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[오디오와 지터] - 7

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날짜 : 2009. 11. 30 (15:07)

이름 : 관리자

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오디오 품질과 클락지터

오디오 품질과 클락지터

요즈음의 디지털오디오에서는 아날로그 시대에는 존재하지 않았던 문제가 표면화되고 있다. 그 문제의 원인은 클락지터다. 먼저 클락지터에 대해 설명하고 그 다음에 각종 실험결과를 기본으로 클락지터가 오디오에 주는 영향을 구체적으로 보여주며, 지터 대책의 방법에 대해서도 설명한다.

아카보리 하지메 - 일본 텍사스인스트루먼트

아날로그 영역에서 무엇이 일어나는 것인가

　계속해서, 실제의 오디오 시스템에서 매우 중요한 D-A변환에 있어서의 지터-의 영향을 실험 결과로부터 확인한다.

이전 그림 5에 나타냈던 것이, 실험에 이용한 시스템 구성이다.

?5　??に用いたシステムの構成
그림 5　실험에 이용한 시스템의 구성

　이 실험에서는, 지터-가 아날로그 신호에게 주는 영향을 알기 위해서, 이하의 2점에 주목하기로 했다.

●DIR의 차이

●인터페이스의 차이(동축접속과 광접속)

　이것들에 주목한 이유는, 이러한 시스템에 있어서의 지터-발생의 주요인이 이 2가지이기 때문이다. 덧붙여 DIR의 비교에는, 필자등이 개발한 「DIR9001」라고, 데이터 쉬트에 지터-성능이 규정되어 있지 않은 경합 타사 제품을 사용했다(이하, A사 DIR라고 표기한다). DIR9001의 지터-는, 광접속에서나 동축접속에서도 거의 차이는 없고, 실측치는 40 ps이하이다. 한편, A사 DIR의 지터-실측치는, 동축접속에서는 240 ps, 광접속에서는 900 ps였다.

　표 2에, D-A컨버터의 아날로그 출력에 있어서의 일반적인 오디오 성능의 실측치를 정리했다. 이와 같이, DIR나 접속 방법의 차이만으로 오디오 성능에 차이가 나타난다. 특히 주목 해야 할 것은, 접속 방법에 따라 생기는 오디오 성능의 차이다. 디지털 전송에서는, 그 품질은 열화 하지 않는다고 생각되기 쉽지만, 이 결과가 보여주듯이, 지터-에 의해 이 정도까지도 오디오 성능에 차이가 나는 것이다.

　이 점에 대해 상세하게 조사하기 위해서, DIR에 의해 리커버리 된 후의 시스템 클록(24.576 MHz, 512 fs, fs=48 kHz)의 스펙트럼을 측정했다. 이하에, 그 결과를 정리한다.

表2　各?件における主要オ?ディオ特性
표 2　각 조건에 있어서의 주요 오디오 특성

*** DIR9001은 TI가 발표한 가장 비슷한 독립형 수신장치에 비해 4배 이상 우수하다는 최저 50ps RMS의 지터 성능을 제공하는 24비트 96kHz 디지털 오디오 인터페이스 수신장치(번역자 추가내용)

●오디오 신호의 유무에 의한 영향

　그림 6과 그림 7은, DIR9001에 있어서의 같은 축 접속시의 스펙트럼이다. 그림 6은 오디오 신호가 존재하는 경우로, 그림 7은 존재하지 않는 경우다. 양자를 비교하면 거의 차이는 없고, 클락의 질이 오디오 신호의 유무에 의존하고 있지 않는 것이 밝혀진다.

　한편, 그림 8과 그림 9는, DIR9001에 있어서의 광접속시의 스펙트럼이다. 그림 6, 7으로 같이, 오디오 신호의 유무라고 하는 점이 다르다. 광접속시에는, 오디오 신호가 존재하면, 클락의 질에 약간의 열화를 볼 수 있다. 이 열화분은, 시간 영역에서의 지터-양의 측정에서는 의미가 있는 차이에는 안보이지만, 주파수 영역에서는 그 차이를 간파할 수 있다.

