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A-D 컨버터

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-02-28T08:01:17+00:00

A-D 컨버터

ADC, Analog to Digital Converter

A-D 컨버터 칩의 처리 가능한 입력 전압은 최대 5V_peak정도이다. 하지만 우리가 프로 라인 레벨로 사용하는 전압은 +4dBu(1.228V_rms)이고 18dB 헤드룸을 적용하면 22dBu의 피크값으로 되어있다. 따라서 22dBu(9.75V_peak) 최대 입력을 받기 위해서는 입력된 신호의 전압을 다운시키는 과정이 필요하다. 이 부분의 회로 방식과 구성에 따라 조금씩 컨버터의 입력 음질 퀄리티가 달라질 수 있다.

듀얼채널 처리

일반적으로 컨버터는 싱글 채널만 사용하여 언밸런스 신호를 받아 변환하게 되지만, 만약 완전 차동형 Op-Amp 출력을 받는다던지, 밸런스 신호를 입력 받는 컨버터의 경우에는 A-D 컨버터를 듀얼채널로 구성해서 +신호와 -신호를 각기 다른 채널로 입력 받는다. 듀얼 채널로 +신호와 -신호를 각기 입력받아 처리하게 되므로 최대 입력 레벨에서 6dB의 이득을 보고, 다이내믹 레인지에서 측면에서도 6dB의 노이즈 감소 효과가 있다. 컨버터 채널을 두배로 구성해야 하므로 제조원가가 두배로 올라간다.

+3.5V, -3.5V 듀얼채널 처리 : 19dBu, 싱글 채널 전환 시 13dBu
+5V, -5V 듀얼채널 처리 : 22dBu, 싱글 채널 전환 시 16dBu
+6V, -6V 듀얼채널 처리 : 24dBu, 싱글 채널 전환 시 18dBu

이러한 듀얼 채널 구성에서는 채널 하나를 오프하여 -6dB 입력으로 전환할 수 있는 기능이 들어간 것도 있다. 보통은 여러가지 레벨 호환이 필요한 오디오 인터페이스나 레퍼런스 컨버터에 들어가는 기능이다.

A-D 컨버팅

A-D 컨버팅 과정은 좀더 세분화 하여 레벨 축으로의 이산화는 양자화, 시간 축으로의 이산화는 표본화라고 하기도 한다.

표본화(샘플링, Sampling): 시간 축에서 연속 신호를 불연속 샘플로 재정의 (샘플링 레이트 결정). 이 과정에서 안티 앨리어싱 필터가 적용된다.
양자화(Quantization): 레벨 축에서 연속 값을 불연속 최소 단위(비트 심도, 예: 16비트)로 재정의.
부호화(인코딩, Encoding): 부호화, 양자화된 값을 이진 부호(바이너리 코드)로 변환해 디지털 데이터 완성.

양자화

양자(Quantum)는 더 이상 나눌 수 없는 최소값을 뜻한다. PCM 방식의 신호 디지털 컨버팅에서 레벨 축에서 연속된 아날로그 값을 불연속 디지털 레벨(계단)로 매핑하는 것을 말한다.

양자화 과정:

연속 진폭값 → 비트 심도에 따른 이산 레벨로 변환 (예: 16비트 = 65,536레벨)
양자화 오차(Quantization Noise) 발생: 실제값과 매핑값 차이
오버플로우/언더플로우 방지를 위한 클리핑 처리

Reference

https://www.analog.com/en/resources/design-notes/adc-input-translator.html

입력, 아날로그, 디지털, 컨버터

D-A 컨버터

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-03-20T07:23:43+00:00

D-A 컨버터

DAC, Digital to Analog Converter

디지털 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환해준다.

컨버터 칩셋에서 디지털 신호를 아날로그로 변환하면 약 1V_peak의 출력 전압으로 나온다. 우리가 프로 라인 레벨로 사용해야하는 전압은 +4dBu(1.228V_rms)이기 때문에 18dB 정도의 헤드룸을 고려하여 22dBu의 최대 출력 레벨이 필요하다. 그래서, 20dB 정도 증폭을 해야 최대 출력 22dBu(9.75V_peak)의 출력을 낼 수 있다.

