“고해상도(Hi-Resolution)음원”이라고 한단어로 부르고 있지만, 사실은 다양한 포맷이 존재하고 있다. 파일의 형식이 바뀌면 소리의 정보량 나아가서는 음질이 바뀌게 되며, 파일 크기도 달라지기 때문에 사용하고자 하는 재생 기기 / 소프트웨어에서 해당 포맷을 대응하고 있는지 여부에 따라 포맷 선택도 중요하다.

고해상도 포맷은 여러가지 가 있지만

샘플링 레이트는

디지털 음원은 그 대부분이 “리니어 PCM” 이것은 소리의 파형 (아날로그 신호)를 일정한 주기로 수치화 (샘플링)한 데이터이다. 이 주기를 “샘플링”고 말한다. 샘플링을 44,100 분의 1 초마다 실시하면 “44.1kHz” 96,000 분의 1 초이면 “96kHz” 192,000 분의 1 초이면 “192kHz”…… 수치가 높을수록 샘플링 할때의 사이클이 짧고 더 많은 정보를 담고 있다는 의미이다. 즉,이 수치를 보면 “시간에 얼마나 촘촘하게 소리를 측정했는지”를 알 수있다. 당연히 더 촘촘할수록 데이터도 많고 음질도 좋다.

비트 수는

리니어 PCM 생성을 위한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 (AD 변환) 할 때 신호의 진폭을 몇 단계로 표현 하는지를 나타내는 값을 말한다. 값이 클수록 소리의 진폭을 섬세하게 포착하여 원래의 아나로그 소리의 파형에 접근 할 수 있는 만큼 해상도가 높은 치밀한 사운드를 재생 할 수있다.

양자화 비트 수의 많음은, 그대로 데이터의 해상도에 직결된다. 예를 들어, 양자화 비트 수가 1 (1bit)의 경우 표현의 폭은 “0 또는 1」의 2 단계가되지만, 2bit는”00 “과”01 “,”10 “과”11 “의 4 단계 를 표현할 수있다. 마찬가지로, 4bit이면 16 단계, 8bit이면 256 단계 16 비트는 65,536 단계, 그리고 24 비트는 16,777,216 단계입니다 이렇게 비트가 높을 수록 더욱 세밀한 표현이 가능하게된다.

소리를 파형 데이터로 볼때 최대 / 최소 음의 비율 “다이내믹 레인지”는 비트 수로 결정된다. 인간의 청각이 들을 수 있는 다이나믹 레인지는 120dB 정도되는데, 양자화 비트 수가 16bit의 경우 96dB의 결과, 24bit는 144dB, 32bit라면 192dB에 도달하기 위해 (1bit 늘어날 때마다 6dB 증가) 고해상도 음원이라면 미세한 소리에서 강력한 소리까지 여유있게 넣을 수 있다는 의미가 된다.

“고해상도”의 정의

DSD를 제외하고 고해상도 음원은 앞서 말씀드린 샘플링 레이트 및 양자화 비트 수로 구별된다.보통 “CD 스펙보다 ‘라는 표현이 사용되는데, 그것은 CD의 샘플링 레이트 (44.1kHz)와 양자화 비트 (16bit)을 기준으로한다는 뜻이다.

그렇기 때문에 일반적으로 고해상도 오디오 음원은 “샘플링 속도와 양자화 비트 중 하나가 CD의 스펙보다 높음.”이라는 의미로 사용된다.

보다 구체적으로 각 제조사들이 각 제품에 붙이는 고해상도 음원이라는 의미는 “음원의 고해상도 여부”를 결정하는 엄격한 통일 기준이 없어 FLAC 및 WAV 등 형식만으로 고해상도 여부 결정되는 것은 아니다. 데이터 량이 오디오 CD 이상일 것, 특히 양자화 비트 수가 24bit 이상인 것을 요구하고 있기 때문에하면 “샘플링 속도가 44.1kHz 이상하고 양자화 비트 수가 24bit 이상 ‘의 음원이 고해상도 라고 생각해 좋은 것 같다. 물론 음질이 어쩌고 저쩌고하는 청 감상의 기준이 아니기 때문에, 고해상도의 조건을 충족 고음질 것은 아니라는 점에 유의 해두고 싶다.

비압축 또는 무손실 압축

리니어 PCM 샘플링 된 데이터 자체에서 변환 처리를하지 않는 한 이론적으로는 열화하지 않는다. 그러나 한번 만들어진 데이터의 효율적인 저장은 고려되어 있지 않기 때문에, 샘플링 레이트와 양자화 비트 수를 늘릴수록 파일 크기가 커진다. MP3 등 압축 음원에 몇MB정도의 곡이 고해상도에서는 수십MB 혹은 수백MB가 되는 이유는 바로 이것이다.

그래서 사용되는 것이 “무손실 압축”코덱. 리니어 PCM을 부합화 (어떤 규칙에 따라 데이터 정렬 / 저장 패턴을 정돈 처리)하여 데이터를 압축하는 것이 목적이다. 재생시 실시간으로 원래의 리니어 PCM으로 변환되어 이론상 음질의 열화가 발생하지 않는다. “FLAC”이며 “ALAC”가 대표적인 존재로, 리니어 PCM을 약 60% 정도의 데이터 크기로 줄일 수 있다. 부합화 할 때 원래의 정보를 완전히 남겨놓기 때문엥 이론적으로 음질 열화하지 않는 것이 특징이다.

한편 ‘손실 압축’의 코덱은 데이터 크기가 원래의 10%정도가 될 정도로 높은 압축률있는 반면 부합화 할 때 가청대역 이외의 소리 (인간의 귀가 감지 할 수 없다고되어 하는 높은 주파수 대역)를 제거하게된다. 고해상도의 장점이라고 할 수 리얼한 음장, 깊이 있는 표현은 가청 대역 외의 소리의 존재가 크게 영향을주고 있다고 생각할 수 있기 때문에 손실 압축 코덱으로 처리 된 소리는 고해상도로 분류되지 않는다라고 생각되는게 아직까지는 지배적이다.

PCM 또는 DSD

이제까지 PCM을 전제로 한 고해상도의 정의를 봐 왔지만, “DSD (Direct Stream Digial) ‘도 고해상도 음원의 일종으로 인식되고있다. 일반적으로 제조사들은 DSD도 DSD 2.8MHz / 5.6MHz의 재생에 대응하는 제품을 고해상도 기기로 인정한다.

PCM과 DSD는 소리의 재현 방법이 완전히 다르다. DSD는 항상 1bit의 진폭 (1bit는 “0”또는 “1”로 표현되는)에서 시간축 방향만을 세분화하여 기록한다.

반면, PCM의 경우 비트 수를 늘림으로써 해상도를 높여 동적 범위를 확장 할 수 있지만, 다른 한편으로는 양자화 노이즈 (실제 진폭 값을 올리거나 잘라낼때의 오차에서 발생하는 왜곡) 가 발생 해 버린다. DSD는 1bit 고정하여 양자화 노이즈가 발생하지 않는 상태를 만들어 샘플링 속도를 크게 끌어 올릴 것으로 정보량을 확보하는 셈이다.