시작에 앞서...

Cumulative Spectral Decay에 대한 설명을 진행하겠습니다. Cumulative Spectral Decay는 water fall, CSD로 불리는 차트입니다. 말씀하신것과 같이 dscay를 시각화 시키는 것 뿐만 아니라 공진점역시 파악 가능한 그래프입니다. 그렇다면, 이어폰으로 비교해 보도록 합시다.


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왼쪽은 씨오디오의 유메 CSD 차트, 오른쪽은 fr 그래프입니다. 그럼 여기서 CSD에 대한 해석을 알아볼 수 있습니다. 먼저 저음 200~3Khz까지 거대한 덩어리가 보입니다. 이는 저음의 배음양과 adsr의 관계를 표현합니다. 즉 저음부분에 부풀어있는 부드러운 소리가 난다는 것을 알 수 있습니다.

그 이후에 5Khz의 강조로 보컬 부분이 앞으로 튀어나온걸 알 수 있고, 8~9Khz의 높은 피크는 일반적으로 이도 공진에 의해 발생합니다. 또 그 사이에 보면 들어가있는 영역을 확인 가능한데 이 부분이 바로 공진점입니다. 이 부분이 바로 fr 그래프 상 시각적으로 딥과 피크로 표현되는 영역입니다. 그렇다면 다시 fr을 봐봅시다. 5Khz 영역이 보컬이 앞으로 튀어나온다고 느끼는 것에 반해 fr상에는 오히려 살작 들어가 있는 모습을 취하고 있습니다.


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외신의 이어폰 평가입니다. 물론 SCD 역시 모든 것을 표현해 주는건 아니기에 다음의 그래프로만 판단하긴 어려움이 있으나, 그럼에도 불구하고 저역의 배음과 일정수준에서 마스킹 없이 줄어드는 저역과 보컬의 우수한 평은 비슷하다고 볼 수 있습니다.

 

이제 대략적인 해석 방식과 차트의 계형을 알았다면 다음 단계로 넘어가도록 하겠습니다.


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흔히 말하는 fr상 ‘플랫’해 보이는 Cumulative Spectral Decay를 인터넷에서 찾아왔습니다. 덩어리들의 맨 뒷부분이 fr에 해당된다는 것을 알면 fr상 거의 유사한 계형을 띄는 것을 알 수 있습니다. 하지만 CSD의 형태는 어떤가요? 정말 위의 6개의 CSD의 배음 그리고 decay들이 같다고 말할 수 있을까요? 아닙니다. 예를 들어 1번과 3번의 형태는 fr상에서 유사도를 띕니다. 그러나 저역의 배음에서 1번이 크게 앞서며 3번은 중음까지의 마스킹이 생길정도로 중음 부분으로 치우친 형상인걸 알 수 있습니다. 또 6번과 1번을 비교한다면 같은 부분은 찾아볼 수 없을 정도로 형태상 차이점이 있습니다. 둘다 fr상 같다는 것을 알 수 있습니다. 물론 앞서 말씀하신것처럼 adsr이 그래프의 계형에 크게 관여하는 것은 사실입니다. 즉 decay와 당연히 연관 관계가 있고, 그 모습은 차트상에서 크게 두드러집니다. 그러나 딥과 피크로 알 수 있는건 공진점인 경우가 대부분입니다.

 

공진(resonance): 어떤 물체가 외부로부터 자신의 고유 진동수와 동일한 힘을 받을 경우에, 그 진동이 증폭되는 현상으로 '공명(共鳴, Resonance)' 현상이라고 부르기도 한다. 삼성 디스플레이 뉴스룸에서 한 정의입니다. 즉 특정한 고유 진동수가 합처지거나 감쇠되어 그 형태가 변하는 것을 의미하며, 이는 흔히 말하는 푸리에 변환으로 써 증명 가능합니다.


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푸리에 변환은 간단히 설명하면 모든 주기함수는 선형 결합의 형태로 써 표현 가능하다는 의미입니다. 이제 공진점에 대한 감이 오시나요? 맞습니다. 특정 부분이 상쇄되거나(노이즈 켄슬링의 기초 원리와 비슷합니다.) 증폭됨으로 써 딥과 피크의 계형을 fr상으로 알 수 있습니다. 그리고 이것이 fr상에 adsr과 decay와 같은 요소가 관여하는 방식입니다.

 

즉 주파수 그래프만 봐서는 소리를 가늠하기 힘듭니다. 잔향, 공진, 드라이버, 이도특성, 여러가지 고려해야 대략적인 특성을 예측 가능합니다. 그뿐만이 아니라 RAW 데이터 등 데이터상 표현되는 값들은 fr 하나로 말하기 힘들만큼 정말 많습니다.

 

 

그럼 이제 DAC를 찾아볼까요?

