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CD 원본과 복제본의 차이 (옮겨온 글)

예전에 하이텔에서 한참 논란이 되었던 CD복제의 음질에 관한 부분에 대한 글입니다. 한번쯤 읽어보시면 많은 도움이 될 것입니다. 초기 마스터링 시디에 가까운 것들만 사시려는 분들은 특히나 한번 읽어봐야 할만한 귀한 자료입니다.

 

번역/수정/첨삭 작업을 하신 분은 최택진(44magnum)님 이십니다.

 

EVERYTHING YOU ALWAYS WANTED TO KNOW ABOUT JITTER BUT WERE AFRAID TO ASK
알고는 싶었지만 물어보기 두려웠던 지터에 대한 모든 것
                                                             by Bob Katz
                                                 번역:44magnum@hitel.net
       URL : http://www.digido.com/jitteressay.html

번역자의 말 :

 컴퓨터 사용자들은 '지터'라는 용어는 보통 WinDAC같은 오디오 트랙 추출
프로그램에서 만나게 될 것입니다. 이 경우 지터의 의미는 다음과 같습니다.

 CD를 읽을 때, 오디오 CD에는 각 섹터에 대한 동기 패턴 정보가 들어있지
않습니다. 때문에 '연속적인' 읽기를 하지 못할 경우 읽기가 중단된 지점부터
계속 읽어들이고 싶더라도 일정 오차 범위 안의 조금 앞 또는 뒤의 지점부터
읽기가 재개됩니다. 이 때 추출된 오디오 데이터는 중복 혹은 누락이 생기게
되는데 이것을 지터라고 흔히 부릅니다. 그리고 오디오 트랙 추출 프로그램의
지터 보정이란 각 섹터를 반복하여 읽어서 패턴 비교를 하여 중복된 부분은
버리고 누락된 부분은 끼워넣는 작업을 하는 것을 의미합니다.

 그러나 전자공학 전공자, 특히 디지틀 통신 관련 과목을 수강하신 분은
아시겠지만 이것은 본래 지터의 포괄적이고 원리적인 의미는 아니며
특정 분야에 한정하여 특수한 뜻으로 사용되는 것이라 할 수 있습니다.

 원래 지터란 모든 디지틀 신호의 전송에 있어서 시간축에 대해 일어나는
신호의 떨림을 말합니다. 아랫 글에서 말하는 지터는 이런 시간축 변위를
말하는 것입니다. 지터의 용어 정의를 정확히 이해해야만 아랫 글의
내용을 알아볼 수 있기 때문에 노파심에서 썼습니다. 그럼, 번역문을
싣겠습니다.

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 내가 이 글을 쓰기 시작했을 때만 해도 사람들이 궁금해하는 '지터'에 대해 모든
것을 쓸 수 있을 것이라고 순진하게 생각했다. 하지만 내가 지금껏 써온 무엇
보다도 이것을 명확하게 밝힌다는 것이 어렵다는 것이 분명해졌다. 이 글은
계속적으로 보완되어져 왔고, 이 글이 제시하는 몇 가지 의문점들은 해명된 상태다.

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 레코딩 기술자들과 오디오 애호가들 사이에서 '지터'는 오해받고 있기에
이 문제를 화두로 던지기로 했다. 모든 디지틀 기기에는 입력과 출력이 있으며
신호의 전송 선로에 지터가 끼어들 수 있다. 예를 들어 디지틀 도메인사(社)의
FCN-1 포맷 변환기는 작은 양(대략 제곱평균제곱근(RMS)으로 200피코초)의
지터가 전송 선로에 끼어든다. 이건 괜찮은 정도일까? 아니면 문제를
발생시킬까? 어떤 음질 차이를 가져올까? 우리는 이 (그리고 다른 중요한)
문제들에 대해 이번 절에서 해답을 제시하고자 한다.


지터란 무엇인가?
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 지터란 시간축에 따른 오차이다. 지터는 장치와 장치 사이를 연결하는 회로
선로상에 존재하는 여러가지 시간 지연(time delay)요인에 의해 발생한다.
보통 지터를 유발하는 2가지 주요 원인은, PLL을 엉성하게 설계했거나
선로상에서의 신호 반사나 임피던스 부정합(mismatch)으로 인해 발생하는
파형왜곡이다.

