어납니다만..... 이부분도 자세한 설명은 생략합니다.

 

dB(데시벨)에 대한 설명은 제가 글 서두에 링크했던 글에 자세히 적어놨습니다.

간략히 설명하자면, dB은 전력, 전압, 에너지 등등 여러 분야에서 사용되는 용어인데 소리와 관련해서는 음압(≒볼륨)의 단위로 사용합니다.

dB의 특징은 절대값이 아닌 상대값이라는 점입니다.

dB은 비교 대상과 얼마나 차이가 있는지, 상대적인 비율을 나타내는 단위죠.

 

사람의 청각은 작은 소리에 민감하고 큰 소리엔 상대적으로 둔감한 특성이 있습니다.

앰프에서 스피커로 두 배의 출력을 보낸다고 해서 두 배 더 큰 볼륨이라고 인식하지 않는다는 겁니다.

이 부분은 깊게 들어가면 로그함수까지 설명해야 하니까 제 글에선 앰프 출력(Watt)이 두 배 커지면 3dB 차이지만 사람은 6dB이 커져야 볼륨이 두 배 더 커졌다고 인식한다는 정도만 이해해 두시면 좋을 것 같습니다.

 

dB이 상대값이라고 했지만 기준값을 정해두면 절대값과 비슷하게 사용할 수 있기도 합니다.

오디오에서 자주 사용되는 dB SPL(Sound Pressure Level)이란 단위가 좋은 예인데 일반적인 사람이 들을 수 있는 가장 작은 볼륨의 소리를 0dB SPL이라고 기준을 정한 거죠.

 

층간 소음에 대한 법적 기준이 주간엔 57dB, 야간엔 52dB이라고 할 때 사용하는 단위 역시 dB SPL입니다.

그러니까 dB 뒤에 붙는 단위에 따라 상대값인 dB의 성격이 달라지는 겁니다.

 

앞서 CD의 16비트 뎁스 규격은 96dB의 다이내믹 레인지를 담을 수 있다고 말씀드렸는데 CD에 담긴 가장 작은 소리가 0dB SPL 이라고 가정할 경우 가장 큰 볼륨은 96dB SPL까지 표현할 수 있다는 얘기죠.

  

아래 표는 그런 비트와 정보량의 관계를 정리한 것입니다.

 

 

표에서 파란색 밑줄이 그어진 부분을 보시면 요즘 고해상도 음원에서 사용되는 24비트가 가진 정보량을 알 수 있습니다.

24비트는 1677만 7,216가지 정보를 담을 수 있고 다이내믹 레인지의 폭은 144dB에 달하죠.

이 말은, 가장 작은 소리가 0dB SPL일 때 가장 큰 소리는 144dB SPL까지 담을 수 있으며 0dB SPL부터 144dB SPL까지의 볼륨을 1677만 7,216단계로 세분화해서 표현할 수 있다는 뜻입니다.

 

따라서 24비트 음원에서 만약 144dB보다 더 큰 소리로 연주한 소리가 있다면 그 부분의 연주는 147dB이든 150dB이든 허용치를 넘어선 볼륨 정보를 잘라내버리고(=클리핑) 144dB로 녹음되는 겁니다.

개인적으로 이렇게 클리핑된 소리는 잘려나갔다기보다 청감상 으깨졌다는 표현이 더 어울린다고 생각합니다.

 

그렇기 때문에 음원을 녹음할 때 클리핑이 일어나지 않도록 하려면 녹음 레벨을 적절하게 설정해서 연주에서 가장 큰 소리가 음원의 비트 규격 안에 담을 수 있는 가장 큰 소리보다 커지지 않게 해야 합니다.

 

문제는, 요즘 마스터링 스튜디오들은 음악을 듣는 소비자들에게 더 자극적이고 강렬하게 들리도록 하기 위해 곡 전반의 볼륨을 높여서 음원을 제작하기 때문에 정작 가장 큰 볼륨이 나오는 지점에선 클리핑이 발생하는 경우가 허다하다는 겁니다.

  

아래는 아이유가 리메이크해서 부른 '개여울'이란 곡을 사운드 편집 프로그램으로 읽어들인 것인데 제가 빨간 동그라미로 체크한 부분들이 클리핑이 일어나는 곳들입니다.

 

 

위의 그래프에서 오른쪽에 표시된 dB의 단위는 dBFS입니다.

이것은 디지털 오디오의 녹음 레벨을 표기할 때 많이 사용되는 단위인데 FS는 Full Scale의 약자로 클리핑이 일어나기 직전까지 사용할 수 있는 최대 음량을 0dBFS로 표기합니다.

 

그래서 dBFS로 표기되는 소리는 마이너스(-) 음량으로 표현되는 겁니다.

위에 첨부된 파형 그래프의 오른쪽에 적힌 음압 레벨도 마이너스로 표기되어 있죠.

클리핑이 일어나기 직전까지 사용할 수 있는 최대음량보다 몇 dB 작은 소리인지 표현하는 게 dBFS이니까요.

