[전문칼럼]디지털 기기의 고주파 노이즈가 음질에 미치는 영향 분석

한창원 2018-07-04 12:11
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디지털 소스기기는 크게 CD와 컴퓨터 스트리밍으로 분류할 수 있습니다. 컴퓨터 스트리밍은 USB를 이용한 USB-DAC와 네트워크를 이용한 네트워크 플레이로 분류됩니다. 이번 글은 컴퓨터 스트리밍에서 고주파 노이즈가 주는 영향을 알아보는 글입니다.

 

하드웨어적 스펙으로 보면 CD보다 컴퓨터 스트리밍이 여러모로 낫습니다. CD 트랜스포트 장치보다 컴퓨터 HDD나 SSD가 에러없는 더 정확한 정보를 읽어내고, 고성능 CPU를 채용한 컴퓨터는 훨씬 더 많은 정보를 처리합니다. 상식적으로 보면 컴퓨터 스트리밍이 더 나은 음질을 들려주어야 합니다. 하지만 컴퓨터 스트리밍으로 넘어오면서 더 편리해지고 최신기술이 접목되었지만, 어떻게 된 것인지 음질은 더 퇴보하고 말았습니다.

 

CD와 컴퓨터 스트리밍을 같이 하신 분들의 의견을 종합해보면 대부분 CD의 음질을 더 선호합니다. 컴퓨터 스트리밍이 해상력은 더 좋지만 왠지 피곤하고 음악적으로 들리지 않는다는 것이 가장 큰 이유입니다. 즉, CD가 음악성이 더 좋다는 것입니다. 컴퓨터 스트리밍이 음악적으로 들리지 않는 이유는 고주파 노이즈 때문입니다.

 

 

컴퓨터 및 네트워크 장비(공유기)의 고주파 노이즈

 

컴퓨터 스트리밍을 위해서는 반드시 컴퓨터가 필요합니다. 하지만 오디오의 관점에서 보면 컴퓨터는 거대한 고주파노이즈 발진기입니다. 고성능 CPU, SMPS 전원부, 냉각팬용 모터 등 오디오에 안좋은 모든 것들을 모아놨다 해도 과언이 아닙니다.

 

 

일반 PC의 노이즈 발생

 

노트북 PC의 노이즈 발생

 

 

저렇게 발생한 고주파 노이즈는 외부포트(USB, LAN)을 통해 DAC로 전이되게 되며, 전원코드를 통해서도 무방비로 방출되며 연결된 다른 오디오 기기에 악영향을 끼치게 됩니다. 아래 이미지들은 컴퓨터에서 발생하는 각종 노이즈를 오실로스코프로 측정한 것입니다.

 

 

컴퓨터의 각종 노이즈 측정

 

일반적인 PC상에서 USB, 네트워크(LAN) 단자로 방출되는 노이즈 측정

 

위의 오실로스코프는 PC에서 방출되는 고주파 노이즈를 측정한 것입니다. 클럭노이즈, SMPS 노이즈 등 각종 고주파 노이즈가 복합적으로 방출되고 있습니다. 저런 노이즈가 일반 컴퓨터 작동에서는 전혀 문제가 안되지만 오디오로 저 노이즈가 전이되면서 심각한 음질적 해약을 끼치게되는 것입니다.

 

 

 

SMPS 전원부 노이즈

 

SMPS(Switched Mode Power Supply)는 스위칭(On/Off)을 통해 전압을 조절하는 전원부입니다. 위의 그래프처럼 저런 간헐적인 노이즈가 다양한 패턴과 주기로 나타나며 오디오에 커다란 노이즈를 전달하게 됩니다. 특히 SMPS는 고주파 노이즈는 물론 다량의 지터까지 발생시켜 컴퓨터 스트리밍에 가장 안좋은 영향을 미치게 됩니다. 4만원짜리 공유기가 1,000만원짜리 하이엔드 오디오용 전원케이블을 무용지물로 만들어 버립니다.