(역주: PLL이란 Phase Locked Loops의 약자로 위상고정루프, 위상동기루프 등으로
번역되기도 합니다. PLL은 받아들인 신호의 위상을 기준 입력에 대해 일정하게
되도록 주기 신호 발생기를 제어하며 디지틀 피변조파의 동기복조, 코히어런트
반송파(carrier wave)의 추적 등에 사용됩니다. 설명이 너무 복잡한 듯 한데, 쉽게
말씀드리자면 CDP에서 나오는 디지틀 음악 신호를 PLL에 집어 넣으면 그 출력에서
일정한 주파수의 규칙적인 클럭 신호가 튀어 나온다고 이해하시면 되겠습니다.)

 다음 그림에서 파형왜곡이 시간축에 따라 어떻게 일어나는지를 보였다. :

 윗쪽 그림(역주:본 문서 상단에 표시된 인터넷 주소를 참조하세요.)의 파형은
이론적으로 완벽한 디지틀 신호를 나타낸다. 그 값은 101010이고, 수직선 상의
등간격 표시에 따라 같은 시간 간격을 갖는 신호다. 이런 신호가 부정확한
임피던스(역주:리액턴스(코일)이나 커패시턴스(컨덴서)에 의한 위상 변화를
고려한 저항값을 말합니다.)를 가진 긴 케이블을 지나가거나 소스의 임피던스가
부하의 임피던스와 일치하지 않는 경우에 사각파형은 뭉게지며 빨랐던 신호상승
시간이 느려지게 된다. 또한 케이블에서 신호의 반사는 실제 파형의 영점 통과
위치(zero crossing point)를 잘못 해석하게 만든다.

 두번째 파형은 몇가지 요인에 의해 첫번째 파형이 찌그러진 것이다. 부정합
정도에 따라서 아예 삼각파처럼 나타나기도 하고, 그냥 단순히 edge가 무뎌진
정도로 나타나기도 한다. 주목하여 볼 부분은 영(zero)점을 통과하는 교점의
시간 간격이 불균일하다는 것이다. 하지만 그렇다고는 해도 두번째 파형의
데이터는 여전히 101010이다. 만일 심각한 파형 왜곡이 일어나서 데이터 값이
잘못 판독될 정도가 되면 보통은 click음이나 tic음 같은 것이 귀에 들리는
에러가 나타난다. 만일 이런 tic음을 들었다면, 뭔가 심각한 문제가 있는 것이다.

 만일 파형의 수치값이 변하지 않았다면 왜 그런것에 우리가 연연해야 할까?
질문을 조금 바꾸자. "어떤 경우에, 우리는 그런 것에 신경써야 할까?" 답변은
"별로 신경쓸 일 없다."이다.

 시간축 왜곡 현상(역주:즉 지터를 말합니다.)에 따른 영향은 오로지 음악 감상을
하는 때에만 나타나며, 디지틀 테이프를 더빙한다던가 디지틀-to-디지틀 전송을
하는데 아무 영향을 주지 않는다. (물론 지터가 그럭저럭 작을 경우의 이야기고
지터가 너무 크게 되면 아예 데이터 자체가 잘못 판독되어 마치 회로가 나가거나
들어올 때 생기는 것 같은 클릭음이나 글릿치가 낀다.)

 전형적인 디지틀->아날로그(D/A) 변환기는 입력받는 디지틀 신호로부터 시스템
클럭을 만들어낸다. 만일 클럭이 안정되지 못하면 D/A 변환이 시간에 따라
정확하게 이루어지지 못한다. 이렇게 되면 지터에 의한 음질 영향이 생길 수
있으며, 의사(擬似)음, 신호 왜곡, 잡음 증가 등이 귀로 확인된다.

 적절하게 디더링된 16비트 레코딩은 120데시벨을 넘는 다이나믹 레인지
를 갖지만, 지터가 끼인 클럭은 지터의 정도에 따라 다이나믹 레인지를
100데시벨이나 그 이하로 떨어뜨린다.

 (역주: 디더링(dithering) - 많은 디지틀 레코딩과 편집은 20비트, 24비트와
같이 고비트로 이루어지지만 컴팩트 디스크(CD)의 규격은 16비트이기 때문에
양자화 비트 변환을 해야 합니다. 이 때 하위 비트를 단순히 잘라내버리는 식
(즉 반올림 등)으로 처리하면 음질이 악화되기 때문에 하위 비트에 난수를
더한 뒤 잘라내는 기법을 쓰며 이것을 디더링이라 합니다.)

(역주: 다이나믹 레인지(dynamic range) - 왜곡 없이 처리 가능한 신호의 세기
폭. 이 범위를 벗어날 정도로 큰 신호는 소리가 찌그러지게 되며 작은 신호는
잡음에 묻여 들리지 않게 됩니다. 다이나믹 레인지는 클수록 좋습니다.)

