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  • [MERIDIAN] Inside MQA - Stereophile
    날짜 : 16-06-15 11:09     조회: 1423    

    Stereophile에 올라온 MQA 심층 리뷰를 올립니다.

    지금까지 여러 MQA에 관한 글이 있었습니다만 MQA 음원이 판매되기 시작했고 여러 업체에서 적용을 하고 있는 시기에 나온 내용이라 더욱 의미 있는 리뷰입니다. 궁금하신 점 있으시면 언제든 본사로 연락 바랍니다.

     

     


    Inside MQA

    글: John Atkinson

    2016. 5. 19

     

     

     

     


    String Quartet (Ravel)          현악 4중주 (모리스 라벨)

    Peak Signal Level               최고 신호 레벨

    Mean Noise Level               평균 소음 레벨

    Encapsulation                   MQA 정보 (Encapsulation)


     

    Jim Austin이 이번 호의 익스플로러2 리뷰에서 간단하게 MQA에 대해서 이야기하였지만, MQA의 더 완전한 설명은 2014년 말 Stereophile의 웹사이트에 포스팅한 글에 있다.

    (참고 - http://samaudio.co.kr/bbs/board.php?bo_table=2014_01_news&wr_id=210)

     

    MQA 2014 10월 오디오 엔지니어링 협회에 제출된 논문에서 (주석1) 다룬 두 가지의 기초가 되는 발상과 연관있다. 첫번째 발상은 잠재적으로 음질을 향상시는 것이고 두번째는 고해상도 파일의 저장과 스트리밍에 필요한 크기를 크게 줄이는 것이다.

    MQA는 처음 녹음을 하는데 사용된 A/D 컨버터와 그것을 재생하는데 사용된 D/A 컨버터의 시간상 오차를 둘 다 보정할 수가 있다. 이것은 녹음/재생의 연속과정 전체가 수십 cm ~ 수 m의 공기 움직임에 상응하는 임펄스 반응과 청각-두뇌의 시간 감도와 같은 시간적 해상도를 가지는 결과를 낳는다.

    기본 샘플링 주파수 44.1 또는 48kHz의 2배, 4배 또는 8배로 샘플링한 파일에서 한 배, 두 배, 또는 세 배의 초음파 영역에 있는 정보들은 24비트 포맷으로 된 음악의 베이스밴드 노이즈 플로어 아래에 인코딩되어 저장된다. (Bob Stuart는 음악과 연관성이 없는 소음을 닮은 형태로 인코딩 되어 저장되는 데이타는 아날로그 신호의 소음 한계 아래에 놓여 있다고 말한다.) 이 "오디오 종이접기"는 상응하는 고해상도 PCM 파일보다 훨씬 더 작은 크기의 파일을 만들지만, 다시 펼쳤을 때 원본 파일의 해상도와 대역폭을 보존한다. MQA 파일을 MQA 디코딩 또는 시간 영역 교정을 하지 않고 재생하면, 음질은 기본 파일 포맷, CD의 음질과 동일하다. 그 말은 음반회사가 음악들을 단 하나의 포맷으로만 저장하면 된다는 것을 의미한다.

    스트리밍 대역폭에서 이점뿐만 아니라, MQA는 음반회사에 FLAC과 같은 비손실 압축포맷이 실현하지 못 하는 또다른 상업적 이득을 줄 수 있다. 음반회사는 불법복제의 가능성을 가지는 고해상도 마스터 음원의 복사판을 더 이상 팔 필요가 없는 것이다. 대신 음반회사들은 마스터 음원과 거의 동일하게 들리는 것을 팔지만 마스터 음원이 재현되는 것을 허용하지는 않게 된다.

    MQA의 시간 영역 교정 능력을 실험해볼 수 있는 유일한 방법은 들어보는 것이다. 그래서 나는 Bob Stuart MQA 파일들을 만들 수 있도록 그에게 내가 녹음한 것 중 몇 개의 24bit / 88.2kHz 마스터들을 보냈다. 차후에 내가 직접 들어본 원본 파일과 MQA 파일 사이의 음질 차이점에 대한 글을 쓸 것이다. 하지만 그 전에 나는 우선 파일 차체의 특징들을 조사하였다.

    파일 크기의 감소는 상당했다. 포트랜드 주립 합창단이 2014년에 공연한 "Amazing Grace" 노래를 녹음한 나의 24bit/88.2kHz WAV 마스터 파일 크기는 169.5MB이다. MQA로 인코딩된 FLAC 파일 크기는 원래 크기의 30% 밖에 되지 않는 51.5MB이다. 참고로 24bit/88.2kHz 애플 비손실 포맷 파일크기는 원본의 53.3% 90.7MB이고 16bit/44.1kHz로 제한된 CD 포맷은 (주석 2) 33% 55.7MB이다. MQA는 그러므로 스트리밍에 필수적인 파일크기의 감소를 가장 크게 실현하지만, 잠재적으로 고해상도의 원본과 같은 대역폭과 해상도를 보유한다.