따라서, D-A 컨버터 회로에는 컨버터 칩셋 이후에도 20dB 정도를 증폭할 라인 앰프 회로와 밸런스 출력 전환 회로가 더 필요하고, D-A 컨버터 제품마다의 어느 정도의 음질 차이를 이야기 한다면 이 부분의 차이 때문이라고 볼 수 있다.¹⁾

듀얼채널 처리

일반적으로 밸런스 출력을 하는 컨버터는 싱글 채널만 사용하여 언밸런스 신호를 출력하여 버퍼회로를 통해 밸런스로 전환하여 출력한다. 그러나 D-A 컨버터를 듀얼채널로 구성해서 +신호와 -신호를 각기 다른 채널로 출력하게 하는 경우에, 듀얼 채널로 +신호와 -신호를 각기 출력하게 되므로 최대 출력 레벨에서 6dB의 이득을 보고, 다이내믹 레인지에서 측면에서도 6dB의 노이즈 감소 효과가 있다. 컨버터 채널을 두배로 구성해야 하므로 제조원가가 두배로 올라간다.

+3.5V, -3.5V 듀얼채널 처리 : 19dBu, 싱글 채널 전환 시 13dBu
+5V, -5V 듀얼채널 처리 : 22dBu, 싱글 채널 전환 시 16dBu
+6V, -6V 듀얼채널 처리 : 24dBu, 싱글 채널 전환 시 18dBu

이러한 듀얼 채널 구성에서는 채널 하나를 오프하여 -6dB 출력으로 전환할 수 있는 기능이 들어간 것도 있다. 보통은 여러가지 레벨 호환이 필요한 오디오 인터페이스나 레퍼런스 컨버터에 들어가는 기능이다.

D-A 컨버팅

D-A 컨버팅 과정은 좀더 세분화 하여 레벨 축으로의 연속화는 디코딩, 시간 축으로의 연속화는 보간이라고 하기도 한다.

디코딩(Decoding): 이진 부호(바이너리 코드)를 이산적인 진폭 레벨로 변환 (비트 심도에 따라 레벨 복원).
보간(Interpolation): 시간 축에서 이산 샘플을 연속 신호로 재구성(리컨스트럭션 필터로 부드럽게 연결).

보간

보간은 이산 샘플들 사이를 추정하여 채우는 과정이다. PCM 방식의 신호 아날로그 컨버팅에서 불연속인 디지털을 연속 값인 아날로그로 재구성하는 것을 말한다. 이러한 보간과정이 있기 때문에 D-A 컨버터에서 출력되는 파형은 계단 파형이 아닌 연속된 아날로그 파형으로 출력될 수 있다.

D-A 컨버터는 PCM 샘플을 이산 레벨로 변환하면 일단 계단파(Zero-Order Hold)가 생성된다. 하지만 바로 리컨스트럭션 필터를 통해 샘플 간을 부드럽게 보간(interpolation)해 원래 연속 아날로그 파형으로 재구성한다.

디지털, 아날로그, 컨버터

¹⁾

디지털 신호가 컨버터 칩을 통해 아날로그로 변경된 신호는 동일하지만, 그 아날로그 신호를 큰 아날로그 신호로 증폭하는 과정에서 차이가 나게 된다. 특히 헤드폰이나 이어폰 등에 사용하는 D-A 컨버터는 헤드폰 앰프 회로도 들어가야 하기 때문에 이 부분도 어느정도 차이가 있다.

D-D 컨버터

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2025-08-15T08:05:14+00:00

D-D 컨버터

DDC, Digital to Digital converter

특수한 경우, 서로 다른 디지털 오디오 포맷을 서로 변환하기 위해서 D-D 컨버터를 사용하기도 한다.