 20bit의 정교한 아날로그->디지틀(A/D) 변환기를 사용하여 레코딩된, 오디오
애호가들이 사용하는 급의 소스를 가지고 나는 청취 테스트를 해보았다. 그리고
프로세서를 통해 각각 -110, -105, -96 데시벨에서 끊은 신호를 주었고, 그 결과
잡성분이 증가했으며, 소리는 날카로움과 해상력을 잃고 임장감이 줄어들었다.
비록 고레벨 신호는 동일한 이득(gain)을 만들어냈음에도 불구하고 볼륨을 올려야
겠다는 생각이 들 정도로 분명한 레벨 감소가 있었다.

 얼핏드는 생각과는 반대로, 청취 볼륨을 보통 이상으로 올리지 않더라도 이런
영향들을 들을 수 있다. (재생의 질에 있어서 주변 환경 소음이 낮아야 하는
것을 실증한다.) 지터가 있을 때 비슷한 품질저하가 나타나는 것도 관찰되었다.
그렇긴 하지만 지터에 의한 손실은 미미한 편이며, 최고급품의 D/A 변환기에서나
느낄 수 있는 정도이다.


지터와 AES/EBU 인터페이스
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 AES/EBU, 그리고 S/PDIF 인터페이스는 클럭 신호를 데이터 신호에 포함시켜
(embedded clock signal) 전달한다. 인터페이스 설계자는 그것이 AES/EBU 신호에
미세한 지터를 발생시키는 원인이 되리라고는 예측하지 못한 것 같다. 그 결과
혼변조왜곡처럼 들리는 작은 양의 프로그램 의존성 지터(program-dependent
jitter가 끼어 음악에 고주파 신호가 들어가게 된다.

(역주: 혼변조왜곡(intermodulation distortion) - 두 개 이상의 신호 주파수
들이 서로 간섭 현상을 일으켜 원치 않는 기생 신호를 발생시키는 것을 말합니다.)

 이런 현상을 최소화 하려면 내부적인 고정도(高精度)의 내부 지터 감소 기능을
갖춘 D/A 변환기를 쓰면 된다. 서브코드신호(시각, 시작ID등을 담는)를 제거하는
외부 지터 감소 장치를 쓰는 것도 도움이 된다.
 
 SDIF-2 (Sony Digital Interface-2)는 별도의 클럭 신호 케이블을 갖추고 있기
때문에 프로그램 의존성 지터는 발생하지는 않지만, SDIF-2 클럭 시그널을
감지하기 위한 PLL의 품질이 중요하게 대두된다. AES/EBU 신호용보다 word클럭
신호용의 저(低)지터 PLL를 만드는 것이 훨씬 쉽다.


지터는 누적되는가? 난 복사를 하고 싶은데?
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 A/D 변환기 - FCN1 - 디지틀 오디오 테이프(DAT) - D/A 변환기로 구성되는 레코딩
체인을 생각해보자. 녹음시에 당신 귀에 들리는 지터의 영향은 체인에서 마지막
PLL의 성능(전단에서 발생한 누적성 지터를 감소시키는 성능)과 관계있다. 시간축
오차는 전단에서 (전단의 지터 상쇄능력까지 포함하여) 생겨난 지터를 마지막 단인
D/A에서 얼마나 보상해줄 수 있느냐에 달려 있는 것이다.

 이 경우 녹음시에 3개의 PLL(Phase Locked Loops)이 체인 속에 들어가 있다.
1개는 FCN-1에, 1개는 레코더에, 1개는 D/A 변환기에 있으며 각각의 PLL은 각기
고유의 특성을 갖고 있다. 우수한 PLL들은 대부분 지터를 감소시킬 수 있지만
그렇지 않은 것들은 많은 지터를 갖게 된다.

 재생시에는 재생 데크와 D/A의 디지틀 체인에서 PLL이 단 1개만 있기 때문에
지터가 훨씬 덜하게 될 것이다. 다시 말하자면 재생시의 음질은 레코딩시의
모니터링 음질보다 더 좋다는 것이다.


지터와 A/D 변환기
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 A/D 변환기는 지터에 민감하게 영향받는 디지틀 오디오 부품의 한가지로 특히
word 길이가 길 경우(예를 들면 20비트) 민감하다. A/D 변환기를 구동하는
마스터 클럭은 매우 안정되어야만 한다. 마스터 클럭에 지터가 끼이게 되면
A/D 변환기는 복구 불가능한 왜곡이나 체인의 다음 단에서 제거할 수 없는
잡음을 유발시킨다.

