SACD(DSD)란?
우선 SACD의 기준 포맷이 된 DSD(Direct Stream Digital)는 기술의 약자로 소니가 그 이름을 지었다. 광대역의 소리를 다이렉트 [0]이나 [1]의 1비트 디지털로 변환하는 양자화 방법이다. 약간 이미지적으로 말하면 DSD는 음의 파형을 펄스의 밀도로 표현하는 매우 시각적이고 아날로그적인 디지털 변환 시스템으로 볼 수 있을 것이다.
앞에서 이야기한 바와 같이 일반적인 리니어 PCM방식은 시간축의 음량 레벨을 샘플링하고 있다. 이를테면 192KHz라면 1초를 19만2천 회로 샘플링하고 24비트라면 1샘플의 음량 레벨을 24자리의 2진법으로 나타내는 것이다. 즉 데이터의 스트림은 24자리의 [0]이나 [1]을 1샘플로 하여 연속하는 것이다.
그런데 DSD는 이와 다르다. DSD는 기본적으로 1비트 양자화임으로 파형은 [0]이나 [1]의 고속 스트림으로서 샘플 되지 않고 연속하는 것이다. 개념으로서 리니어 PCM의 제로 레벨은 [000000...]으로 표시되지만 DSD의 제로레벨은 [0010101...]이라는 [0]과 [1]이 번갈아 늘어서는 결과가 되는 것이다.
2. 델타시그마 변조
음의 파형을 단순히 1비트 양자화 한다고 가정해보면 1비트는 [0]이나 [1]이라는 1자리의 2진법이다. 입력 신호를 어떤 기준 레벨로 샘플하여 [0]이나 [1]이라는 2중의 모난 사각파로 밖에 파형을 표현할 수 없기 때문에 실제의 파형 이미지와는 전혀 달라지게 된다. 즉 양자화 노이즈에 대한 왜곡이 출력에 더해지는 것이다.
그러나 1비트 양자화라도 델타시그마 변조를 걸면 음질이 비약적으로 개선된다. 위에서와 같은 정현파의 양자화로 델타시스마 변조한 경우를 생각해 본다. 음의 파형은 딜레이 회로에서 1샘플 만큼 뒤쳐진 1비트 샘플 뺄셈(미분/델타)하고 다음에 결과가 누적(적분/시그마)되어 1비트 양자화 되는 것이다.
딜레이 회로는 연속하는 피드백 회로로 볼 수 있다. 이 델타시그마 변환으로 무엇이 얻어지는가하면 그것은 양자화 노이즈의 고역 쉬프트에 의한 가청대역 해상도의 개선이다.
양자화 노이즈의 총량 자체는 단순한 1비트 양자화와 같은 것이지만 시그마=적분기가 로우패스 필터의 역할을 하여 양자화 노이즈가 고역레벨에 집중하는 주파수 특성을 주는 것이다.
이처럼 “노이즈 쉐이핑”을 함으로써 가청대역을 대폭 초월한 대역으로 양자화 노이즈를 밀어낼 수 가 있다. 여기서 쉐이핑의 커브는 적분기의 차수에 따라 변화한다. 그 차수를 올림으로써 양자화 노이즈의 상승 커브는 가청대역위로 가는 것이다.
3. Decimation Digital Filter
이것은 직역해보면 “솎아내는 필터”가 된다. 최근의 고성능 AD컨버터는 DCS사처럼 하이 샘플링의 1비트 타입을 쉽게 볼 수 있다. 거기서 얻은 정보량을 CD에 담을 경우 데시메이션 필터로 데이터를 솎아내어 16비트/44.1KHz의 CD 포맷으로 하는 것이다.
한편 CD플레이어는 이번에는 반대로 디지털 필터로 8배 오버 샘플링 등의 처리를 한 정보를 DA컨버터로 보낸다. 솎아낸 정보를 보관하여도 정보량은 늘지 않지만 양자화노이즈를 가청대역 밖으로 밀어낼 수 가 있는 것이다.
