오디오/오디오 주제

지터는? - jitter, 디지털 지터, 부르르, 후덜덜, what the heck?

이현봉 2010. 3. 10. 00:11
지터가 디지털 음악 재생할 때 음질에 영향을 준다고 합니다.  지터는 무엇일까요.



지터란, 원래는 (완벽히) 주기적이어야 할 신호가 각 주기마다 조금씩 차이가 날 때 그 차이(편차)를 지터라 합니다.  Julian Dunn은 지터를 “Deviation in timing of transitions when measured with respect to an ideal clock.” 하여 파형의 레벨이 바뀌는 rising edge나 falling edge 시점이 완벽한 클럭과 비교하여 차이가 나는 것을 지터라 하는 데 같은 말입니다.  여하튼, 정확한 주기로 반복해야 할 파가 왠일인지 정확한 시점에서 시작하고 끝나지 못하고, 그 시점을 제대로 못잡고 마치 그 시점 주변에서 갈팡질팡하는 것 같이 떤다는 것입니다.  즉, 지터는 주기적인 신호가 주기를 시작하고 끝낼 시점의 타이밍을 정확히 못 잡는 데에서 생깁니다.

그림을 볼까요?



위 그림에 두개의 파형이 있죠.  이런 파형을 square wave, 펄스 트레인, 클럭 펄스 등 여러 이름으로 부릅니다. 시간에 따라 낮은 값(여기서는 0 )에서 높은 값 (1) 으로 순식간에 변하는 파형을 말하죠.  흔히 PC의 속도가 2GHz 니 뭐니 하죠.  여기서 2기가 Hz는 PC의 구동속도를 말하는데, 이는 이 PC를 구동하는 클럭이 2 GHz 주파수의 위와 같은 파형을 갖는 클럭 펄스로 PC를 돌린다는 말입니다. 

이 그림은 주파수 10Hz의 두 파형을 보여줍니다.  10Hz이니 1초에 10개의 사이클을 갖는다는 말이고, 한 사이클이 걸리는 시간인 주기는 1/10 초, 그러니까 0.1초 이죠.  1초에 주기가 0.1초인 사이클이 10번 반복하는 거죠. 

이 그림에서 위쪽의 클럭펄스는 각 주기가 고르게 정확히 0.1초 입니다.  제대로 된 놈이죠.  이게 정상입니다. 

그런데, 아래 펄스를 보면 조금 다른 부분이 있죠.  첫번째에서 7번째 까지는 위의 펄스와 꼭 같은데, 8번째 사이클에서는 위 것보다 조금 늦게 펄스( 0 에서 1로 튀는) 가 시작되었네요.  한 사이클이 0.1초이니 이 그림에서 대강 0.015초 정도 늦게 펄스가 시작되는 것 같이 보입니다. 9번 째 펄스는 위의 펄스와 같은 위치에서 시작되었고, 그런데 10번 째가 또 말썽입니다.  위쪽의 정상 펄스보다 약 0.01초 정도 일찍 펄스가 시작된 것 같이 보입니다.  이렇게 (정확히) 주기적이어야 할 신호에서 개별 주기가 위 그림의 아래의 경우와 같이 편차가 생기면 그 편차(차이)를 지터라 합니다.  단위는 보시다시피 '초" 입니다.

위 그림에서 두 파형 모두 1초에 10개의 사이클을 갖으니 분명 평균은 10Hz 파 입니다.  그런데, 위 녀석은 모든 주기가 모두 정확히 똑 같은 0.1초인 것이고, 아래 파형은 2개의 사이클에서 지터가 발생해 8번은 조금 더 짧아졌고 10번은  길어졌죠. 

지터는 그러니까 정확히 주기적이어야 할 신호가 어떤 이유로 개별 주기가 조금씩 다른 경우에 생기는 것입니다.  지터는 정상에서 벗어난 것이니 나쁜 것이죠.  지터가 크면 더 나쁘겠죠.  가령 주파수가 같은 두개의 클럭 펄스 트레인 a, b가 있는데 b가 a보다 지터가 10배 크다하면 이렇게 생각하면 됩니다.  아, 두 신호들의 주파수가 같으니 속도는 같겠지만 b의 지터가 a보다 10배이니 b 신호의  타이밍이 a보다 10배 더 엉망일 것이다. 

타이밍, 중요하죠?  정확한 타이밍에 맞추어 왼쪽, 오른쪽 움직이어야 할 시계추가 들쑥 날쑥 빨랐다, 늦었다 시계추가 왔다 갔다하면 시간 맞겠습니까?

디지털 오디오에서도 지터가 말썽꾸러기 입니다.  그런데, 디지털 오디오에서 지터 박멸은 불가능합니다.  펄스 트레인을 만들 때 기준이 되는 (주기를 맞추어야 하기에) 시계(클럭)에서부터 문제가 발생하죠. 

아래 링크에 자료 많습니다.

- 지터 게임 : 스테레오파일 1992, 1월에 실린 글로 지터가 음질에 어떻게 작용하는 가를 얘기하고 있습니다.  이 글은 개인적으로도 의미가 있는데, 제가 스테레오파일지를 구독하기 시작해서 처음으로 지터에 관한 글을 접한 것이었죠.  이 글로 지터가 음질에 미치는 영향을 알게 되었답니다.  그 때는 30대 초반이었네요.  당시는 스테레오파일이 21 x 14 cm 밖에 안되는 조그만 크기 였죠.  디지털장비와 지터 같은 주제는 대부분 Robert Harley가 썼는데 지금은 이 양반 The Absolute Sound의 편집장으로 있죠.  참, 여기에 TAS가 추천하는 cd 플레이어, DAC, 뮤직서버가 있군요. 퍽 비싸네요.  

- 지터, 비트 그리고 음질 : 스테레오파일 1990, 12월에 실린 글로 지터가 음질에 영향을 주는 것 같다.  "비트는 비트일 뿐이야" 라는 생각이 오디오, 특히 DAC 체인에서는 틀린 것 같다는 얘기를 하고 있습니다. 

- CD 트랜스포트 지터 : 스테레오파일 1993, 11월에 실린 글로 지터에 관한 모든 것이 있습니다. 

- Julian Dunn의 글 : 지터에 대해 깊이 알고 싶으면

- 오디오 지터 : http://www.sencore.com/uploads/files/AnalyzeJitter.pdf

- 위키 : http://en.wikipedia.org/wiki/Jitter


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