 A/D는 내부동기 또는 외부동기에 의해 작동하게 된다. 내부동기의 경우 A/D는
주(master)수정발진자에 의해 구동되지만 외부동기의 경우는 수정 발진자의
클럭보다 훨씬 지터를 많이 갖고 있는 PLL에 의해 마스터 클럭이 구동된다.

 이것이 바로 가능한 내부 클럭을 갖는 A/D 변환기를 사용할 것을 권하는 이유다.
비디오라던가 멀티채널을 위해 다른 A/D에 변환에 A/D 변환을 동기화 시킬
필요가 있다면 외부 동기를 할 수 밖에 없겠지만, 그런 경우는 최대한 안정된
외부 소스를 쓰고 A/D가 극도로 안정된 PLL을 쓰고 있는지 신경써야 할 것이다.


지터와 DSP베이스의 프로세서
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 대부분의 DSP(Digital Signal Processing)베이스의 소프트웨어는 'state machine'
처럼 동작한다. 달리 말하면 샘플과 샘플에 의한 출력 결과는 입력 샘플들의
수치값 목록만 있으면 완전히 예측 가능하다는 뜻이다. 클럭 신호의 균일성은
출력 데이터에는 아무런 영향을 미치지 않는다. 만일 시스템의 PLL이 변화를
따라간다면 클럭은 빨라지거나 느려질 수 있지만 어쨌거나 데이터 결과는 같은
데이터가 기록된다.

(역주:state machine이란 컴퓨터 공학 용어인데 기계가 현재와 과거의 상태를
기억하고 그에 따라 미래의 상태가 결정되는 종류의 기계를 말합니다.
컴퓨터에 쓰이는 CPU도 대표적인 state machine이며, 입력 데이터만 동일하면
계산을 아침에 돌리던 저녁에 돌리던, 펜티엄3 1GHz를 쓰던, 500MHz를 쓰던
계산 결과는 같습니다.)

 state 베이스의 DSP 프로세싱의 예외에는 비동기 샘플링 레이트 변환기가 있다.
이런 장치는 state machine이 아니며, 입력신호에서의 지터는 출력 데이터 변수로 하는 타입의 DSP 처리도 생각할수 있겠으나, 이런 것은 너무
드문 것으로 통상적인 DSP 처리(이득 변환, 평준화, 압축 등)는 모두
state machine이라고 생각할 수 있다.

 그러므로, 데이터의 완결성이 관심 대상인 한, 지터가 있는 디지틀
장치들을 체인으로 사용하는 것에는 아무런 문제가 없다고 말할 수 있다


왜 컴퓨터에 꽂는 카드들은 지터가 심한가? 그리고 내 작업에 영향을 주는가?
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 컴퓨터에 쓰는 오디오 카드들의 대부분은 지터가 상당히 심해서, 그것으로
청취를 해보면 여러가지 경험을 할 수 있다. 컴퓨터용 카드는 접지 문제,
지저분한 전원 신호, 컴퓨터 메인 보드의 클럭 신호의 영향등으로 인해 깨끗한
클럭 신호를 갖도록 하는 것이 무척 어렵다. 실제로는 프로세서 자체의 문제가
아니라 그 입력에서 지터가 끼인 PLL이 관련된 문제인데, 청취자는 특정 디지틀
신호 처리 프로세서(DSP)가 임장감과 해상력을 감소시키는 등의 증상을 가져
온다고 결론짓기 쉽다.

 따라서 DSP프로세서의 음향특성에 대한 중요한 판단은 낮은 지터 환경하에서
이루어져야 한다. 낮은 지터 환경이란 신호 체인에 걸쳐 (특히 D/A 변환기의
앞단에) 고정도의 지터 감소 유닛을 설치하는 것을 말한다. 소닉 솔루션社의
신형 USP 시스템은 잘 설계된 외부 입출력 박스로부터 클럭이 분리되어 있기
때문에 매우 낮은 지터를 보여준다.

(역주: USP를 제가 UPS로 잘못 읽어서 처음에는 무정전 전원공급장치
       (Uninterruptible Power Supply System)로 번역했었는데 알고보니
       USP는 상품명이더군요. 소닉 솔루션사에서 USP(UltraSonic Processor)
       라는 이름으로 내놓은 PC용 오디오 카드로 16채널 디지틀 I/O, 30채널
       재생, 실시간 이퀄라이저, 믹싱 등을 지원한다고 합니다.)