 

 

CD와 컴퓨터 스트리밍(USB, LAN) 전송방식 비교

 

일반적으로 디지털의 노이즈는 “지터”만을 생각하게 되는데, 각종 기기(PC, NAS, 공유기, TV 등)에서 발생하는 고주파 노이즈는 디지털 신호에만 영향을 끼치는 것이 아니라 아날로그 신호에도 큰 영향을 미치게 됩니다. 도체인 디지털 케이블(USB케이블, LAN케이블)도 아날로그 전기 신호로 디지털 신호를 전송합니다. 그 아날로그 고주파 노이즈가 음질에 심각한 악영향을 끼치게 되는 것입니다.

 

그럼 여기서 CD와 컴퓨터 스트리밍의 데이터 전송방식을 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

CD는 디지털 전송을 SPDIF(Sony Philips Digital Interconnect Format) 방식을 씁니다. 최대 전송률은 1,535 kbps 입니다. CD는 트랜스포트와 DAC가 전용선(SPDIF)에 연결되어 연속된 신호로 전송됩니다. 단독으로 연결되어 외부 간섭이 거의 없으며, 아날로그 노이즈가 큰 폭으로 주기적으로 발생하여 사람의 귀는 같은 자극에 무감각해지기 때문에 거부감을 주지 않습니다. 그러므로 CD에서 아날로그 노이즈는 음악성을 크게 해치지 않게 됩니다.

 

그에 비해 컴퓨터 스트리밍(USB, Ethernet 네트워크 플레이)는 공용 네트워크망을 사용합니다. 전송속도도 USB 2.0은 초당 480 Mbps이며 Giga LAN은 1 Gbps까지 초고속 통신을 합니다. 그 공용망에 음원 신호는 아주 작은 사이즈로 쪼개져서 전송되게 됩니다. USB 2.0은 64 bytes 패킷으로 나뉘어서 전송되며, Ethernet은 1,500 bytes로 나뉘어서 패킷 사이즈가 계속 변화하며 전송됩니다.

 


 

자료제공 : 웨이버사 시스템즈

 

 

위의 그림에서 보듯이 음악신호는 연속적으로 전송되는 것이 아니라 중간 중간 잠깐씩 전송되어 DAC에서 여러번 나누어 전송받은 신호를 하나로 모으게 되는 방식입니다. USB의 경우 1초 동안의 음악신호를 2,700번 이상 나뉘어서 전송받게 되며 그 신호들의 시작과 끝점에 “Electrical Impact(전기적 충격)”에 의해 노이즈가 발생되며, 이 노이즈는 DAC의 아날로그단에 그대로 영향을 끼치게되는 것입니다. 부연 설명을 하면, 데이터가 들어가는 순간 반도체들이 일제히 작동을 하며 순간적으로 전기를 많이 소모하게되어 그것이 노이즈로 나타난다는 것입니다. 그 결과 크고작은 고주파 노이즈가 간헐적, 지속적으로 디지털신호 사이에 불규칙하게 유입이되며 음을 딱딱하고 거칠게 만들고, 음악적 미세한 강약, 떨림 등의 음을 헤쳐버리게 만듭니다.

 
 

고주파 노이즈의 제거

 

2010년 경부터 본격적으로 USB-DAC와 네트워크 플레이어가 출시되며 오디오 소스기기에 본격적인 컴퓨터 스트리밍이 시작되었습니다. 당시에 CD플레이어부터 디지털 소스기기의 뛰어난 기술력을 가진 독일 린데만 사에서도 소형 USB-DAC가 출시되었습니다. 저렴한 가격에 뛰어난 음질로 많은 인기를 얻었던 제품입니다. 이 USB-DAC의 기본 전원부는 SMPS 어댑터입니다. 하지만, 린데만 사에서 전원 어댑터를 리니어 전원으로하면 소리가 좋아진다고 하여 리니어 전원부로 바꾸니 음질에 많은 향상이 있었습니다.