 

**dB SPL은 0dB SPL이 사람이 들을 수 있는 가장 작은 소리지만 dBFS는 0dBFS가 디지털로 녹음할 수 있는 가장 큰 소리라는 차이가 있습니다.

 

오른쪽의 레벨 미터를 보면 0dBFS를 넘어버리며 빨간색 그래프로 소리의 에너지가 잘려나가 버린 걸 걸 확인할 수 있죠.

  

반면 아래의 음원 파형은 클래식 전문 레이블인 도이치 그라모폰에서 발매한 피아니스트 백건우의 쇼팽 녹턴 연주입니다.

 

 

음원 파형을 보면 가장 크게 연주하는 부분도 0dBFS보다 여유있게 낮은 볼륨으로 녹음되어 클리핑이 일어나는 곳이 하나도 없는 것을 볼 수 있죠.

 

사실 음원 제작에서 벌어지는 볼륨 경쟁은 전세계적인 현상입니다.

큰 소리로 녹음된 음원을 더 좋은 음질이라고 착각하는 경우가 많다보니 소리가 찌그러질 때까지 볼륨을 높여서 음원을 제작하는 거죠.

음악 애호가 입장에선 굉장히 안타까운 일입니다.

 

그렇잖아도 긴 글에서 이야기가 조금 샜네요. -.-

 

디지털 음원에서 비트가 의미하는 바는 밑에서 지터 사기극의 진실을 드러내는 데에 중요합니다.

그러니 위 내용을 한 번에 이해하기 어려우시다면 진도(?) 나가지 마시고 위 내용을 몇 번이고 반복해 읽으면서 비트의 개념을 확실히 이해해주시면 고맙겠습니다.

 

그리고 CD 규격 뒤쪽에 언급되는 헤르츠(Hz)는 초당 몇 번 샘플링(Sampling)했는지를 의미합니다.

샘플링이라고 하면 어렵게 느껴지실 테니 1초에 몇 번 사진을 찍어 기록했는가로 비유하면 좀 더 이해가 쉬우실 겁니다.

 

Hz라는 용어가 다양한 용도로 사용되기 때문에 혼동하기 쉬운데, 디지털 음원의 녹음 규격을 말할 때 사용하는 Hz는 소리의 높낮이를 나타내는 것이 아니라 초당 몇 번 샘플링(≒촬영)했는지를 나타내는 단위로 사용한 겁니다.

CD에 담긴 음원이 44.1kHz의 규격으로 제작되었다는 것은 소리의 파형을 1초에 4만 4천 100번 촬영해서 기록했다는 이야기인 거죠.

 

앞서 보여드렸던 소리의 아날로그 파형을 다시 보시죠.

 

 

이 그림에서 1초당 몇 번 파란점을 찍어서 X, Y 좌표값을 기록할지 결정하는 것이 초당 샘플링 횟수, 즉 샘플 레이트(Sample rate)인 겁니다.

 

일반적으로 영화는 초당 24번 사진을 찍은 뒤 그것을 연속적으로 재생해서 움직이는 동영상을 만듭니다.

카메라가 배우들의 연기를 초당 24번 촬영하면 각각의 사진들은 정지된 한 순간의 정보를 담게 되는데 이 사진들을 연속적으로 재생하면 우리의 눈은 배우가 움직이고 있다고 착각하는 거죠.

  

소리를 디지털 데이터로 변환하는 과정도 이와 비슷합니다.

소리의 아날로그 파형을 일정한 시간 간격으로 측정해서 기록한 뒤 그것을 연속적으로 재생하는 것이죠.

다만 소리는 영화에 비해 1초당 훨씬 더 많은 횟수를 측정해야 자연스러운 아날로그 소리인 것처럼 들리게 됩니다.

  

청력이 손상되지 않은 어린 아이가 들을 수 있는 가장 높은 고음이 20kHz라고 하는데 이것은 초당 2만 번 진동하는 소리입니다.

그리고 초당 2만 번 진동하는 소리의 정보를 놓치지 않고 디지털 데이터로 변환하려면 적어도 그 진동수의 두 배인 초당 4만 번의 샘플링 횟수가 필요합니다.

조금 어려운 이야기지만 이것은 나이퀴스트 이론(Nyquist Shannon Sampling Theorem)에 따른 것입니다.

  

얼핏 생각하면 초당 샘플링하는 횟수(=Sample rate)가 많아질수록 소리의 아날로그 파형을 더 세밀하게 기록할 수 있을 것 같지만 나이퀴스트 이론에 따르면 굳이 그럴 필요가 없습니다.

샘플 레이트는 녹음하려는 주파수의 두 배만 되어도 그 이상의 횟수로 샘플링한 것과 동일한 결과물을 얻을 수 있다는 것이 나이퀴스트 이론의 핵심이죠.