지터와 디지틀 복제 - 열쇠는 전송이 아니라 재생에 있다.
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 널리 알려진 많은 장비들이 출력단에서 큰 지터를 갖고 있다. 특히 디지틀
오디오 테입(DAT) 기기들이 그렇다. 그러나 대부분의 디지틀-to-디지틀 전송에서
지터는 최종 결과물에 거의 무관한 것 같다. 나는 '같다'는 표현을 썼는데,
신중한 과학자는 언제나 경험적인 증거에 대해 의심의 여지를 남겨두며, 나는
특정 증거를 귀로 확인했기 때문이다. (뒤에 더 말하겠다.) 우리가 우수한 측정
장비를 사용하여 지터를 측정하고 결과적인 소리와 지터를 관련지을 수 있게 될
때 까지는 의심해볼 여지를 남겨둘 것이다.

 DAT 레코더로부터 음악을 재생할 때는 보통 녹음할 때보다 지터가 적기 때문에
소리가 더 좋게 된다. (역주:앞서 설명이 나온 바 있습니다.) 기억해둘 것은, DAT
기기로 재생하는 경우는 내부의 수정 발진자에 의해 클럭이 고정된 버퍼 메모리
(RAM)로부터 데이터가 나온다는 점이다. 반면 DAT 기기로 (디지틀 출력을 받아)
녹음하는 경우는 (상태적으로 지터가 많은) PLL에 의해 클럭이 동작한다.

 이상에서 말한대로면 데이터는 테이프에 정확히 기록이 되지만 시간 축에 지터가
끼어든다. 하지만 그럼에도 불구하고 시간축 오차(지터)는 재생시에 무관하게
된다. 왜냐면 DAT기기에 의해 데이터들이 재클럭(reclocked)되기 때문이다.

 나는 거듭되는 디지틀 복제에 의해 지터가 누적된다는 증거를 발견하지 못했다.
실제로 DAT를 마스터로 하여 만들어진 컴팩트 디스크(CD)는 보통 DAT보다 소리가
더 좋았고 이는 CD가 보통 DAT보다 안정적인 재생상태를 유지하기 때문이다.
복사본이 원본보다 음질이 더 좋다고 하는 것은 아무래도 믿기 어려운 사실이지만,
이것이 '디지틀 오디오'라 불리는 해괴한 현상을 이해하는 열쇠가 된다.

 원본의 소리와 복제본의 소리가 다르다는 말을 듣게 되면 좀 맥빠질런지도
모르겠다. 그래서 나는 몇가지 시험을 해서 지터가 누적되는지 아닌지를 알아봤다.
이를 통해 나는 대부분의 조건에서 지터는 다세대 복제에 의해 누적되지 않으며,
지터가 끼인 소스를 저장 매체에 기록하는 것은 지터를 없애는 결과를 가져온다는
사실을 그럭저럭 만족스럽게 증명했다고 생각한다.

 다음의 두가지가 내가 시행했던 테스트이다.
(실제 시행했던 시험은 훨씬 다양했다.)

 테스트1. Chesky 레코드社의 오디오 테스트용 씨디의 1세대 복제와 99세대 복제
(역주:복제의 복제의 복제...를 99번 한 것을 말합니다.)를 만들었다. 만일 지터가
누적된다면 99세대 복제는 꽤 나빠지지 않겠는가? 대부분의 사람들은 둘의 차이를
분간하지 못했다. 물론 차이가 존재함을 의심할 여지는 있긴 하지만 반론을
제기하기는 힘들 것이다.

 테스트2. 나는 특별 제작한 클럭 발생기를 만들어서 DAT 기기에 장착했다.
목적은 DAT기기가 지터가 끼인 소스 신호에 클럭을 고정시키지 못게 하여
클럭에 지터를 증가시키는 것에 있다. 녹음시에 D/A 변환기로부터 나오는
소리는 완전히 찌그려져서 도무지 들을 수 없을 지경이었다. 그러나 녹음한
것을 재생시키자, 전혀 찌그러짐 없는 소리가 재생되었던 것이다.

 기록 매체로부터 디지틀 데이터를 읽어들이고 저장하는 지터를 효과적으로
없앤다는 잘 알려진 디지틀 '원리'를 이 두가지 테스트로 검증했다고 할 수 있다.


 하드 디스크에 WAV파일을 뜨면 소리가 망가지나?
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 지터가 끼인 소스를 하드 디스크에 WAV파일로 뜨고 나중에 하드에서
CD 레코더로 CD를 굽는다고 치자. 결과물에도 지터가 있을 것인가?
나 개인적인 경험상으로는 결과물에서는 지터가 사라진다는 결론에
도달했다. 많은 경우에서 CD-R로 만들어진 최종본(복제본)이 소스보다
소리가 좋았다! 마치 하드 디스크에서 바로 재생하는 것처럼 말이다!

