소리가 뭔가 흐릿하다면 클럭 문제일 수 있다 — 지터가 DAC 음질에 미치는 영향

음악을 들을 때 소리가 뭔가 맺히지 않는 느낌, 배경이 깨끗하지 않은 느낌이 드는데 원인을 모르겠다는 경우가 있습니다. DAC를 바꿔볼까 싶기도 하고, 케이블 문제인가 싶기도 합니다. 이런 증상의 원인 중 하나가 클럭과 지터입니다. 어렵게 들리는 단어지만 개념 자체는 어렵지 않습니다. 차근차근 같이 살펴보겠습니다.

고정밀 크리스탈 클럭 오실레이터가 탑재된 DAC 내부 회로 기판 클로즈업

DAC 내부 클럭의 정확도는 디지털 신호가 아날로그로 변환되는 타이밍을 결정하며 음질에 직접 영향을 줍니다.

클럭이 뭔지 먼저 이해하면 나머지가 쉬워집니다

디지털 음악 파일은 음악을 아주 짧은 간격으로 잘게 쪼개 저장한 데이터입니다. CD 음질 기준으로 1초에 44,100번 쪼갠 값들이 순서대로 저장되어 있습니다. DAC는 이 값들을 받아 아날로그 신호로 바꿔주는 장치인데, 여기서 중요한 것이 타이밍입니다. 44,100개의 값이 정확히 1초 안에 균일한 간격으로 변환되어야 합니다. 간격이 일정하지 않으면 음악의 파형이 원래와 달라집니다.

이 타이밍을 담당하는 것이 클럭입니다. 메트로놈처럼 DAC에게 지금 변환하세요라는 신호를 일정하게 보내는 역할입니다. 클럭이 정확하면 각 샘플이 정확한 시점에 변환되고 소리가 원본 그대로 재생됩니다. 클럭이 불안정하면 변환 타이밍이 흔들리고 그 흔들림이 소리에 나타납니다.

클럭은 수정 진동자라는 소자를 기반으로 만들어집니다. 수정에 전압을 가하면 일정한 주기로 진동하는 특성을 이용하는 것인데, 이 진동이 온도 변화나 전원 전압의 미세한 변동에 영향을 받으면 진동 주기가 아주 조금씩 달라집니다. 그 차이가 지터입니다. 고급 DAC에 TCXO나 OCXO라는 표현이 붙어 있는 경우가 있는데, 이것은 온도 변화에도 진동 주기가 흔들리지 않도록 설계된 고정밀 클럭 소자입니다. 이런 소자를 쓴 DAC가 일반 수정 발진기를 쓴 제품보다 클럭 정확도가 높고, 그만큼 지터가 낮습니다.

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지터가 생기면 소리가 어떻게 달라지는가

지터는 클럭 타이밍의 오차입니다. 이론적으로 1/44,100초마다 정확하게 신호가 와야 하는데, 실제로는 이 간격이 아주 미세하게 들쭉날쭉합니다. 오차의 크기는 피코초, 즉 1조분의 1초 단위입니다. 숫자로 보면 무시해도 될 것 같지만 이것이 쌓이면 소리에 영향을 줍니다.

타이밍이 어긋난 순간에 변환된 값은 원래 값과 미세하게 달라집니다. 이 오차가 음악 신호 안에서 원래 없어야 할 소리 성분을 만들어냅니다. 전문 용어로는 사이드밴드라고 하는데, 쉽게 말하면 음악 신호 주변에 작은 노이즈가 붙는 것입니다. 이것이 귀로는 배경이 뭔가 흐릿하다, 소리가 맺히지 않는다, 고역이 거칠다는 식으로 느껴집니다.

좀 더 구체적으로 이야기하면 이렇습니다. 보컬이 딱 한 자리에 고정되지 않고 약간 흔들리는 인상을 받거나, 심벌 소리가 공기감 있게 퍼지지 않고 거칠게 들리거나, 피아노 잔향이 자연스럽게 사라지지 않고 어딘가 인공적인 느낌이 난다면 지터의 영향일 수 있습니다. 소리가 작다거나 저역이 부족하다는 느낌이 아닙니다. 소리의 질감과 자연스러움, 그리고 배경의 고요함에서 차이가 납니다.