  

그런데 최근엔 CD의 스펙을 훨씬 뛰어넘는 96kHz(초당 9만 6천 번)나 192kHz(초당 19만 2천 번) 샘플링한 음원들이 고해상도 음원이라고 해서 비싼 가격에 판매되고 있습니다.

높은 샘플 레이트로 제작된 음원들은 인간의 가청주파수(20Hz ~ 20kHz)를 넘어선 초음파 영역의 소리까지 담을 수 있는 것은 물론이고, 가청주파수 영역대의 소리도 훨씬 정밀하게 기록할 수 있기 때문에 그만큼 자연스러운 소리를 재생할 수 있다는 겁니다.

 

실제로 16비트 44.1kHz로 녹음된 CD 음원과 24비트 96kHz 이상의 고해상도 음원을 사람이 구분할 수 있는지는 논란이 있습니다.

하지만 그런 논란은 이 글의 주제가 아니므로 다시 본론으로 돌아가죠.

  

이렇듯 소리를 디지털로 녹음하고 재생하는 과정에서 왜곡이 발생하지 않으려면 한 가지 중요한 원칙이 있습니다.

타이밍 오류가 발생하면 안 된다는 거죠.

 

44.1kHz는 수치가 너무 크니까 쉬운 설명을 위해 소리를 초당 10번 샘플링한 데이터가 있다고 가정하겠습니다.

그런데 초당 10번 샘플링한다고 했을 때 아무렇게나 불규칙한 간격으로 10번 측정해선 안 되겠죠?

녹음하는 쪽이나 재생하는 쪽이나 서로 약속한 일정한 시간 간격으로 데이터를 저장하고 또 재생해야만 아날로그 소리의 파형을 제대로 저장하고 또 재생할 수 있으니까요.

 

따라서 초당 10번을 샘플링한다면 정확히 0.1초에 한 번씩 측정이 이뤄져야 합니다.

그리고 이렇게 측정된 기록을 감상하려면 재생하는 기기에서도 정확히 0.1초에 하나씩 데이터를 변환해야 하죠.

 

이렇게 정확한 타이밍에 신호를 기록하고 재생하기 위해, 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 장치(ADC=Analog to Digital Converter)와 디지털 데이터를 다시 아날로그 신호로 변환하는 장치(DAC=Digital to Analog Converter)에는 클럭(Clock)이라는 부품이 들어가게 됩니다.

오디오용 클럭은 정확한 타이밍에 데이터를 샘플링하고 또 재생하기 위한 시계인 것이죠.

 

디지털 기기 안에 내장된 클럭은 거의 대부분 쿼츠(Quartz)에 전압을 가해 쿼츠가 고유진동수를 가지고 진동하는 일정한 주기를 이용합니다.

쿼츠는 매우 규칙적으로 진동하기 때문에 그 특성을 이용해 시간을 재는 것이죠.

 

전자시계를 흔히 쿼츠 시계라고 부르는 이유도 그 안에 쿼츠를 이용한 클럭이 들어있기 때문입니다.

쿼츠는 석영(SiO2)의 결정 상태를 말하는데 석영 중에서도 특정한 결정 구조를 가진 보석을 수정(Crystal)이라고 하기 때문에 국내에선 쿼츠를 흔히 수정 발진자라고도 합니다.

아래 사진은 평범한 전자 시계에 내장된 수정 발진자(=쿼츠 크리스탈)입니다.

 

 

 

그리고 인공위성 같은 초정밀 장비나 초고가의 하이엔드 외장 클럭엔 쿼츠보다 더 정확한 루비듐 클럭이 사용되기도 하죠.

 

 

그런데 이런 클럭에 진동이나 전자기파가 유입되면 타이밍에 오류가 생기게 됩니다.

예를 들어 원본이 초당 10번 샘플링한 데이터라면 0.1초에 한 번씩 데이터를 재생해야 하는데 어떤 데이터는 0.09초 간격으로, 어떤 데이터는 0.12초 간격으로 재생되는 오류가 발생할 수 있다는 거죠.

  

이것을 지터 노이즈(Jitter noise)라고 합니다.

 

쉽게 설명하기 위해 초당 10번의 샘플링을 예로 들었지만 오디오 CD는 초당 44,100번 샘플링한 것이라고 말씀드렸죠?

이 데이터를 원본대로 감상하려면 1초에 44,100번 데이터를 재생하면서 매번 0.000022675736961451초 간격을 정확히 유지해야 합니다.

아주 정밀한 시계가 필요한 거죠.

그런데 지터 노이즈가 발생하면 이 미세한 시간을 다루는 시계에 오차가 생기게 되는 겁니다.

그러면 저장된 데이터를 재생하는 시간 간격이 달라져서 결과적으로 원본의 소리 파형과 다른 파형을 재생하게 되죠.

  

아래 그림은 지터가 어떻게 소리의 파형을 왜곡시키는지를 보여줍니다.