 나는 이것으로 '질이 떨어지는' 소스를 듣고 있었다는 좌절스런
사실을 인정하지 않을 수 없으며, 이것들이 어떤 소리가 될런지는
최종CDR(복제본)을 재생해보기 전에 실제 알 수는 없다.
 
 내가 한 모든 테스트는 동일한 D->A 변환기를 통해 디지틀 도메인社의
기기로 시행했으며, D->A 변환기 앞단에 매우 강력한 지터 감소기를
달았음을 언급해둔다. 놀랍게도, 그럼에도 불구하고 여전히 소스의 품질에
따른 소리의 변화를 들을 수 있었다. (소스가 하드디스크냐, CD-R이냐,
20비트 테이프냐, DAT냐에 따라서) 귀는 정말 믿을 수 없을 정도로
강력한 지터 검출기인 것이다!


퀴즈: 녹음시에 2대의 DAT 기기를 체인으로 물려서 써도 괜찮은가?
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답 :  녹음시에는 지터 증가로 인한 다소간의 해상도 감소를 느끼게 되지만
     체인에서 지터 누적은 재생시에 영향을 주지 않는다. 그러나 여러
     기기들을 체인으로 연결할 때에는 안전하게 분배증폭기(FCN-1같은)를
     사용하길 권한다. 왜냐면 한쪽의 기기나 케이블에 이상이 발생하면
     다른 쪽 기기에도 영향을 주기 때문이다.


컴팩트 디스크(CD)는 지터를 갖는가?
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 내가 이 일을 시작했을 때만해도 나는 동일한 데이터를 담고 있는 것이 검증된
CD들 사이에 음질차이가 있다는 것에 회의적이었다. 그러나 일이 끝났을 때,
나는 지터가 끼인 CD와 덜 끼인 CD간의 미묘한(그러나 중요한) 차이를 들을 수
있게 되었다. 이 일을 처음 시작하게 만든 것은, CD-R 마스터에 비해 그것을
프레싱한 CD가 임장감, 해상력, 음색의 순수함 등에서 떨어지는 것을 자주
본 뒤였다. 1만~5만 달러나 나가는 시스템을 갖고 있는 음악가인 고객이 내게
와서는 기존의 과학 이론상으로는 있을 수가 없는, 그 음질 차이에 불평했었다.

 하지만 당신이 지터 현상에 면밀하게 들여다볼수록, 아주 사소한 지터를
느낄 수 있다는 것을 더욱 깨닫게 된다. 설령 모든 CDP에 FIFO (역주:first-in,
first out. 먼저 들어온 데이터가 먼저 빠져나가는 구조. 즉 여기서는 버퍼
메모리를 말한다)가 달려 있더라도 말이다.

 다른 종류의 기계를 사용하여 레코딩된 CD-R은 내 귀에 다르게 들린다.
AES-EBU 인터페이스의 CD레코더(역주:즉, 컴퓨터 없이 혼자 독립적으로
동작하는 레코더)는 SCSI인터페이스를 사용한 CD레코더 (역주:즉 컴퓨터에
물려서 쓰는 레코더)보다 저열한 결과를 들려줬다.

 SCSI 베이스의 레코더에서는 마스터 클럭에 수정 발진자를 쓴다는 것을
알게 된다면 이것이 이해가 갈 것이다. 버퍼가 바닥날려고 하면 이런
종류의 레코더는 SCSI 버스를 통해 컴퓨터에 데이터를 요청하여 공급받는다.
반면에 독립형(stand-alone) CD레코더는 DAT기기랑 똑같이 동작한다.
마스터 클럭은 AES/EBU 신호에 포함되어있는 지터가 끼인 클럭 신호에
좌지우지된다. 제 아무리 레코더의 PLL이 지터를 제거하더라도, 제대로
설계된 수정 발진자 클럭을 당할 수는 없는 것이다.

 또한 나는 4배속 레코딩한 것이 2배속 레코딩한 것 보다, 그리고 2배속 레코딩
한 것은 1배속 레코딩한 것 보다 음질이 떨어지는 것을 경험해왔다.


지터가 끼인 소스 사운드를 CD로 만들면 깨끗한 소스로 CD를 만든 것 보다 못할까?
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 나는 그렇게 생각하지 않는다. 복제본의 품질은 전적으로 클러킹과 전송에 관련된
기계구조에 달려있다고 본다. 이 질문에 대해서는 보다 깊은 연구가 이루어져야
할 것 같다.

