유무선 스트리밍 음원 시장의 경쟁이 치열해지고 있고, 더욱 좋은 소리를 듣기 위한 관심이 증가하면서 DAC에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근에는 비압축 음원 서비스 업체인 Tidal을 여러 하이파이 업체의 DAC에서 직접 접속하여 네트워크플레이어 없이 실시간으로 스트리밍 기능이 추가 되고 있으며, 점점 디지털 하이파이 기기간의 장벽이 무너지고 있다. dCS또한 DAC에서 Tidal을 지원하고 있으며 전용 어플리케이션을 여러 OS에 설치하여 편리하게 조작할 수 있다.

이런 스트리밍 음악뿐만 아니라 DSD, 혹은 CD의 소리를 제대로 듣기 위해서는 적절한 필터를 적용해야 하는데 이것에 대한 내용을 살펴보자.

디지털 필터의 필요성

DAC (Digital to analog converter) 는 디지털 신호를 아날로그인 소리로 변환시켜 주는 장치를 뜻하며 일종의 디코더 (Decoder) 이다. 디지털 음원은 0과1의 조합인 데이터로 이루어져 있는데 이것을 DAC에서 어떻게 해석 하는지에 따라 스피커로 나오는 소리가 변화하게 된다. 즉 DAC에 따라서 같은 음원을 플레이 시켜도 소리가 모두 다르게 나오며 좋은 DAC를 사용해야 변질이 적어 본래의 소리를 들을 수 있다.

그리고 우리가 구입하거나 듣는 음원들의 종류는 한두 가지가 아니다. 스튜디오 음원을 어떤 방식으로 코딩 (Coding) 하는가에 따라 다른 결과물들이 나오는데,  44.1kHz ~ 384kHz 샘플레이트, 8 bit ~ 32 bit 비트레이트라는 기준이 있다. (커질수록 높은 기준) 이런 여러 기준에 따라서 적절하게 DAC에서 컨버팅과 필터링을 해주는데, 비발디는 디지털 필터를 기호에 따라 선택할 수 있다.

음악의 종류, 고객의 취향에 따라 디지털 필터를 선택할 수 있다는 점은 대부분 고정된 디지털 필터를 사용하는 기타 DAC와는 차별화된 매력이며 독특한 소리를 즐길 수 있는 요소이다.

추천 필터

음원의 기준에 따라 어울리는 디지털 필터들이 있는데 dCS에서 추천하는 디지털 필터는 아래와 같다.

44.1Khz – Filter 5

32, 48, 88.2, 96kHz – Filter 2

176.4 ~ 384kHz – Filter 6

DSD – Filter 1

왜 이런 결과가 나왔는지에 대하여 아래에 자세히 기술을 해놨다. 복잡한 내용이기에 위의 추천 필터만 기억을 해도 무방하다.

(제품 매뉴얼과 스테레오파일 측정 리뷰를 참고 - http://www.stereophile.com/content/dcs-vivaldi-digital-playback-system-measurements#C4wDZ3CLmHC1slZp.97)

소리의 디지털화 - 나이쿼스트 이론

필터에 대한 내용을 설명하기 전에 간단한 이론을 살펴보자.

여러 이론이 있지만, 보통 인간의 귀가 들을 수 있는 가청주파수는 20~20,000Hz 라고 한다. 이 아날로그 신호를 일정한 간격으로 값을 추출하는 것을 샘플링이라고 하며, 간격이 촘촘해 질수록 더욱 정확한 정보를 디지털화 시킬 수 있다.

그러면 가청주파수의 최대값인 20KHz로 샘플링을 하면 된다고 생각할 수 있겠지만, 유명한 스웨덴 출생의 미국 전기통신 공학자 나이퀴스트(Harold Nyquist)가 주장한 나이퀴스트 이론에 의하면  ‘ 디지털 샘플링시 아날로그 주파수의 2배가 필요하며 10% 오차를 감안하여야 한다. ‘

그래서 20KHz의 2배인 40KHz에 10%를 추가하여 44.1KHz라는 수치가 나오게 되었고 이 샘플링 레이트는 음악 CD를 만들 때의 기본 배율이 되었다. 지금 현재 사용되는 DSD음원은 384KHz 이상의 샘플링을 하고 있기에 이미 인간이 인지할 수 있는 수준 이상의 음원을 우리는 듣고 있다.