그러나 SACD는 약 2.8224MHz라는 CD의 64배나 되는 하이샘플링으로 1비트 데이터를 수록할 수 있다. 즉 데시메이션 필터는 필요가 없게 되는 것이다. 물론 재생시에도 바로 DSD방식의 DA변환 할 수 있다.
4. Single Layer / Diual Layer / Hybrid
SACD에서는 3종류의 디스크를 만들 수 있다. 싱글레이어는 SACD를 위한 고밀도 기록층(HD레이어)만을 가지는 단면 1층의 디스크(데이터 용량은 4.7기가 바이트)이고, 듀얼 레이어는 고밀도 기록층을 포갠 단면 2층의 디스크(8.5기가 바이트)이다. 위의 두 가지 디스크는 기본적으로 DVD디스크와 같은 제조 공정으로 만들 수가 있으므로 제조 비용면에서 장점이 있다.
하이브리드 디스크는 SACD의 고밀도 기록층(4.7기가 바이트)과 종래의 콤팩트디스크 기록층(780메가 바이트=0.78기가 바이트)를 같이 사용하는 구조로 일반 CD플레이어에서도 재생할 수 있는 호환성을 가지고 있다. SACD는 DVD와 같은 파장 650나노미터의 레이저를 이용하는데, 하이브리드 디스크는 고밀도 기록층의 반사막의 CD의 파장 780나노미터의 레이저를 통과시키는, 반투과라는 성질을 갖추고 있다.
5. Watermark
직역하면 ‘내비치는 무늬’라는 의미로 고음질 디지털 미디어에는 불법 카피에 대한 저작권 보호 시스템이 도입이 요구되고 있다. SACD에서 보이는 워터마크와 보이지 않은 워터마크를 디스크에 기록함으로써 불법복사판에 대한 대책을 마련했다. 그것들의 신호는 복제가 불가능하며, 현재 시판되고 이쓴 SACD플레이어는 워터마크가 없는 디스크는 재생하지 않도록 프로그램되어 있다.
6. PSP(Pit Signal Processing)
피트 시그널 프로세싱은 비트신호 처리하는 의미로 디스크의 피트 형성에 있어서 피트 폭을 변화시킴으로(길이를 변화시키면 정보가 망가진다.) 보이는 워터마크를 형성한다고는 고도의 기술이다. PSP 처리를 응용하면 디스크의 신호면에 희미하게 로고나 일러스트가 홀로그램처럼 떠오르는 것이다.
7. SACD의 현실적인 주파수 특성 한계
SACD가 채용한 DSD는 샘플링 주파수를 2.822MHz라는 높은 수치로 설정하였다. 그 수치를 토대로 하면 주파수 한계는 이론치로서 약 1.4MHz가 된다. 단 실제로는 양자화 노이즈의 분포가 영향을 미치기 때문에 SACD에서는 자주적으로 100KHz정도까지 대역을 제한하고 있다.
8. SACD의 최대 기록 시간
싱글 레이어의 2채널(스테레오) 비압축 SACD 디스트가 기록할 수 있는 최장시간은 109분이다. CD는 여러분도 잘 아시고 있다시피 카라얀이 정한대로 74분 정도이고 최근에는 보통 80분 정도로 늘어난 CD가 많다.
9. SACD의 최대 수록 곡 수
SACD는 최대 255곡까지 수록할 수 있다. CD의 경우는 최대 99곡 까지로 한정되어 있다. SACD와 CD는 모두 곡 수의 관리에 1바이트(8비트)를 충당하고 있다. 8비트는 10진법으로 최대 256. 거기에서 제로를 빼면 최대 255라는 수치를 얻게 된다. 한편 CD는 같은 1바이트를 2진화 10진부호(BCD=바이날리 코디드 데시멀)로 관리하고 있으므로 제포를 뺀 최대 99가 곡 수 관리의 최대치가 되는 것이다.
출처 : http://cafe.naver.com/elsori/597 엘소리음향