    MQA 파일이 고해상도 음원의 음질을 보존하고 있을까? 그 질문에 대답하기 위해서, 나는 원본 파일과 MQA 파일 모두를 맥미니에서 Audirvana 프로그램을 사용하고 익스플로러2를 재생장치로 선택하여 청취하였다. (비록 Audirvana MQA 파일이 24bit/44.1kHz FLAC 포맷이라고 보여줬지만, 익스플로러2의 두번째 LED가 흰색으로 빛내면서 88.2kHz 데이터라는 것을 나타냈고, 첫번째 LED는 녹색으로 바뀌어 MQA 인코딩이라는 것을 보여주었다. 실제 가수/프로듀서가 인증한 MQA 파일이면 파란색으로 바뀐다.) 나는 Adobe Audition FFT 엔진을 이용하여 MQA 파일의 아날로그로 디코딩된 주파수 영역 특성과 원본 파일의 주파수 영역 특성을 비교할 수 있도록 익스플로러2의 아날로그 라인 출력을 24bit Ayre Acoustics QA-9 A/D 컨버터로 녹음하였다. 나는 또한 우리가 리뷰했었던 이전 익스플로러 모델에서 재생하여 MQA 디코딩을 하지 않은 MQA 파일들의 아날로그 라인 출력도 녹음하였다.

    도표 1은 전체 "Amazing Grace" 24bit/88.2kHz 파일의 스펙트럼 분석을 보여준다. 신호 레벨은 흰색(가장 높음)부터, 황색, 적색, 자홍색, 청색순으로 그려져 있다. 이 그래프 사진 크기에서 보기는 힘들지만, 이 스펙트럼은 음악 절정부에서 27kHz를 넘어가는 초음파 내용이 있다는 것을 보여준다. 이 내용은 CD제작을 위해 44.1kHz로 변환될 때는 당연히 없어진다.

     



     

    도표 1. "Amazing Grace" 포틀랜드 주립 합창단, 24bit/88.2kHz WAV 파일의 전체 주파수 스펙트럼 분석

     

     

    도표 2는 전체 트랙의 더 일반적인 스텍트럼 선 그래프를 보여준다. 원본 WAV 파일의 스펙트럼 곡선은 (청색과 자홍색) 바로 그대로 메리디안 익스플로러2 에서 의해서 디코딩된 MQA FLAC의 스펙트럼 곡선에 (녹색과 회색) 의해 가려진다. 그것은, FLAC으로 압축된 파일이 원본 파일의 1/3 크기임에도 불구하고, MQA 인코딩/디코딩 과정이 나이퀴스트 주파수 44.1kHz까지 원본 고해상도 파일의 주파수 영역 특성을 정확하게 보존한다는 것을 보여준다.

     

    도표 2. "Amazing Grace" 연주의 전체 트랙, 메리디안 익스플로러2에서 재생한 원본 WAV 파일의 스펙트럼 (왼쪽 채널 청색, 오른쪽 채널 자홍색); 익스플로러2에 의해 디코딩된 MQA FLAC (왼쪽 녹색, 오른쪽 회색), MQA 디코딩 없이 익스플로러에서 재생된 MQA FLAC (왼쪽 청록색, 오른쪽 적색) (y축 간격 10dB).

     

    도표 2의 청록색과 적색 곡선은 이전 익스플로러 모델에서 MQA FLAC을 재생하여 기록한 것이다. 물론 익스플로러는 MQA 디코딩을 할 수 없기 때문에 24bit/44.1kHz 파일 포맷으로 재생하였다. 이 곡선들은 WAV MQA 스펙트럼 곡선들을 12kHz까지 따라간다. 그 위로는 노이즈 플로어가 올라가기 시작하고 20~20kHz 사이에서 최대치가 된 다음 익스플로러의 재구성 필터에 의해서 줄어든다. 44.1kHz 바로 아래에 또 다른 작은 노이즈 플로어 상승 구간이 있다. 도표 3은 익스플로러2에서 재생된 고해상도 WAV 파일의 노이즈 플로어와 (주석 3) 익스플로러에서 재생하여 디코딩 되지 않은 MQA 파일의 노이즈 플로어의 스펙트럼 분석을 비교하였다. 여기서도 디코딩 되지 않았을 때 노이즈 플로어는 초음파인 고음부에서 상승한다. 이번에는 도표 2에서 보여준 것보다 더 넓은 주파수 대역을 차지하지만 역시 20~22kHz에서 최고치를 보인다.

    도표 3. "Amazing Grace" 노이즈 플로어, 익스플로러2에서 재생된 원본 WAV 파일의 스펙트럼 (왼쪽 채널 청색, 오른쪽 채널 적색)과 익스플로러에서 재생하여 디코딩 되지 않은 MQA FLAC 파일 (왼쪽 녹색, 오른쪽 회색) (y축 간격 10dB).