이러한 샘플링의 기준에 따라서 필터도 다르게 적용해야 원본에 가까운 소리를 들을 수 있으며, 필터의 종류에 따라 소리가 변하므로 이것을 직접 유저가 선택할 수 있도록 dCS는 배려하고 있다. 그래서 이 글이 필요한 것이다.

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비발디의 필터 종류

- 44.1KS/s, 16bit PCM 신호

이제 dCS 비발디 필터의 종류와 사용법을 살펴보자. PCM Mode에서

44.1, 48, 176.4와 192kHz 에서는 6개의 필터를 사용할 수 있으며

88.2와 96.kHz 에서는 4개의 필터만 사용할 수 있다.

F1 – Filter 1은 원치 않는 나이퀴스트 이미지를 가장 많이 걸러내고 날카로운 롤 오프를 보이기 때문에 4가지 필터 중 가장 나쁜 과도 응답을 보이며, 보통 많이 보는 대칭 구조의 선형 위상의 유형이다. 만약 음질이 떨어지는 음악을 들을 때 이 필터를 사용하면 좀더 걸러진 소리를 들을 수 있으나 과도 응답에 의한 원본 음원에서 약간 변형된 소리가 나올 수 있다.

F2~4 – Filter 2~4는 뒤쪽 필터로 갈수록 점진적으로 나이퀴스트 이미지 변화가 적고 과도 응답 시간도 줄어드는 모습을 보인다. 신호 전후 흔들림이 점점 짧아지는 위상 임펄스 응답 파형을 보이며 필터링 수준이 낮아 본래의 이미지 그대로 출력한다. 그래서 락 음악 같이 빠른 음악을 들을 때 필터 3,4번을 추천하며 관현악 같은 음악을 들을 때는 필터 2 사용을 추천한다.

44.1, 48, 176.4와 192kHz 에서 추가로 사용 가능한 F5,6 필터를 살펴보자.

F5 – Filter 5는 가우스 응답을 보이며 비선형의 위상 없는 자유롭게 흔들리는 비대칭 디자인이다. 즉 초기 흔들림은 없기에 바로 소리가 출력되나 잔음이 생길 수 있다.

F6 – Filter 6은 필터 1과 비슷한 모습을 보이는데, 선형 위상 전에 미리 흔들림을 갖는 날카로운 필터이다.

- PCM 모드 필터 파형

- 2,822.4KS/s, 1bit DSD 신호​

DSD모드에서는 5가지 필터(Var 2.0 추가)가 있으며 4로 갈수록 DSD의 1비트 특성을 고려한 점진적인 잡음 레벨을 감소시킨다.

F1~3 – Filter 1은 통상 사용되며 가장 넓은 대역폭(DSD64에서 약 90kHz)을 갖고 있어서 가장 낮은 수준으로 가청 밴드 이외의 부분을 필터링 한다. 즉 음원에 노이즈가 있다면 그대로 스피커로 출력된다. 만약 노이즈가 없더라도 소리가 거칠게 느껴진다면 2번이나 3번을 사용하여 대역폭은 줄어들지만 필터링을 강화시켜 소리를 순화 시켜보는 것을 추천한다. DSD음원은 필터1을 추천한다.

F4 – Filter 4는 음악을 듣는 용도가 아닌 문제점이 발생할 때 테스트용으로 사용하며 신호를 (DSD64에서 25kHz) 날카롭게 잘라내어 노이즈를 가장 적게 내보낸다.

F5 - Filter 5는 DAC Ver 2.0에서 추가된 필터로 가청 밴드 영역 이외의 노이즈를 부드러운 위상응답과 편안한 롤오프로 상당히 많이 감소시켜준다. 오래되거나 녹음 품질이 낮은 DSD음원에서 사용하면 좋은 결과를 보여준다.

어려운 내용이지만, 지금까지 살펴본 것처럼 신호의 종류, 기호에 따라 필터를 선택하면 보다 신선한 음악을 듣는데 도움이 된다. 보다 명확히 알기 위해서는 스테레오파일에서 측정한 그래프와 수치로 설명을 해야하나, 이 내용은 차후 추가해서 글을 올릴 예정이다. 

비발디 DAC를 갖고 있다면 직접 필터를 선택하며 노래를 들어보면 새로운 느낌을 받을 것이다.