지터는 클럭 신호의 타이밍 오차로, 이 오차가 DAC 변환 시점에 영향을 주면 원치 않는 왜곡 성분이 생깁니다.

지터의 주파수 특성에 따라 청감 영향이 조금 다릅니다. 저주파 지터는 음상이 흔들리는 느낌, 즉 보컬이나 악기의 위치가 안정되지 않는 인상을 주로 줍니다. 고주파 지터는 고역 질감에 영향을 미쳐 현악기 배음이나 심벌이 거칠게 들리거나 장시간 청취에서 피로감이 올라가는 원인이 됩니다. 어느 쪽이든 소리가 맺히지 않는 인상을 준다는 점은 공통입니다.

반대로 지터가 낮은 DAC에서는 이 반대의 경험을 합니다. 배경이 더 조용해지고 음상이 정확하게 자리를 잡습니다. 피아노 잔향이 더 자연스럽게 사라지고 보컬이 더 실재감 있게 들립니다. 소리가 더 많이 나오는 것이 아니라 원래 있어야 할 소리가 더 정확하게 재생되는 것입니다. 같은 음악을 들어도 이전보다 더 집중해서 듣게 되는 느낌이 여기서 옵니다.

지터는 어디서 오는가

지터의 원인은 크게 두 가지입니다. DAC 내부 클럭 소자 자체의 불안정성과 PC에서 USB를 통해 유입되는 외부 노이즈입니다.

내부 클럭 문제는 앞서 설명한 것처럼 수정 진동자의 온도 민감성에서 주로 옵니다. 제품이 처음 켜져서 워밍업이 되기 전에 소리가 좀 다르게 들리다가 시간이 지나면서 안정되는 경우가 있는데, 이것도 클럭 소자가 온도에 따라 특성이 달라지는 현상과 관련이 있습니다. 고급 DAC에서 전원을 넣고 30분 이상 워밍업을 권장하는 이유 중 하나입니다.

PC에서 오는 지터는 좀 다른 경로입니다. PC 내부는 CPU, 그래픽카드, 메모리가 동시에 작동하면서 전기적 노이즈가 끊임없이 발생하는 환경입니다. 이 노이즈가 USB 신호에 실려 DAC로 들어오고, DAC의 클럭에 영향을 줍니다. 과거에는 이것이 꽤 심각한 문제였습니다. 같은 DAC를 PC에 연결했을 때와 독립된 전원을 가진 스트리밍 플레이어에 연결했을 때 소리가 다르게 들린다는 경험담이 오디오 커뮤니티에서 자주 나왔는데, 그 차이의 상당 부분이 USB를 통한 지터와 노이즈 유입이었습니다.

여기에 USB 케이블의 전원선을 통한 노이즈 유입도 한 역할을 합니다. USB 케이블 안에는 데이터 신호선과 전원선이 함께 지나가는데, 전원선을 타고 PC 내부 노이즈가 DAC로 들어올 수 있습니다. DAC 내부 전원 필터링이 잘 되어 있으면 이 영향이 줄어들지만, 저가 제품에서는 이 경로의 노이즈가 클럭에 영향을 미치는 경우가 있습니다.

비동기 USB와 리클로킹 — DAC가 스스로 문제를 해결하는 방식

PC에서 오는 지터 문제를 해결하기 위해 현대적인 DAC가 채택한 방식이 비동기 USB 전송입니다. 이전의 동기 방식에서는 PC의 클럭이 전송 타이밍을 결정했습니다. DAC는 PC가 보내주는 타이밍에 맞춰 데이터를 받아 변환했기 때문에 PC 클럭의 지터가 그대로 변환 타이밍에 영향을 미쳤습니다.

비동기 방식은 주도권이 DAC에 있습니다. DAC가 자신의 내부 클럭을 기준으로 삼고 PC에게 지금 데이터를 주세요라고 요청합니다. 데이터의 흐름을 DAC가 주도하기 때문에 PC 클럭의 품질이 변환 타이밍에 미치는 영향이 크게 줄어듭니다. 현재 나오는 DAC의 대부분이 이 방식을 채택하고 있습니다. 중고 구형 제품을 살 때 비동기 USB 지원 여부를 확인하는 것이 좋은 이유가 여기에 있습니다.