  

 

이 그림에서 위쪽의 Ideal Clock이라고 적힌 파란선은 정상적으로 작동하는 클럭 신호이고 그 밑에 빨간선으로 그려진 Clock with Jitter는 지터로 인해 타이밍이 빨라지거나 느려지는 오류가 발생한 클럭 신호를 나타냅니다.

  

그리고 맨 아래 초록색으로 표현된 아날로그 파형에서 빨간색 점과 파란색 점이 지터로 인한 타이밍 에러입니다.

원래 재생되어야 할 타이밍을 벗어나 음원 데이터가 빠르게 혹은 느리게 변환됨으로 소리의 파형에 왜곡이 생긴 것을 보여주고 있죠.

  

**이렇게 지터로 인한 소리 파형의 왜곡을 다른 말로 위상(位相) 왜곡이라고도 합니다.

 

지터로 인한 왜곡을 최대한 줄이기 위해 음악을 녹음하고 믹싱하는 스튜디오에선 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 ADC 장비에 정밀한 클럭이 포함됩니다.

마찬가지로 이렇게 녹음된 디지털 음원을 재생하는 측에서도 정확한 타이밍에 데이터를 재생해야 하므로 하이엔드급 초고가의 DAC는 별도의 초정밀 클럭을 옵션으로 판매하는 경우가 있을 정도죠.

 

아래 사진은 그러한 외장 클럭 제품 중 하나인 에소테릭의 Grandioso G1 모델입니다.

 

 

이 제품의 내부엔 고가의 루비듐 클럭이 내장되어 있죠.

 

 

물론 지터로 인한 타이밍 오류는 CD음원의 경우 44,100분의 1초, 즉 0.000022675736961451초라는 찰나의 순간 사이에 일어나는 일이기 때문에 한두 번의 타이밍 에러가 유의미한 왜곡을 초래한다고 말하긴 어렵습니다.

하지만 지터가 계속 유입되어 클럭 타이밍이 지속적으로 빨라졌다 느려졌다 하면 변환되는 아날로그 파형에 미세한 왜곡을 일으키게 되죠.

  

설명이 길었는데 디지털 케이블에 따라 음질 차이가 있다고 주장하는 분들은 디지털 데이터가 USB나 랜 케이블로 전송되는 과정에서 지터 노이즈가 유입될 수 있다는 겁니다.

그래서 전자기파를 잘 차폐할 수 있는 케이블을 사용하면 지터 노이즈를 줄여서 더 좋은 음질로 감상할 수 있다는 것이죠.

  

그렇기 때문에 랜 케이블을 바꾸면 이메일 내용이 달라진다는 거냐고 비난하는 것은 이 논쟁에 어울리는 반론이 될 수 없습니다.

지터 노이즈는 소리의 아날로그 파형을 디지털 데이터로 변환하고, 그것을 다시 아날로그 파형으로 변환하는 과정에서 발생하는 타이밍 오류이기 때문에 글자나 프로그램의 데이터 전송과는 다른 영역의 문제니까요.

 

여기까지 읽으신 분들이라면 지터라는 게 오디오에서 음질을 왜곡시킬 가능성이 있다는 걸 이해하셨을 겁니다.

  

그러면 실제로 인간은 지터로 인한 소리의 왜곡을 귀로 구분해 들을 수 있을까요?

 

안타깝지만(?) 그렇지 못합니다.

 

인간은 오디오를 통해 재생되는 음악에서 지터로 인한 왜곡을 구분해 들을 수 없습니다.

 

욜로 저 인간은 전문가도 아닌 주제에 오디오 평론가나 오디오 제작자들의 주장을 단언해서 부정하다니 황당하게 여길 분들도 계실 겁니다.

그런데 이 글의 내용은 제가 경험한 내용을 뇌피셜로 적고 있는 게 아닙니다.

'진짜 전문가'들의 연구 내용을 문과의 눈높이에 맞춰 설명드리고 있을 뿐이죠.

  

지터 연구에서 빼놓을 수 없는 사람이 바로 줄리안 던(Julian Dunn)입니다.

지금은 고인이 되었지만 줄리안 던은 생전에 프로용 음향 기기 제작사인 프리즘 사운드(Prism Sound)의 엔지니어였죠.

그는 지터를 측정할 수 있는 J-Test 라는 방법을 고안함으로 디지털 오디오 연구에 큰 영향을 미쳤습니다.

 

오디오 마니아중에는 CD플레이어나 DAC 같은 디지털 오디오 기기 리뷰에서 지터 측정치를 아래와 같은 그래프로 설명한 것을 보신 분이 계실 겁니다.

 

 

이 그래프가 보여주는 것이 바로 줄리안 던이 고안한 지터 테스트(J-Test)입니다.

실제로 스테레오파일 같은 오디오 잡지에선 디지털 기기를 리뷰할 때 이런 그래프를 보여주고 J-Test로 측정한 지터 수치를 공개할 때가 많습니다.

 

그런데 오디오 마니아라고 해도 이 그래프가 무슨 의미인지 이해하는 분은 많지 않을 겁니다.