DAC란 Digital to Analog Converter의 약자로, 단어의 뜻 그대로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜주는 장치를 말합니다. 그렇다면 이 DAC는 어떠한 방식으로 동작할까요? 사실 하나로 정의하기 힘듭니다. 흔히 쓰는 델타 시그마 방식과 R2R을 예시로 들어 알아봅시다.


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1번은 ifi의 zen DAC 시그니쳐 v2입니다. 그리고 오른쪽은 R2R dac의 fr 그래프죠. 어라? 그래프의 계형은 같은 수준입니다! 그런데 소리가 다르죠. 왜냐, 너무나도 많은 변수가 내장되어 있기 때문입니다.

 

가장 먼저 말씀드리고자 하는건 기초적인 측정치입니다. SNR은 시그널 노이즈 레이트로 입자감에, THD는 토탈하모닉디스토션으로 저음 재생 능력과 배음 표현에, 임피던스 매칭은 저항 볼륨 저역양감에 관여합니다. 이 이야기를 왜 하냐? 생각보다 고려할 변수가 정말 많습니다. THD가 0.002인지 0.1인지 구분을 못할 수 있죠~ 근데 진공관이 왜 우수한 평가를 받는지 알고 있으신가요? 맞습니다. 배음도 종류가 있거든요. 진공관은 증폭을 하는 과정에서 2차배음이 발생합니다. 2차 배음이란 입력된 신호에 2의 배수에 해당하는 신호가 추가로 발생한다는 의미입니다. 영어로 Second Harmonic Distortion입니다. 이름만으로 보아도 디스토션입니다. 디스토션이란 왜곡이 발생한다는 의미입니다. 왜곡이 발생하면 나빠져야 하는데 왜 소리가 좋아질까요. 이유는 이 배음이 일종의 화음에 속합니다. 이러한 배음을 자연스럽게 추가한다면 조금 값싼 악기로 연주한 연주라도 배음이 추가되어 더 울림이 자연스러운 소리로 들려주게 됩니다.


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이 아웃풋 임피던스는 댐핑팩터에도 관여합니다. Z load는 '부하 임피던스'를 의미하며 우리가 쉽게 말하는 이어/헤드폰에 표기되어 있는 '인풋 임피던 (Input Impedance)'를 의미합니다. Z source는 지금까지 위에서 설명드렸던 소스 기기들 (Amp/DAC/DAP)에 걸려있는 '아웃풋 임피던스 (= 출력 임피던스, Output Impedance)'를 의미합니다. 일반적으로 DF의 측정치가 높으면 높을수로 더욱 타이트한 저음(베이스)을 가지는 소리적 특성을 갖게 되고, DF의 측정치가 낮으면 낮을수로 더욱 중후하게 울려퍼지는 저음을 갖는 소리적 특성을 가진다고 합니다. 즉 댐핑 팩터와 아웃풋 임피던스는 그 값에 따라, 사용하는 기기에 따라 다른 소리를 출력합니다.

 

물론 여기까지 따라온다고 해도 이 모든 요소들이 매우 미미해서 청감상 표현이 불가능하다 주장하실 수도 있습니다. 그렇다면 이제 디지털 필터와 딜레이, 롤오프 상수등은 어떨까요?

https://addictedtoaudio.com.au/blogs/how-to/how-to-pick-the-best-filter-setting-for-your-dac

(정리하려다가 진짜 너무 힘들어서 글로 남기겠습니다...ㅈㅅㅈㅅ)

아무튼 저 글을 보면 알 수 있는게 뭐냐~ 바로 차이가 없는 수준의 fr 변화가 실제론 얼마나 큰 차이를 그래프상 보이는지입니다.

https://m.blog.naver.com/ferrari006/220209573950

롤오프는 정현파의 기울기를 의미하며, 보내는 속도 마져도 사각파냐 지터를 인위적으로 넣은 사각파냐에 따라 달라집니다. 즉 디지털 필터는 fr상 보이지 않으나 청각상 차이를 매우 크게 만드는 요소로 써 작용합니다. 특히 pcm 방식으로 전송할 때 그렇게 됩니다. 심지어 다음의 상황도 퓨어 사인파를 기준으로 가정해서 설명하는 겁니다. 그러나 우리가 듣는 음악이 퓨어사인파로 나오는건 아니죠. 푸리에 변환에 의해 수많은 주기함수가 결합된 형태라는걸 우린 알 수 있습니다. 또 PCM전송인지 DSD전송인지, 오버샘플링을 해서 출력하는지 업스케일러를 쓰는지 변수가 많습니다. 이런 다양한 근거와 사실들을 종합해 본다면 답은 간단하게 나올것이라 생각합니다.

 

FR이 전부가 아니다. 제가 하고싶은 말이였습니다. 감사합니다!