그림 1: RME ADI-192 D-D

그림 2: RME ADI-4 D-D

디지털, 컨버터

SRC

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-03-14T15:35:11+00:00

SRC

Sample Rate Converter

SRC(샘플 레이트 컨버터)는 디지털 오디오에서 사용되는 중요한 기술 중 하나로, 오디오 신호의 샘플링 속도 또는 샘플링 주파수를 변환하는 역할을 합니다. 다음은 SRC의 간략한 설명입니다:

샘플링 속도 변환: 디지털 오디오에서는 아날로그 오디오 신호를 디지털로 변환하기 위해 정기적으로 샘플링을 수행합니다. 이때 샘플링 속도 또는 샘플링 주파수는 초당 샘플 수로 표현됩니다. 예를 들어, CD 품질 오디오의 경우 44.1kHz의 샘플링 주파수를 사용합니다.
샘플링 속도 불일치: 다양한 오디오 장비나 시스템에서는 서로 다른 샘플링 속도를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 녹음 장비와 재생 장비 간에 샘플링 속도가 다를 수 있습니다.
SRC의 역할: SRC는 이러한 샘플링 속도 불일치를 해결하기 위해 사용됩니다. 이는 오디오 신호를 한 샘플링 속도에서 다른 샘플링 속도로 변환하여 호환성을 확보하는 데 도움을 줍니다.
샘플링 레이트 변환 알고리즘: SRC는 다양한 알고리즘을 사용하여 샘플링 속도를 변환합니다. 일반적인 알고리즘에는 폴리 페이즈 필터링, 인터폴레이션 방법 등이 포함됩니다.
음질 변화: SRC는 샘플링 속도를 변환할 때 오디오 신호의 음질에 영향을 미칠 수 있습니다. 고품질 SRC는 이러한 영향을 최소화하기 위해 노력하며, 오디오 신호를 고해상도로 변환하여 음질 손실을 최소화합니다.

SRC는 다양한 오디오 장비 및 시나리오에서 사용되며, 오디오 프로젝트에서 샘플링 속도를 조절하거나 호환성 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.

그림 1

그림 2

샘플, 레이트, 컨버터

컨버터

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-03-14T15:36:45+00:00

컨버터

컨버터는, 아날로그 신호를 디지털로 변환하거나 (A-D 컨버터, ADC) 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 (D-A 컨버터, DAC)하는 구성 요소이다. 컴퓨터를 통한 DAW 에 녹음을 하기 위해서는 마이크나 프리 앰프, 또는 장비에서 출력 되는 아날로그 신호를 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호인 디지털 신호로 변환해야 하기 때문에, A-D 컨버팅 과정이 필요하고, 컴퓨터의 내부에 있는 디지털 오디오 정보를 스피커 등으로 출력하기 위해서는 디지털 오디오 신호를 아날로그로 변환하는 D-A 컨버팅 과정이 필요하다.

따라서, 컴퓨터에서 사용되는 사운드 카드나, 오디오 인터페이스, 또는 디지털 레코더, 디지털 멀티 트랙 레코더 등에는 기본적으로 컨버터가 내장이 되어 있다.

컨버터의 방식

R2R Ladder

R2R Ladder 방식은 디지털-아날로그 변환기(DAC)의 한 종류로, 회로가 사다리(ladder) 모양으로 구성되어 있어 붙여진 이름입니다. 이 방식은 두 종류의 저항값(R과 2R)만을 사용하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환합니다.

원리 및 구조

R2R 래더 회로는 R(저항)과 2R(2배 저항)만을 반복적으로 사용하여 사다리 형태로 배치합니다. 각 디지털 입력 비트는 스위치를 통해 래더의 특정 지점에 연결되며, 이 스위치가 ON/OFF됨에 따라 해당 비트가 회로에 참여합니다. 입력 신호가 회로 상단에 적용되고, 출력 신호는 하단에서 추출됩니다. 각 비트는 2의 거듭제곱에 따라 가중치가 부여되며, 저항망을 통해 각 비트의 기여도가 정확하게 반영됩니다.

동작 방식

디지털 입력값에 따라 각 스위치가 Vref(참조전압) 또는 GND(접지)에 연결됩니다. 저항망을 통해 전류가 분배되고, 모든 비트의 가중 전류가 합쳐져 최종적으로 아날로그 출력 전압을 생성합니다.

예를 들어, 4비트 R2R DAC의 출력 전압은 다음과 같이 계산됩니다:

여기서 b₁, b₂, b₃, b₄는 각 비트의 값(0 또는 1)입니다.

장점

저항값이 R과 2R 두 종류만 필요해 회로 설계와 제작이 단순합니다.
높은 분해능(10비트 이상)까지도 비교적 적은 부품으로 구현할 수 있습니다.
저항의 직렬/병렬 조합만으로 동작하므로, 이론적으로는 정확도가 높습니다.