 Sony Music의 David Smith씨는 CD플레이어, CD레코더, 유리 마스터링 기기의
지터에 있어 전원 공급 장치가 중요하다는 것을 처음으로 내게 지적해 주었다.
물론 FIFO(역주:버퍼)가 지터를 제거해주기는 하지만, 적절하게 수행되지는
않는 것 같아보인다. David씨의 이론에 따르면 FIFO 출력에 있는 수정 발진자는
FIFO의 입력에과 같은 전력 공급장치를 사용하기 때문에 FIFO에 들어가는
입력에서의 부하 변화가 전력공급기를 통해 극히 미세하게 FIFO의 출력으로
전달된다고 한다.

 작은 지터라 할지라도 귀로 감지가 되는 것을 생각해본다면, 중요 부품을
지터로부터 효과적으로 차단하는 전원공급/접지 시스템을 설계한다는 것은
무척 어려운 일이다. 수정 발진자와 PLL은 독립된 전원 공급기로부터 전원을
받아야 한다.

 연구해야할 많은 것들이 아직 남아있다. 어려움중 한가지는 대단히 작은 지터를
측정할 수 있는 계측 장비를 찾는 것이다. 이런 지터를 측정하여 그것이 소리에
미치는 영향을 관련시킬 수 있을 때 까지는 오로지 <귀>가 최종판단의 잣대이다.
지터를 죽일 수 있는 효과적인 설계를 훼방놓는 또하나의 장애물은, <들으려 들지
않는 엔지니어>이다.

 David Smith는 또한 재클러킹 장치를 유리 마스터링 장비(역주:지극히 오차가
적은, 매우 높은 편평도를 가진 유리판에 감광 물질을 코팅하고 레이저로 요철을
기록하는, CD 마스터링 장비를 말합니다.)에 삽입함으로 해서 CD프레싱때 음질을
현저히 향상시킬 수 있음을 발견했다. 당연히 이런 질문이 나올 것이다. 만일
우수한 재클러킹 장치를 신호가 유리 마스터링 장비로 전달되는 끝단에 부착
한다면, 1630(역주:전문 녹음용 디지틀 테이프 장치의 일종을 말합니다.)의
시제품에 사용될, 전단의 소스에 있던 지터들을 없앨 수 있을까?
아직 단정지을 수는 없다!

 나는 많은 눈가리개 테스트(blind test)에 참가하여 jitter가 발생한
소스로부터 프레스된 CD와 jitter가 덜 발생한 소스로부터 프레스된
CD보다 음질이 떨어짐을 알 수 있었다.
 
 그 중 한 테스트에서는, CD공장에서 여러개의 테스트용 CD에 간단히 A와 B로만
표시하고 외부인은 A와 B 표시외에는 다른 어떤 것도 알려주지 않은 것이 있었다.
모든 청취자는 A라고 표시된 CD를 선호했고, 이 A는 원래의 마스터에 가까운 것
이었으며 소리가 B보다 뛰어났다. A는 PCM-1630의 유리 마스터된 놈이었고,
B는 CD-R에서 마스터된 것이었다.

 CD 생산 설비에 대한 주목 -- 지터 문제의 새로운 해결책이 SONY로부터 나왔다.
음악쪽 고객들의 계속되는 압력에 따라 지터가 정말로 문제가 된다는 것을 깨닫고
소니는 유리 마스터링의 품질을 개선하기로 결정했다. 그 결과로 새로운 시스템은
<The Ultimate Cutter>라고 불려지게 되었다.

 그 시스템은 약 10만 달러 정도면 어떤 CD 생산 설비의 유리 마스터링
시스템으로든 개장(改裝)될 수 있으며, 2기가 바이트 분량의 플래쉬 램과
대단히 안정된 클럭을 갖추고 있다. 1630을 사용한 기존 시스템의 기계적인
불균일성과 클럭간의 중복 간섭을 없애기 위해 설계되었다.

 우선, 데이터는 CD마스터로부터 커터(cutter)의 램으로 흘러들어간다.
그리고 모든 간섭을 일으킬 소지가 있는 소스들은 차단되며 유리 마스터링
기계가 램으로부터 나오는 데이터를 안정된 클럭에 따라 기록한다. 이 시스템은
현재 테스트중에 있으며 그 결과를 듣을 날을 고대하고 있다.