리클로킹은 비동기 전송에서 한 걸음 더 나아간 방법입니다. 입력받은 디지털 신호를 버퍼에 잠시 저장해두고, DAC 내부의 고정밀 클럭으로 다시 정렬한 후 변환을 시작합니다. 외부에서 어떤 타이밍으로 데이터가 들어왔든 관계없이, 변환하는 순간에는 DAC 자체의 정밀한 클럭만 사용됩니다. 입력 지터를 사실상 차단하는 방식입니다.

비동기 리클로킹은 입력 신호의 지터를 DAC 자체 클럭으로 재정렬해 변환 타이밍의 정확도를 높입니다.

비유하자면 이렇습니다. 악보가 엉망으로 뭉개진 채로 도착했는데, 연주자가 그것을 보고 바로 연주하는 것이 동기 방식이고, 뭉개진 악보를 받아서 자기 손으로 깔끔하게 다시 정리한 후 연주하는 것이 리클로킹입니다. 악보가 어떤 상태로 도착했든 연주자의 손에서 정리된 후에 소리가 나옵니다.

FIFO 버퍼를 활용하는 방식도 비슷한 원리입니다. 입력 데이터를 일정량 버퍼에 축적한 후 내부 클럭으로 읽어내는 방식으로, 입력 타이밍의 변동을 버퍼가 흡수합니다. 버퍼 용량이 클수록 낮은 주파수의 지터까지 효과적으로 제거할 수 있습니다. 음악 감상 용도에서는 버퍼로 인한 딜레이가 전혀 문제가 되지 않습니다.

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실제로 뭘 확인하면 좋은가

새 DAC를 고를 때 클럭 관련해서 가장 먼저 확인할 것은 비동기 USB 지원 여부입니다. 지금 시중에 나오는 제품 대부분이 지원하지만, 중고 시장에서 몇 년 전 출시된 제품을 살 때는 확인이 필요합니다. 비동기 USB를 지원하지 않는 구형 DAC를 사용 중이라면 DDC를 앞단에 추가하는 것이 현실적인 방법입니다. DDC는 PC에서 받은 신호를 자체 클럭으로 재정렬한 후 동축이나 광출력으로 DAC에 전달하는 장치입니다. USB 연결의 지터 문제를 효과적으로 줄여줍니다.

USB 갈바닉 아이솔레이터도 도움이 됩니다. PC와 DAC 사이의 전기적 연결을 물리적으로 끊어 노이즈 유입 경로를 차단하는 방식입니다. PC에서 오는 전원 노이즈와 데이터 신호 노이즈를 동시에 줄여줍니다. DDC보다 저렴하게 구성할 수 있어 중저가 DAC 사용자에게 현실적인 개선 수단입니다.

외부 클럭 제너레이터 같은 별도 클럭 소스는 고급 시스템에서 미세 조정 용도입니다. 수백만 원짜리 DAC와 함께 사용할 때 그 차이가 의미 있게 느껴지는 수준이고, 입문이나 중급 단계에서 여기까지 고려할 필요는 없습니다. 비동기 USB를 지원하는 중급 이상 DAC라면 클럭 문제는 이미 상당 부분 해결된 상태입니다.

소리가 뭔가 흐릿하거나 배경이 조용하지 않다는 인상이 있다면, 지터 문제인지 한번 의심해볼 가치는 있습니다. 클럭은 DAC 스펙표에서 한 줄로만 언급되는 경우가 많지만, 좋은 소리가 나는 DAC에는 대부분 클럭 설계에 공을 들인 흔적이 있습니다. 배경이 유독 조용하고 음상이 정확하게 자리를 잡는 DAC를 만났다면, 그 뒤에는 클럭과 리클로킹 설계의 차이가 있을 가능성이 높습니다. 다만 클럭이 전부는 아닙니다. 전원부 설계와 아날로그 출력 단 품질이 함께 받쳐줘야 클럭 개선의 효과가 제대로 귀에 닿습니다.

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