 

그때부터 디지털 스트리밍과 노이즈에 대하여 관심을 갖고 10개가 넘는 허브를 구입하여 메이커별로 테스트를 해보는 등 다양한 시도를 해보았던 기억이 있습니다. 그리고, 2014년도에 컴퓨터에서 발생하는 노이즈를 차단하는 BOP(Battery Of Power)라는 이름의 리튬이온 전원장치를 개발하였습니다. 그리고 2015년도부터 웨이버사에서 W Smarthub라는 리튬이온 배터리 전원부로 네트워크에서 전이되는 노이즈를 차단하는 노이즈 프리 허브를 세계 최초로 개발하게 되었습니다.

 

 

 

BOP와 W Smarthub는 컴퓨터 및 네트워크 장비에서 발생하는 고주파 노이즈를 제거하여 주어 뛰어난 음질개선을 가져다 주었습니다. 아직까지도 해외에 이런 유사한 제품이 나오고 있지 않을 정도로 한국에서는 하이파이클럽과 웨이버사 시스템즈에서 컴퓨터의 고주파 노이즈에 대한 연구로 그것에 대한 해결책을 제시하여 왔습니다.

 

 

 

BOP, W Smarthub 등을 이용하여 노이즈를 제거(차단)한 후 오실로스코프

 

 

위의 그래프는 리튬이온 배터리를 이용한 BOP, 웨이버사 W Smarthub 등을 통해서 노이즈를 제거한 모습입니다. 아주 깨끗한 전기가 만들어졌습니다. 리튬이온 배터리는 자체 노이즈 발생도 없지만, 매우 낮은 극저 임피던스를 갖고있기 때문에 전기신호에 섞여있는 고주파 노이즈를 모두 제거(흡수)해버리는 탁월한 능력을 발휘합니다.

 

동영상으로 확인해보도록 하겠습니다. 웨이버사 W Smarthub와 BOP의 컴퓨터 노이즈 제거 실험입니다.

 

 

 

리튬이온 전원부의 경우 매우 깨끗한 전기를 만들어내고, 순간적인 전기공급 능력이 일반 전원에 비해 매우 탁월하기 때문에 아주 품질 좋은 전기를 생산한다 할 수 있습니다. 배터리를 채용한 테슬라 전기자동차나 전동 드릴을 생각하시면 이해가 빠를 것입니다. 또한 리튬이온 배터리의 가장 큰 장점은 임피던스가 매우 낮아(일반 트랜스포머 대비 50 ~ 100만배) 전기신호 상에 유입되는 노이즈를 모두 제거해버리는 탁월한 능력을 오디오 시스템에 발휘하게 됩니다. 그러므로 낮은 전기를 소모하는 DAC나 네트워크 장비 등에 사용하는데 더 없이 좋은 솔루션이 됩니다.

 

이제 해외 메이커들도 컴퓨터에서 발생하는 노이즈에 대한 심각성을 인식하기 시작했습니다. 2018년 뮌헨 오디오쇼에서 컴퓨터 스트리밍의 노이즈와 관련된 제품이 출시되기 시작했다는 것을 확인할 수 있었습니다. 아래는 독일의 유명 진공관 앰프 제조사인 Octave사에서 새롭게 출시한 Filter 3-P라는 컴퓨터 스트리밍 노이즈 제거장치를 설명한 그림입니다.

 

 

 

 

컴퓨터 장비가 오디오에 영향을 미치는 것을 그림으로 설명한 Octave Filter 3-P

 

 

5년 전부터 저희 하이파이클럽에서 문제를 삼아왔던 것과 거의 같은 이미지를 제시하며, 컴퓨터 및 라우터에서 발생한 노이즈를 DAC와 프리사이에서 제거한다는 제품입니다. 옥타브사는 원래 1970년대부터 의료용 기기에 들어가는 트랜스포머를 제조하는 회사로 트랜스 제조에 일가견이 있는 회사입니다. 이제 곧 출시가 된다고 하는데 매우 기대가 되는 제품입니다.