체인에서 지터는 없애거나 줄일 수 있는가?
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 대답은 다행스럽게도 <예>이다. 지터 감소 회로를 갖춘, 개량된 몇가지 D/A
변환기가 이미 소비자들에게 선보였다. 그 중 일부는 주파수 제어 수정 발진자를
사용하여 소스의 각 신호 변위를 평준화하고 있다. 요점만 말하자면, D/A 변환기를
구동하는 클럭이 안정된 수정 발진자가 되었다는 뜻으로, 소스에 들어있는
피코초(10의 12제곱 분의 1초)나 나노초(10의 9제곱 분의 1초) 정도의 지터를
없앨 수 있다. 아마도 체인의 끝단에서는 여러 개의 PLL을 거치고 난 뒤이기
때문에 이는 레코딩 중에 디지틀 오디오를 평가하려는 전문가들에게 특?인 지터 억제 회로가 부착될 것이다.


괜찮은 지터와 나쁜 지터
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 지터의 크기는 규정된 시간 간격에서 얼마나 많이 벗어났는가로 정의된다.
원래 A/D, D/A 변환기에서 혀용되는 지터는 100~200 피코초로 추산되는데,
오버샘플링 변환기가 연구되면서 10피코초 이하의 지터가 바람직하다는
것이 밝혀졌다.

(역주: 오버샘플링은 보간법(interpolation)을 사용하여 샘플간에 추가적인
데이터를 삽입하여 샘플링 주파수를 올린 것과 같은 효과를 내는 기법으로,
디지틀 파형의 형상을 보다 부드럽게 하고, zero-cross-distortion을 억제하며
주파수를 올림으로 해서 저역통과필터(Low Pass Filter)의 설계를 보다 간단하게
하려는 여러가지 목적을 갖고 있습니다.)

 D/A 변환기에 있어서 지터의 양은 지터의 종류보다 덜 중요하다. 어떤 종류의
지터는 다른 종류의 지터보다 더 쉽게 귀에 들린다. (반복해 말하지만 지터는
디지틀-to-디지틀 복제에서는 소리에 영향을 주지 않는다. 재생 체인에서
D/A 변환기에 영향을 주는 것이다.)

지터에는 3가지 종류가 있다.

1 - 시간 축상의 변위 (주기적이다.)
2 - 무작위 변위 (비간섭성(incoherent)을 띤다. 화이트 노이즈 등)
3 - 디지틀 오디오 신호에 관련된 변위

지터는 이 세가지의 조합으로 나타난다.

 위의 #1에서 말한 주기적인 시간축의 흔들림(periodic fluctuations)은
낮은 레벨에서 의사(擬似)음으로 나타난다. 이는 자연스런 감쇄를
방해하여 재생시의 다이나믹 레인지를 제약하게 된다. 이런 종류의
지터는 클럭 누출로 인해 발생한다. 아날로그 레코더의 플러터(flutter)와
유사하다.

(역주: 아날로그 레코드 판이나 아날로그 녹음 테이프의 회전수가 완벽하게
균일하지 못하고 일정한 주기로 약간 빨라졌다 약간 느려졌다를 반복할 때
재생음은 와-우-와-우- 하는 듯한 소리가 나게 되며, 이런 것을 플러터라고
합니다. 이런 플러터의 정도가 작아야 - 즉 회전수가 균일하게 나와야 좋은
기계입니다.)

 한편 가우시안(Gaussian)이나 무작위(random) 지터(위의 #2의 경우로,
클럭이 정규 분포를 따르는 확률변수일 때 잘 설계된 PLL에서 흔히
나타난다.)은 귀로 가장 알아차리기 힘든 타입이다. 고주파 대역의 잠품이
낮은 레벨에서의 작은 hiss 노이즈로 깔리게 되며 들리기도 하고 들리지
않기도 한다. 때때로 이 타입의 지터는 소리에 베일(veil)을 깔기도 하는데
D/A 변환기에 적절한 재클러킹 회로를 달아서 없애버릴 수 있다.

 끝으로, 디지틀 오디오 신호에 따른 타이밍 변화이다. (위에서 #3번)
이는 혼변조왜곡(intermodulation distortion) 같은 효과를 가져오며
소리가 무척 지저분하게 되어버린다.

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More to Come:

Jitter bibliography and credits.
Clarifications of some apparent contradictions in the above essay.
Our letters section currently covers reader letters
and some answers to these questions:
Digital Patchbays, Good or Bad?
What does "better sound"mean in the context of jitter?
Why do CDRs show jitter differences while DATs do not?

While you're waiting for "The Jitter Bible", I urge you to listen,
listen, listen, and see if you hear the problems of jitter in your
audio systems, where and when they seem to occur.


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*마지막으로 간단히 정리하면 시디의 보정기술은 상당히 신뢰할만하고 데이터 자체는 거의 무결하나 음질은 저하된다기 보다는 약간 달라질 순 있다는 정도.