?6　DIR9001の出力クロック（その1）
그림 6　DIR9001의 출력 클락(그 1)

동축 접속시. 오디오 신호는 1 kHz의 전면적(0 dB) 정현파.

?7　DIR9001の出力クロック（その2）
그림 7　DIR9001의 출력 클락(그 2)

동축 접속시. 오디오 신호는 모두 제로.

?8　DIR9001の出力クロック（その3）
그림 8　DIR9001의 출력 클락(그 3)

광접속시. 오디오 신호는 1 kHz의 전면적 정현파.

?9　DIR9001の出力クロック（その4）
그림 9　DIR9001의 출력 클락(그 4)

광접속시. 오디오 신호는 모두 제로.

　그림 10과 그림 11은, A사 DIR에 있어서의 동축 접속시의 스펙트럼이다. 이쪽은, 오디오 신호의 유무에 의해, 꽤 큰 차이를 볼 수 있다. 그림 10으로부터, 오디오 신호가 존재하는 경우에는, 클락이나 스프리아스의 스펙트럼 근방에 사이드 밴드가 존재하는 것을 안다. 이것은, 오디오 신호에 의해, 클락에 변조가 발생하고 있는 것을 나타내고 있다.

　그림 12과 그림 13은, A사 DIR에 있어서의 광접속시의 스펙트럼이다. 이 경우도, 그림 10이나 그림 11으로 같은 경향을 볼 수 있다.

　여기서, 실제로 기기를 사용하는 상태에 대해 생각해 본다. 오디오 기기는 음악을 즐기기 위한 것이다. 즉, 실 사용 상태에서는 오디오 신호는 반드시 존재하고, 그 주파수나 진폭은 시시각각 변화한다. 그 한편, 클록 신호는 오디오 신호와는 관계없는 것으로 항상 일정한 간격을 새긴다. 따라서, 클락의 품질이 오디오 신호에 의해 악화되는 것이 있어서는 안된다. 이것은 DIR에도 당연 들어맞는다. 리커버리 후의 클락의 질이 오디오 신호에 의존하지 않는 것은, 오디오 품질의 열화를 막기 위해서 매우 중요한 것이다.

?10　A社DIRの出力クロック（その1）
그림 10　A사 DIR의 출력 클락(그 1)

동축 접속시. 오디오 신호는 1 kHz의 전면적 정현파.

?11　A社DIRの出力クロック（その2）
그림 11　A사 DIR의 출력 클락(그 2)

동축 접속시. 오디오 신호는 모두 제로.

?12　A社DIRの出力クロック（その3）
그림 12　A사 DIR의 출력 클락(그 3)

광접속시. 오디오 신호는 1 kHz의 전면적 정현파.

?13　A社DIRの出力クロック（その4）
그림 13　A사 DIR의 출력 클락(그 4)

광접속시. 오디오 신호는 모두 제로.

●광접속에서는 지터-에 주의

　어느 쪽의 DIR에도 말할 수 있는 것이지만, 위에서 가리킨 결과로부터, 광접속시의 클락의 질은, 동축 접속시에 비교해 분명하게 뒤떨어지는 것을 안다. 이 결과는, 광전송로(전기광/광전기의 변환기를 포함한다)에 대해, 큰 지터-가 부가되는 것을 나타내고 있다. 일반적으로, 「광접속은 동축접속과 비교해 음질이 뒤떨어진다」라고 말해진다. 이것에 대해서는, 「아니, 같은 디지털 전송이기 때문에, 음질에 차이등 나오는 것이 없다」라고 반론하는 사람도 있다. 그러나, 본고로 가리킨 결과는, 실제로 전송로의 차이로 음질에 차이가 나는 것을, 클락의 지터-의 차이로 실증 하고 있는 예의 1개라고 말할 수 있자.

　DIR는 단순한 디지털 IC로서 볼 수 있기 십상이지만, 클락의 질에 주목해 평가를 실시하면, 제품간에는 큰 성능차이가 존재하는 것을 안다. 이것이 오디오 성능과 음질에, 매우 큰 영향을 주는 것이다.

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