특히 저 같은 문과 출신들에게 이런 그래프를 보여주면 그 내용을 이해하지 못하면서도 굉장히 과학적인 데이터인 것처럼 느껴지고 상대가 말하는 내용의 신뢰도가 98%쯤 상승하는 효과가 일어납니다.

숫자와 그래프만 보면 무너지는 허약한 멘탈을 가진 저 같은 문과 출신들은, 이런 자료를 보면 주눅이 들면서도 한편으론 마구 믿음이 솟구치게 마련이니까요.

 

그래서...... 많이들 속습니다.

 

 

J-Test가 무엇인지 이해한다면 오디오 업계에 만연한 지터 사기극의 전모를 이해하는 데에 큰 도움이 될 겁니다.

사실 이 테스트 자체는 장비만 있다면 비전공자도 어렵지 않게 할 수 있는, 학부생 수준도 안 되는 간단한 테스트입니다.

 

하지만 그 원리와 이론적 기반, 그리고 측정값의 의미를 일반인 눈높이에서 설명하는 것은 쉬운 일이 아니죠.

 

샘플 레이트의 1/4에 해당하는 주파수 소리에 1/192에 해당하는 주파수의 구형파(矩形波. Square wave)를 LSB(Least Significant Bit. 최하위 비트) 레벨로 더한 뒤 미적분의 심화학습 버전인 고속 푸리에 변환(FFT. Fast Fourier Transform)을 이용해 지터를 시각화한 게 J-Test라고 설명하면 저를 포함한 대다수의 문과생들은 좌절할 수밖에 없을 테니까요.

 

저도 이 글을 작성하면서 몇 번이고 J-Test가 무엇인지 최대한 쉽게 풀어 설명드리려고 애썼지만 결국 포기했습니다.

제대로 설명하려면 결국 어려운 공식과 그래프를 동원해 논문 수준의 딱딱하고 어려운 내용이 될 수밖에 없더군요.

 

예를 들면......이런 것.......

 

하지만 이런 공식들을 이해하지 못해도 괜찮습니다.

J-Test의 원리와 이론적 기반을 모른다고 해도 오디오 업계에 퍼져있는 지터 사기극의 전모를 이해하는 데엔 문제가 없으니까요.

  

중요한 건 측정 방법이 아닙니다.

정작 중요한 건 그렇게 측정한 지터로 인한 왜곡을 인간의 귀로 구분해 들을 수 있는가죠.

먼저 말씀드리자면 각종 디지털 기기들을 J-Test로 측정했을 때 각각 기기마다 측정값에 차이가 있는 건 사실입니다.

디지털 오디오 기기는 음질이 모두 똑같을 것이라는 기대와 다르게 지터로 인한 타이밍 오류가 발생하며 기기들마다 그 오류의 정도가 다르다는 거죠.

 

그럼 그 오류는 어느 정도일까요?

가전 회사가 만든 보급형 DVD 플레이어의 지터 측정값이 수십~수백 ps(피코초. Pico Second) 수준입니다.

1994년에 출시된 소니 게임 콘솔인 플레이스테이션1의 지터 측정값은 737ps에 달하죠.

 

이런 수치는 오디오 업계에서 가장 권위있는 미디어로 인정받는 스테레오파일이 직접 측정하고 발표한 내용입니다.

 

https://www.stereophile.com/content/case-jitters-less-cd-quality

 

저렴한 디지털 기기들의 지터 노이즈가 수백 피코초 수준이라고 하면 원음과 비교해 많은 왜곡이 발생하는 것처럼 여기기 쉽습니다.

하지만 그건 사실이 아닙니다. 

 

피코초는 10의 마이너스 12승이니까 0.000000000001초, 즉 1조분의 1초를 나타내는 단위입니다.

그러니까 지터로 인해 발생하는 타이밍 오류가 수십~수백 피코초라는 말은 천억 분의 1초~백억 분의 1초 단위에서 벌어지는 극히 미세한 오차라는 얘깁니다.

 

이렇게 말씀드려도 피코라는 단위가 얼마나 작은 것인지 쉽게 와닿지 않는 분들이 계실 텐데 시간이 아닌 길이의 단위로 비교해 볼까요?

수소 원자의 크기가 대략 106pm (피코미터) 수준입니다.

피코가 얼마나 작은 단위인지 이해가 되시려나요?

 

**사실 원자의 크기를 정확히 측정한다는 건 양자역학적으로 불가능한 일입니다.

그러니까 수소 원자의 크기가 106pm 이라는 건 아~주 대~~~~략적인 확률의 크기라고 생각해 주시길.

 

자,

그럼,

음원 데이터가 원래 재생되어야 할 타이밍보다 천억 분의 1초~백억 분의 1초 빠르게, 혹은 느리게 재생된다면 과연 인간은 그것을 인지할 수 있을까요?

 

단언해서 말씀드립니다.

결.코. 인.지.하.지 못.합.니.다.