 

 

프로토콜 ( Protocol )

 

컴퓨터 스트리밍에서 음질에 영향을 주는 것은 H/W적인 것과 S/W적인 요소가 있습니다. H/W적으로는 컴퓨터 및 네트워크 장비에서 발생하는 고주파 노이즈가 가장 큰 영향을 주며, S/W적인 것은 프로토콜의 문제라 할 수 있습니다. 컴퓨터 스트리밍에 가장 큰 문제는 USB-DAC나 네트워크 플레이어가 오디오 전용으로 개발된 것이 아니라는 것입니다. 컴퓨터라는 하드웨어적 인프라를 응용하여 억지로 끼워맞추기 식으로 만들어진 것에 문제가 발생하게 됩니다.

 

USB 2.0에서는 UAC 2.0이라는 Async 방식의 음원 전송 방식이 나왔고, TCP/IP 기반의 네트워크에서는 DLNA(Digital Living Network Alliance)라는 통신표준을 사용합니다. USB나 TCP/IP 네트워크의 문제점은 모두 오디오용으로 개발된 것이 아니라 컴퓨터 통신표준이라는 것입니다.

 

DLNA는 삼성전자, 마이크로 소프트 등에서 애플사의 Airplay에 대응하기 위해 만든 가전제품 통신규약입니다. 랜덤이며 이벤트를 관리하는 프로토콜입니다. IoT의 전등을 켜고 끄거나, 스마트폰의 동영상을 TV로 볼 수 있는 등을 관장하는 프로토콜입니다.

 

하지만 문제는 음악은 매우 정교하게 연속되는 신호이여야 한다는 것입니다. UAC 2.0이나 DLNA 전송방식은 상식적으로 생각해보아도 좋지 않은 방법입니다. 그리고 거기에는 고주파 노이즈라는 예상하지 못한(일반 메이커에서는 신경쓰지 않은) 복병이 나타난 것입니다. 그러한 노이즈가 일반 컴퓨터 작동에는 아무 문제가 되지 않지만 아주 미세한 신호로 음악을 듣는 오디오에는 매우 큰 영향을 끼친다는 것입니다.

 

 

없어진 공기를 찾아라

 

오디오 음질 평가 단어 중에 공기감(Airy)란 용어가 있습니다. 얼마나 공기감 가득한 무대를 재현해내느냐의 평가입니다. 요즘 가수들에게 “공기 반, 소리 반”으로 노래하라 요구하는 것은 오디오 시스템에서 “공기"가 사라졌기 때문입니다. 과거의 가수들의 노래를 들어보면 요즘 가수들처럼 공기를 섞은 창법으로 노래하는 가수는 없습니다. 마리아 칼라스, 루치아노 파바로티 등 유명 성악가는 물론, 빌리 할리데이, 조용필, 김광석 등 유명 가수들이 공기를 섞어 노래하지 않았습니다.

 

김광석 이등병의 편지 라이브

https://www.youtube.com/watch?v=JMkl1NZ1Zjk

 

걸그룹 “혜나"의 이등병의 편지

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

 

위 동영상을 비교해보면 과거 김광석은 노래하며 공기를 섞어가며 노래하지 않았지만, 요즘 가수들은 공기를 가득 넣어서 노래를 합니다. 그 이유는 디지털로 오면서 오디오에 공기가 없어졌기 때문입니다. 없어진 공기를 찾아야 합니다.

 

 

고주파 노이즈가 음질에 미치는 영향 분석

 

BOP, W Smarthub, W Router 등으로 컴퓨터 스트리밍에서 고주파 노이즈를 제거하면 음질이 개선됩니다. 가장 큰 차이는 “음의 온기"와 “음악성" 입니다. 디지털에서 사라진 공기와 음악의 섬세함, 세세함의 뉘앙스들이 살아납니다. 