     

    디코딩 되지 않은 MQA 데이터에 일어나는 이 현상은 POW-R 협대역 나이퀴스트 디더링 알고리즘(POW-R narrowband Nyquist dithering scheme)을 사용하여 24bit 데이터를 16bit로 줄일 때 일어나는 것과 아주 유사하다. 그러므로, 고해상도 파일의 MQA 인코딩이 음악 정보와 관계 없는 무작위 소음을 생성하는 것을 생각해보면, MQA로 인코딩된 24bit 파일을 MQA 디코딩 기능이 없는 D/A 컨버터에서 재생하는 것은 별로 문제가 되지 않을 것이다.

    이 글은 MQA 관찰에 대한 아주 초창기 글이지만, 파일크기와 스트리밍 대역폭에서 급격한 감소를 달성하기 위해 초고주파수 내용을 녹음의 아날로그 소음 한계 아래로 접어 넣는다는 MQA의 "오디오 종이접기" 특성이 선전하는 것처럼 작동한다는 것은 보여준다. 물론 세상에 공짜는 없다. 그 비용은 디코딩된 MQA 음악은 기본적으로 24bit의 유효 해상도보다 더 낮은 해상도로 제한 된다는 것이다. 하지만 내 경험상 19bit 이상의 유효 해상도를 제공하는 D/A 컨버터는 거의 없고, 기껏해야 최대 이론 해상도에서 약간 손해 보는 것보다는 MQA의 시간 영역 교정이 훨씬 더 중요할 것이다. 그리고 그 가치는 결국 청음으로 평가할 수 있다.- John Atkinson


     


    주석 1: 참고 문헌 Stuart, J. Robert, Craven, Peter "보관과 배포에 대한 계층적 접근 (A Hierarchical Approach to Archiving and Distribution)" "오디오 엔지니어링 협회 논문지(Journal of the Audio Engineering Society)"에서 무료로 다운로드 받을 있다.

    주석 2: Into Unknown Worlds

    주석 3: "Amazing Grace"가 내가 작업한 가장 조용한 음반 중에 하나여서 이 글에 사용하였다. 이 음반의 노이즈 플로어는 환경 소음이 저음에서 우세하고 고음에서 감소하여서 기본적으로 적색 스펙트럼을 보인다.


    원본 :  http://www.stereophile.com/content/inside-mqa#iteMIEvTeYgXXGkb.99

     

     

     


     

     

     

     


    Meridian Comment

     

    (에디터: 응답해주셔서 감사합니다.)

     

    도표 3에서 녹색/회색 곡선은 디코딩 없이 관찰된 스펙트럼을 보여줍니다. 고음 영역에서 확인할 수 있는 미약하게 상승된 소음은 사실 감춰진 더 높은 주파수의 정보 대신에 소음 형태를 띈 MQA 신호의 발현입니다. 이 신호들은 폭넓은 호환성을 위해 이 자리에 위치해 있고 디코더에 의해서 완전히 제거됩니다. 매우 높은 초음파 영역의 정보는 더 낮은 영역에 저장됩니다.

    MQA가 아주 높은 초음파 영역의 정보를 저장하는 공간은 사전에 정해져 있지 않습니다. 정보 내용에 따라 달라집니다. 그러나 정보 저장 공간은 노래 전체나 녹음 전체에서 완전히 고정되어 있습니다. John Atkinson의 "Amazing Grace" 녹음에서는 MQA는 초음파 영역 정보를 대부분의 오디오 대역에서 20 비트 아래에 저장했습니다. 이것은 각 채널 대역이 20 비트로 줄어든다는 것을 의미하지는 않습니다. DAC는 여전히 24 비트 신호를 받습니다. 이것은 단지, 이 경우에, MQA의 유효한 노이즈 플로어가 원본 신호의 노이즈 플로어 (최소 15 비트) 보다 5비트 더 아래라는 것을 의미합니다.

    이것은 원본 WAV 파일과 MQA 파일(디코딩을 한 것과 하지 않은 것)의 끝과 이 녹음의 기본 소음(역시 디코딩을 한 것과 하지 않은 것)을 비교한 도표 1에서 볼 수 있습니다. 88.2kHz에서 샘플링한 채널에서 디더링된 16, 18, 20 비트 노이즈 플로어 레벨도 참조를 위해서 표시되어 있습니다. (주석 1)

     

     

     

    도표 1. 포틀랜드 주립 합창단, "Amazing Grace", 노이즈 플로어 분석

     

    그래프에서 디코딩된 MQA 와 원본 마스터의 노이즈 플로어 곡선들은 겹칩니다. 또 그래프에서 MQA 인코더에 의해서 형성되어서 첨부된 고주파 소음을 볼 수 있고, MQA 디코더가 없어서 제거되지 않았을 때는 들을 수도 있습니다. 디코딩을 하면 노이즈 플로어가 보라색에서 갈색 곡선으로 떨어지게 됩니다.J. Robert Stuart, MQA

     


     

     

     

     

    주석 1: 노이즈 플로어 분석은 21.53Hz 통들을 (=4,100Hz/2048bits, 88,200Hz/4096bits) 사용해서 1Hz +13.38dB의 오프셋을 주었다.


     

    원본 : http://www.stereophile.com/content/inside-mqa-manufacturers-comment#jYTGxflyxVTFjcKC.97​



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