 

저 같은 문과 출신 비전문가가 단언해서 말하는 게 못미더우시겠지만 지금부터 제가 이야기할 내용을 읽어보시면 왜 제가 단언해서 말씀드릴 수 있는지 이해가 되실 겁니다.

 

아래 그래프는 J-Test를 고안한 줄리안 던의 논문에 기재된 것입니다.

 

 

*줄리안 던의 해당 논문은 아래 링크에서 읽어보실 수 있습니다.

https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.63.7090&rep=rep1&type=pdf 

 

이 그래프와 관련해서 줄리안 던의 논문을 읽어보면 20kHz의 고음을 120dB SPL의 볼륨으로 재생했을 때 지터로 인한 타이밍 오류가 20ps(천억 분의 2초) 이상이면 지터 노이즈의 볼륨이 0dB SPL 이상이 되므로 인간이 지터를 구분해 들을 수 있다고 설명하고 있습니다.

인간이 들을 수 있는 가장 작은 소리가 0dB SPL 이니까요.

 

그러나 줄리안 던의 논리엔 여러 모순들이 있습니다.

 

일단 하이파이 오디오로 120dB SPL이나 되는 큰 소리를 감상한다는 게 거의 불가능한 일입니다.

120dB SPL 이라고 하니 얼마나 큰 소리인지 감이 안 잡히실 텐데 제트기가 이륙하는 소리를 활주로 앞에서 들을 때의 볼륨이 120dP SPL 정도입니다.

 

그리고 영화 사운드의 표준을 제정하다시피한 돌비(Dolby)가 극장에서 영화를 상영할 때 음량의 기준으로 삼는 최대 볼륨이 105dB SPL 이죠.

영화가 상영되는 동안 가장 큰 소리가 나오는 장면을 관객이 들을 때 105dB SPL의 볼륨으로 들리도록 극장의 음향 시스템을 세팅하는 것이 돌비의 권장값이란 얘깁니다.

하지만 대부분의 극장에선 그정도로 큰 볼륨의 소리를 찌그러짐 없이 재생할 장비와 여건이 되지 않기 때문에 그것보다 5~7dB 이상 낮춰서 최대 볼륨값 100dB SPL 이하로 영화를 상영하고 있는 게 현실이죠.

 

실제로 최근 제가 영화 탑건을 일반 CGV 상영관과 용산 아이맥스, 그리고 남양주 돌비시네마에서 각각 한 번씩 감상했는데 돌비시네마의 재생 볼륨이 압도적으로 가장 컸습니다.

**측정 마이크로 음압을 체크한 건 아니지만 세 군데 모두 좌석은 스크린에서 7번째 열 중앙이었으니 극장이 의도한 청취위치에서의 재생 볼륨을 비교하는 데에 큰 무리는 없었다고 생각합니다.

어쨌든 120dP SPL의 볼륨이란 일반적인 극장에서 가장 소리가 큰 장면을 감상할 때보다 백 배(20dB) 이상 더 큰 출력이란 얘깁니다.

아파트 같은 공동 주택에선 90dB SPL만 되어도 엄청난 볼륨이라 당장 관리사무소에서 뛰쳐올 정도죠.

 

연구에 따르면 인간의 청력이 손상되기 시작하는 볼륨이 85dB SPL부터라고 하는데 이 정도 볼륨의 소리도 8시간 이상 청취하면 청력이 손상된다고 합니다.

그리고 그 이상의 볼륨으로 커질수록 청력이 손상되기까지 걸리는 시간은 급격하게 줄어듭니다.

 

그러니 120dB SPL이나 되는 볼륨으로 음악이나 영화를 감상하는 분은 없다고 봐도 무방합니다.

만약 이 정도 볼륨으로 음악을 감상할 경우 30초만에 심각한 청력 손상을 경험하게 될 테니까요.

 

게다가 일반적으로 하이파이 오디오를 즐기는 애호가의 환경에서 스피커와 청취자의 거리는 3미터 이상인 경우가 많죠.

그런데 스피커를 통해 3미터 거리에서 120dB SPL의 볼륨을 감상하려면 수천 와트 이상의 출력을 안정적으로 내줄 수 있는 파워앰프가 필요합니다.

제조사가 공개하는 스피커의 스펙을 보면 "Sensitivity : 90dB" 와 같은 수치가 적혀있는 걸 볼 수 있죠.

스피커의 Sensitivity(감도)는 1kHz의 소리를 앰프에서 1와트(W)의 출력으로 내보냈을 때 스피커에서 재생된 소리의 음압(≒볼륨)을 1미터 거리에서 측정한 값을 말합니다.

 

**1와트라는 출력 대신 2.83V의 전압으로 표기하는 경우도 많습니다.

Sensitivity (2.83V/1m) : 90dB SPL 이런 식으로 말입니다. 

 

그러니까 감도가 90dB인 스피커를 가지고 관리사무소에서 뛰쳐나올 정도인 90dB SPL의 볼륨을 재생하는 건 고작(?) 1와트의 앰프 출력이면 된다는 겁니다.