 

디테일, 미묘함(Subtlety), 뉘앙스(Nuance), 마이크로 다이내믹스, 배음, 공기감(Airy), 잔향, 앰비언스 등의 단어는 모두 아주 미세한 소리에 해당하는 것들입니다. 너무 작고 미세한 소리들이라 오디오나 특히 디지털 음원에서 쉽게 손상받아 없어지고, 변형되는 것들이라 할 수 있습니다. 저런 작은소리들이 사라지면 음악성이 결여됩니다. 음악이 음악으로 들리지 않고 그냥 소리로 들려집니다.

 

음색

 

과르네리와 스트라디바리 바이올린의 음색 차이는 미묘한 배음구조의 차이입니다. 악기(음악)은 다양한 배음을 갖고 있으며 배음에 의해 음색(Timbre)이 만들어집니다. 음색(Timbre)은 기본음과 배음, 짝수차/홀수차 배음, 대역밸런스(고역, 중역, 저역)에 따라 변하게 됩니다. 하지만 이 중요한 배음정보는 아주 미세한 신호입니다. 그리고 음색(Timbre)은 음량, 피치와 달리 물리량으로 표현할 수 없습니다. 좋은 음질이 과학적으로 증명되지 못하는 이유입니다. 

 

 

사람의 귀, 청각

 

사람의 귀는 음량의 물리적인 크기보다 그 변화의 비율(Logarithm)에 영향을 더 받습니다. 그리고 사람의 귀는 매우 작은 소리와 소리의 변화에 매우 민감하게 반응합니다. 오디오 음질이 측정되려면 아주 작은 소리가 변하는 그 찰라의 순간을 포착할 수 있는 측정기가 필요한데 그러한 측정기는 아직 존재하지 않습니다.

 

 

디지털과 배음

 

컴퓨터 등에서 발생하는 노이즈가 얼마나 발생하는지는 오실로스코프에 측정되었으므로 그 노이즈가 음질에 어떠한 영향을 미치는지 알아봐야 합니다. 디지털에서 고주파 노이즈에 의해 이 아주 작고 미세한 소리인 배음은 손실되고 왜곡되어, 차가워지고 악기 고유 음색 대비가 잘 표현되지 못했습니다. 정보량이 CD보다 많은 컴퓨터 스트리밍에서 고주파 노이즈를 걷어내면 그동안 가려지고 왜곡되었던 음색이 나타나게 되는 것입니다. 그 부분을 찾아보도록 하겠습니다.


그 음질적 차이를 제가 요즘 구현해보고 있는 스펙트럼 아날라이저로 확인 해보겠습니다. 이러한 측정방식은 아마도 지금까지 일반적으로 시도되지 않았던 방법이지만, 각 대역별로 주파수 분포나 배음의 구성 정도를 확인할 수 있으므로 나름 객관적 데이터를 제공할 수 있는 방법중에 하나라 생각합니다.

 

 

스펙트럼 아날라이저 측정방법의 문제

 

제가 시도해보고 있는 스펙트럼 아날라이저를 통한 분석도 매우 제한적인 정보만 볼 수 있습니다. 음색을 절대측정 할 수 없듯이, 스펙트럼 아날라이저 측정방법도 절대측정이 되지 않습니다. 인간의 귀가 민감하게 반응하는 정도를 과학적으로 증명하기에는 너무도 부족하다 할 수 있습니다. 하지만, 주파수 대역 내의 대역별 분포를 보면 대역 밸런스나 음질의 경향을 어느정도 파악 할 수 있고 2차, 3차 배수로 나타다는 배음 정보를 구체적으로 확인해볼 수 있습니다.