 

하지만 볼륨을 10dB 올리려고 하면 앰프의 출력은 10배 증가해야 하죠.

따라서 90dB의 감도를 가진 스피커에서 그보다 30dB 큰 120dB SPL의 볼륨을 재생하려면 천 배인 1000와트의 출력이 필요합니다.

 

그것도 스피커와 1미터 떨어져서 들을 때 얘기고 일반적인 청취 환경인 3미터 이상의 거리라면 그보다 몇 배의 출력이 필요하죠.

소리의 에너지는 거리의 제곱에 반비례하는데 거리가 두 배 늘어나면 소리의 에너지는 1/4로 떨어지니까요.

 

물론 하이파이 오디오는 두 대의 스테레오 스피커를 사용하고 실내에서는 반사음까지 청취자에게 들리기 때문에 실제로는 두 배의 거리에서도 1/4까지 음압이 떨어지진 않습니다.

하지만 그런 환경을 감안해도 3미터 거리에서 120dB SPL의 볼륨을 재생하려면 수천 와트 이상의 앰프 출력이 필요하죠.

 

설사 수천 와트의 출력을 안정적으로 내줄 수 있는 앰프를 가지고 있다고 하더라도 대다수의 가정용 하이파이 스피커는 120dB SPL에 달하는 큰 음압의 소리를 재생할 수 없습니다.

라이브 공연 등 넓은 공간에서 사용하는 PA용 스피커가 아닌 이상 대다수의 가정용 스피커는 청취 위치에서 120dB SPL의 높은 음압을 들으려고 하면 그 전에 먼저 유닛이 망가져버립니다.

  

네, 그렇다면

1. 이웃과 소음 분쟁을 걱정할 필요 없는 외딴 전원주택에서

2. 수천 와트 이상의 정격 출력을 자랑하는 파워앰프를 소유한 오디오 마니아가

3. 수 미터 이상 떨어진 청취위치에서 120dB SPL의 음압을 재생할 수 있는 스피커를 가지고

4. 청력을 잃을 걸 각오하고 어지간한 극장에서보다 100배 더 큰 출력(120dB SPL)으로 음악이나 영화를 감상한다면

지터 노이즈를 들을 수 있지 않겠느냐고 생각하는 분들도 계실 겁니다.

 

하지만 그것도 현실과 동떨어진 기대입니다.

줄리안 던의 J-Test와 다르게 오디오로 재생하는 음악은 여러 주파수의 소리가 동시에 재생되죠.

당연히 지터 노이즈는 다른 소리들에 의해 가려져서 들을 수 없게 됩니다.

 

제트기가 이륙할 때의 소음이 120dB SPL이라고 했는데 이 정도 크기의 소리를 들으면서 동시에 0dB SPL의 작은 소리를 구분해 들을 수 있을까요?

 

아주 아주 조용한 공간에서 손목 시계의 초침 소리가 들릴 때의 볼륨이 20dB SPL 정도입니다.

제트기가 이륙하는 굉음을 눈앞에서 들으면서 자기 손목에 찬 시계의 초침이 움직이고 있는지 멈췄는지 소리만 듣고 구분이 가능한 사람이 있다면 초능력자나 다름없습니다.

100dB 차이가 그럴 정도인데 120dB의 차이는 말할 것도 없죠.

  

실제로 지터로 인한 왜곡을 사람이 구분해 들을 수 있는지 돌비(Dolby) 연구진들이 실험한 결과도 논문으로 발표되어 있습니다.

 

https://www.bramjacobse.nl/wordpress/wp-content/uploads/2021/04/Benjamin_and_Gannon_on_Jitter.pdf

 

돌비 연구진들의 실험에 따르면 20kHz의 단일 사인파로 테스트했을 때 가장 예민한 사람이 10ns(나노초)의 지터를 구분해 들었다고 합니다.

**10나노초는 1억분의 1초입니다.

 

저렴한 디지털 기기들의 지터 노이즈가 수십~수백 피코초 수준인데 돌비 연구진들의 실험에선 그보다 훨씬 큰 10 나노초 수준이 되어서야 겨우 그 차이를 느끼는 사람이 있다는 것이었습니다.

더구나 돌비 연구진이 진행한 이 실험은 블라인드 테스트가 아니었고 단일 주파수의 사인파가 아닌 일반적인 음악으로 실험을 했을 땐 테스트 참여자들이 아예 지터를 인지하지도 못했죠.

 

그리고 일본의 연구진들도 비슷한 실험을 한 적이 있습니다.

 

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ast/26/1/26_1_50/_pdf/-char/en

 

일본 음향학회에 발표된 이 논문에서 연구진들은 사람이 구분해 들을 수 있는 지터 노이즈가 어느 수준부터인지 더블 블라인드 테스트로 실험했죠.

테스트에 참가한 23명의 사람들은 오디오를 제작하는 엔지니어부터 오디오 평론가,  음향 엔지니어, 뮤지션 등등의 전문가들이었습니다.