 

그리고 스펙트로그램 만으로 알수 있는 것은 없다고 봐야 합니다. 오디오에서 시그널과 노이즈를 구별 못하듯이 스펙트로그램에 나온 결과치에서도 시그널(원음, 배음)과 노이즈가 구분되지 않고 단지 해당 주파수대에 음의 양만 표시되기 때문입니다. 그러나, 귀로 들리는 음질을 기준으로 하여 스펙트로그램에 나타난 데이터가 미세한 음의 정보인지 노이즈인지 파악할 수 있습니다. 즉, 귀로 들리는 음질의 차이를 스펙트로그램으로 설명이 가능하다는 것입니다.

 

몇 가지 까다로운 조건이 있습니다. 먼저 레코딩시 게인이 정확하게 맞아야 합니다. 게인의 미세한 오차에 따라 스펙트로그램의 데이터가 많이 달라지기 때문에, 정확한 측정을 위하여 레코딩시 레벨메터기로 게인을 정확하게 맞추고, 그래도 미세한 오차 부분은 프로그램에서 0.1db 단위로 조정하였습니다. 레코딩시 오차가 0.3dB 이내여야 신뢰할 수 있는 데이터가 나오고, 그래도 안맞는 부분은 0.1 ~ 0.2 dB 정도는 프로그램에서 조정하였습니다.

 

 

 

 

스펙트로그램 보는법에 대해 간략하게 설명합니다. x 축은 시간이며 y축은 20 ~ 22,050 Hz 주파수 대역입니다. 표시되는 데이터는 각 대역별 소리의 크기(Gain)가 색깔로 구분됩니다. 우측의 게인 칼러를 보면 검정색 - 파란색 - 녹색 - 빨간색 - 흰색의 순으로 소리의 크기(Gain)가 색깔로 구분됩니다. 하단의 흰색과 붉은색 부분이 악기의 기음 영역이며 중간부터 상단까지는 악기(음악)의 배음영역이 마치 생선뼈처럼 그려지고 있습니다. 위의 곡은 로시니 "눈물"로 피아노와 첼로의 배음 영역이 명확하게 나타나고 있습니다.

 

 

측정 시스템

 

CDP : Chord Red Reference

DAC : Waversa W DAC3 mk-II

Pre : Waversa V PRE

Power : Waversa V Power ( 300B Monoblock )

Speaker : B&W 802 D3

Cables : Hemingway Creation S

 

네트워크 (노이즈)

공유기 : iptime 2004NS

프로토콜 : DLNA (WAP : 5 단계)

 

네트워크 (노이즈제거)

공유기 : Waversa W Router

프로토콜 : WNDR (WAP : 11단계)

 

* WAP : Waversa Audio Processor 의 약자로 Waversa에서 독자적으로 개발한 디지털 신호 원본 추적 알고리즘을 이야기하며, 단계가 높을수록 더 원본 아날로그 신호에 근접한 시그널을 만들어내는 기술을 이야기합니다.

 

 

미리 말씀드리는 것은 비교 CDP인 코드 레드레퍼런스는 다른 CDP와 비교시 가장 좋은 측정치가 나온 매우 훌륭한 CD플레이어 입니다. 분석된 데이터는 CD와 컴퓨터 스트리밍간의 데이터의 차이이지, CDP와 DAC의 차이가 아님을 분명하게 말씀드립니다.

 

 

CD / 네트워크 (노이즈) / 네트워크 (노이즈 제거) 비교

 

 

 

로시니의 눈물로 세가지(CD, 네트워크-노이즈, 네트워크-노이즈 프리)를 비교해보았습니다. 제법 차이가 많이 납니다. 특히 배음 구조가 많이 변하는 것을 알 수 있습니다. 그럼 저렇게 변하는 것이 원음 신호인지 노이즈인지 판단해야 합니다.

 

 

CD

 

CD는 고역의 배음정보가 심하게 사라짐을 알 수 있습니다. CDP의 정보량, 해상력 부족입니다. 그리고 피아노와 첼로가 연주되는 부분에서 배음정보는 들쭉날쭉으로 불규칙하게 나옵니다. 특히 4,000 Hz 이상 대역에서 정보의 손실이 나타납니다. 10번이 넘게 녹음을 해보아도 결과는 마찬가지였습니다. 전체적으로 CD 특유의 음끝이 뭉뚝하고 뭉치게 들리는 것이 스펙트로그램으로 나타났다 보면 됩니다.

 

 

네트워크 (노이즈)

 

배음정보가 확연히 나타납니다. 네트워크 플레이어가 CD보다 더 많은 정보량과 해상력이 좋은 것입니다. 피아노와 첼로의 배음층이 명확하게 나타납니다. 하지만 네트워크 플레이어에서는 음악적 감성이 살아나지 않습니다. 그 이유를 위 스펙트로그램을 잘 보시면 배음영역에 노이즈로 인해 과도한 콘트라스트가 들어가 있는 것이 확인됩니다. 원본에 있지도 않은 신호들이 포착됩니다. 고주파 노이즈로 인한 변형과 왜곡입니다.

 

저 스펙트로그램 부분은 첼로의 연주시작 부분입니다. 네트워크(노이즈 프리)에 비해 정보량이 많아 보이지만 저 부분은 음의 정보가 아니라 네트워크 노이즈로 보아야 합니다. 귀로 음질을 확인한 결과입니다. 첼로가 연주의 강약 조절을 못하고, 무뚝뚝하게 선율을 타지 못하며 뻣뻣하게 나오며 음악적 감성을 만들어내지 못하고 있습니다.

 

 

CD vs 네트워크(노이즈) Subtract

 

포토샵으로 CD와 네트워크(노이즈)의 스펙트로그램을 Subtract 해서 서로 다른 데이터를 비교해보았습니다. 위의 스펙트로그램은 CD에는 없고 네트워크(노이즈)에만 있는 정보(소리) 들입니다. 기음부는 큰 차이가 없지만 고역에 매우 많은 정보가 있음을 알 수 있습니다. 음악의 신호도 있겠지만 저 대부분은 원래 음악에 없는고주파 노이즈로 보아야 합니다.

 

 

네트워크 (노이즈 프리)

 

대역의 그라데이션이 자연스럽습니다. 음의 미세한 강약표현, 한 음의 시작과 끝이 미묘하게 변하는 음악적 뉘앙스가 살아납니다. 그 미묘한 음질의 변화가 스펙트로그램을 표현됩니다. 높은 차수의 배음으로 올라가면서 음의 에너지는 자연스럽게 줄어들어드는 모습이 그려집니다. 고주파 노이즈가 사라진 효과입니다.

 

첼로의 연주가 유연한 선율로 연주되며 연주자의 몸동작이 느껴지는 미묘한 음의 강약, 활로 첼로의 현이 그어지는 느낌이 듭니다. 첼로의 소리는 작게 시작해서 연주자의 강약 조절에 의해 자유자재로 커졌다 작아졌다 하며 음악적 감성을 최고조로 끌어올려줍니다. 네트워크 플레이에서 고주파 노이즈가 사라지면 마치 아날로그(LP)에서나 느낄 수 있었던 음악적 감성과 음악성이 나오는 것을 확인 할 수 있습니다.

 

 

 

CD vs 네트워크(노이즈 프리) Subtract

 

포토샵으로 CD와 네트워크(노이즈 프리)의 스펙트로그램을 Subtract 해서 서로 다른 데이터를 비교해보았습니다. 위의 스펙트로그램은 CD에는 없고 네트워크(노이즈 프리)에만 있는 정보(소리) 들입니다. 네트워크(노이즈) 비교시와 달리 기음부에도 많은 변화가 있으며, 배음부가 명확하게 대비됩니다. 저 부분은 귀로 들리는 음질로 비교시 CD에 없는 정보량(해상력) 입니다.