 

하지만 그들 중 누구도 250나노초 수준의 지터 노이즈조차 구분하지 못했습니다.

500나노초(천만분의 5초)의 수준에 이르러서야 겨우 6명의 참가자가 구분을 했고 모든 참가자가 지터 노이즈를 구분할 수 있었던 것은 2마이크로초(백만분의 2초) 수준이 되어서야 가능했습니다.

 

또한 돌비 연구진은 디지털 케이블로 인한 지터도 측정했는데 실험을 해보니 볼륨을 작게 재생할수록 지터가 커졌으며 30미터 길이의 동축 케이블에서 -80dBFS의 음량으로  측정된 지터의 최대치가 900ps 였습니다.

 

지터는 고음일수록 더 많은 왜곡을 일으키는데 돌비 연구진의 실험결과에 따르면 30미터짜리 동축 케이블을 통해 가청주파수에서 가장 높은 고음인 20kHz의 고음을 -80dBFS의 볼륨으로 재생했을 때 들을 수 있는 지터 노이즈가 -171dBFS라는 겁니다.

결코 인간이 들을 수 없는 영역의 노이즈죠.

 

수십 미터 길이의 동축 케이블에서 측정된 수치가 이 정도인데 일반 오디오 마니아가 사용하는 수미터 길이의 디지털 케이블 때문에 발생하는 지터 노이즈를 인간이 들을 수 있다는 건 허황된 이야기입니다.

 

그럼에도 불구하고 지구상 어딘가에는 수십 피코초 단위의 지터 노이즈를 구분해서 들을 수 있는 사람이 존재할 수 있지 않을까 기대하는 분들도 계실 겁니다.

과학은 100%라고 단언하지 않는 것인데 함부로 '인간은 지터를 구분해 들을 수 없다'고 단언하는 건 오히려 비과학적인 이야기라고 비난하는 분들도 계실 테고요.

 

네, 지구상 어딘가엔 그런 초능력자가 있을지도 모릅니다.

러셀의 찻주전자 비유를 통해서 알 수 있듯이 무엇인가 존재하지 않는다는 것을 증명하는 건 불가능에 가까운 일이니까요.

 

그런데 설사 그런 초능력자가 있다고 해도 오디오를 통한 재생음에서 지터를 구분해 들을 순 없습니다.

왜냐하면 인간이 개발한 어떠한 오디오 시스템도 수십 피코초 단위의 지터 노이즈를 실제 스피커의 재생음으로 재현할 수 없기 때문입니다.

 

앞서 제가 소개한 실험들은 실험 장비 단계에서 지터를 확인할 수 있을 뿐, 오디오의 최종 출력단인 스피커의 재생음을 마이크로 측정해서 지터를 확인한 게 아닙니다.

 

오디오 기기들 중 소리를 가장 많이 왜곡시키는 기기는 CDP도 아니고 앰프도 아니며 DAC도 아닙니다.

원음을 가장 크게 왜곡하는 주범은 바로 스피커죠.

오디오 시스템은 전기 신호를 드라이버 유닛의 진동을 통해 실제 소리로 변환하는 최종 출력단인 스피커에서 가장 큰 왜곡이 일어나는 겁니다.

 

아래 동영상은 스피커의 드라이버 유닛이 진동할 때 어떻게 움직이는지 보여줍니다.

 

https://youtu.be/fPPT_T0jj5k?t=100

이상적인 드라이버 유닛의 움직임이라면 유닛의 진동판 전체가 앰프가 전달한 신호에 맞춰 어떠한 뒤틀림이나 오차도 없이 정확하게 앞뒤로 진동해야 합니다.

하지만 슬로우모션으로 확인해 보면 미묘하게 진동판이 뒤틀리고 있다는 것을 알 수 있죠.

 

그나마도 위의 동영상은 단일 주파수의 소리를 재생할 때 볼륨이 커질수록 진동판이 뒤틀리는 것을 보여준 것입니다.

그런데 실제 음악에선 여러 주파수의 소리들이 동시에 들리죠.

 

이렇게 동시에 여러 주파수의 소리를 재생할 때 유닛의 진동판은 어떻게 움직이는지, 아래 동영상의 설명을 들으면 이해가 되실 겁니다.

 

https://youtu.be/IyVCDruTrAY?t=92 

 

아래 동영상은 30Hz와 300Hz, 두 개의 주파수를 동시에 재생하는 드라이버 유닛의 움직임을 촬영한 겁니다.

 

https://www.youtube.com/watch?v=9qqdzQRO69I

 

당연하게도, 한 개의 드라이버 유닛으로 여러 개의 주파수를 동시에 재생하면 진동판의 왜곡은 더 커집니다.

움직이는 물체는 관성이라는 게 있어서 움직임을 강제로 멈추거나 움직임의 방향을 반대로 전환할 때 물리적 저항을 받게 된다는 건 일반인들도 아는 상식이니까요.