 

 

 

CD vs 네트워크(노이즈) / 네트워크(노이즈 프리) Subtract

 

CD를 기준으로 네트워크(노이즈)와 네트워크(노이즈 프리)의 Subtract를 비교해본 스펙트로그램입니다. 네트워크(노이즈 프리)는 전대역에 걸쳐 데이터가 나타납니다. 음악의 정보인 해상도로 봐야합니다. 하지만 네트워크(노이즈)의 고역부분이 확실히 강조가 됩니다. 고주파 노이즈가 신호(음악)을 변형(왜곡)시키는 것입니다.

 

 

 

네트워크(노이즈) vs 네트워크(노이즈 프리) Subtract

 

 

네트워크(노이즈) vs 네트워크(노이즈 프리)를 Subtract 한 것입니다. 위의 이미지로 표시된 스펙트로그램이 일반 컴퓨터 스트리밍에서 발생한 고주파 노이즈의 양으로 이해해도 될 것입니다.

 

 

디테일 및 정확성 비교

 

 

 

 

그럼 좀 더 세밀하게 검증 해보겠습니다. 위의 비교 측정은 원본파일(WAV)과 비교입니다. 좌측이 원본이고 CD, 네트워크(노이즈), 네트워크(노이즈 프리) 비교입니다. 첼로와 피아노의 배음부 입니다. 미세한 작은 신호가 변하는 찰라의 순간을 포착해본 것입니다.

 

원본에는 분명 가느다란 수직의 신호가 선명하게 있습니다. 하지만 CD에서는 해당 신호(음)이 통째로 사라져 버렸습니다. 해상력 부족입니다. 네트워크(노이즈) 에서는 수직 라인이 사라지고 없으며, 원본에 있지도 않은 신호들이 나타납니다. 고주파 노이즈로 인한 변형과 왜곡입니다. 네트워크 (노이즈 프리)에서는 원본에 있는 선명한 수직 라인이 나타나며, 원본과 가장 유사한 스펙트로그램을 보여줍니다. 즉, 고주파 노이즈가 제거된 네트워크 플레이어에서는 원본(원음)과 가장 유사한 음악이 재생된다고 보면 됩니다. 음악의 뉘앙스 부분 입니다.

 

 

결론

 

지각하지 못했지만 저러한 디지털의 고주파 노이즈가 음악을 거칠게 딱딱한 경질의 음으로 만들게 되었으며, 그 미세한 음의 변화를 인간의 귀는 인지를 하고 조금만 큰 음량으로 들어도 음악이 시끄럽게 들린 중요한 원인인 것입니다. 일반 사람들이 클래식, 재즈 등 다양한 장르의 음악을 오디오에서 편하게 즐기지 못하는 이유입니다.

 

하이엔드 오디오에서 컴퓨터 스트리밍은 물론, 블루투스 스피커나 스마트폰의 mp3로 듣는 음악은, 열악한 포맷에 각종 잡음(고주파 노이즈)와 섞이게 되어 음악이 음악으로 나오지 않고 거대한 소음과 함께 나와버리는 것입니다. 그것을 측정기에서 측정을 못한다는 미개한 과학적 증명을 무기로 왜곡이 없는 깨끗한 음질이라 주장하고 있고, SN비가 월등히 좋아졌다면서 작은 소리는 없애거나 크게하고, 큰소리는 줄여서 다이내믹 레인지를 줄여버린 레코딩을 하는 "라우드니스 워"의 아이러니를 만들어내고 있는 안타까운 현실입니다.

 

컴퓨터 스트리밍에서 고주파 노이즈의 제거는 “새로운 희망"이 될 수 있습니다. 앞으로 더 발전해야 겠지만 디지털 음원이 나온 이후 계속 퇴보되었던 오디오 시스템의 음악성의 결여가 해결될 수 있다는 것입니다. 그래서 일반인들에게 잊혀져가고 있는 클래식 음악 등 다양한 장르의 음악이 다시 부활하여 음악과 오디오 시장이 활성화 되기를 기대해봅니다.