단점 및 고려사항

고정밀 저항이 필요합니다. 저항값 오차가 누적되면 출력 정확도가 크게 떨어집니다.
고분해능(예: 14~16비트 이상)에서는 저항 매칭이 매우 까다로워집니다.
스위치(예: MOSFET)와 레이아웃의 정밀도도 중요합니다.

델타 시그마(Delta-Sigma)

델타 시그마(Delta-Sigma) 방식은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환(ADC)하거나, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환(DAC)할 때 사용되는 변환 방식입니다. 이 방식은 높은 해상도와 정확도를 제공하여 계측, 오디오 등 정밀한 신호 처리가 필요한 분야에서 널리 쓰입니다.

원리 및 구조

델타 시그마 구조의 핵심은 입력 신호를 예측하고, 그 예측값과 실제 입력값의 오차를 누적하여 보정하는 것입니다. 오차를 누적하는 적분기(Integrator)와, 1비트 ADC(비교기), 1비트 DAC(스위치), 감산기 등으로 구성됩니다. 오버샘플링(Over-sampling, 한 신호에 대해 여러 번 샘플링)과 노이즈 셰이핑(Noise shaping) 기법을 활용하여, 신호의 평균값이 실제 입력 신호와 일치하도록 만듭니다. 오버샘플링된 데이터는 디지털 필터(LPF)와 디시메이터(Decimator)를 거쳐 원하는 주파수 대역의 정밀한 디지털 데이터로 변환됩니다.

동작 방식

입력 신호와 이전 변환 결과의 차이(오차)를 적분기를 통해 누적합니다. 누적된 값은 1비트 ADC를 통과하여 High(1) 또는 Low(0)로 변환됩니다. 이 디지털 신호는 1비트 DAC를 거쳐 다시 아날로그 신호로 변환되고, 입력 신호와 비교되어 반복적으로 오차를 줄여 나갑니다. 이렇게 생성된 1비트 디지털 신호 스트림은 LPF와 Decimator를 통해 최종적으로 다비트의 디지털 데이터로 변환됩니다.

특징 및 장점

고해상도(예: 24비트)와 높은 정확도를 구현할 수 있습니다.
저가의 CMOS 공정으로 제작이 용이합니다.
노이즈 셰이핑 효과로 인해 저주파 대역의 신호 품질이 우수합니다.
오버샘플링을 통해 아날로그 필터의 요구사항이 완화됩니다.

단점 및 고려사항

변환 속도가 상대적으로 느릴 수 있습니다(고속 ADC에는 부적합).
내부 구조가 복잡해 설계 및 이해가 어려울 수 있습니다.

컨버터를 따로 사용하는 이유

위에서 말했듯이, 사운드 카드나, 오디오 인터페이스에도 컨버터는 내장 되어 있다. 하지만 전문적인 음악 작업을 하는 곳에서는 따로 전문적인 외장 컨버터를 사용하기도 하는데, 그 이유는 다양한 라인 레벨(+4dBu, -10dBV 등) 을 사용하는 아날로그 장비(아웃보드)와의 연결을 효과적으로 하기 위해서 이다.

대부분의 사운드 카드나 오디오 인터페이스들의 경우에도 라인 레벨 입출력이 있지만, 아날로그 아웃보드 하드웨어의 노미널 레벨과 서로 매칭이 되지 않는 경우가 대부분이다. 이것은 대부분의 사운드 카드/오디오 인터페이스가 외장 아날로그 장비와의 완벽한 레벨 매칭을 생각하지 않고 만들기 때문이다.¹⁾. 사용하는 오디오 인터페이스가 라인 레벨 입출력이 아날로그 장비와 효과적으로 매칭이 되는지 안되는지는 스펙을 찾아봐야 한다.²⁾

그에 비해 전용으로 ADC, DAC 등 외장 컨버터로 나오는 제품들은 다양한 하드웨어의 노미널 레벨과 매칭이 될 수 있도록, 입출력에 다양한 옵션을 제공하고 있다.

그림 1

바로 위의 장비를 보면 알수 있듯이 다양한 아날로그 장비와의 레밸 매칭을 위한 옵션³⁾을 준비하고 있다.

오디오 인터페이스 시스템과 DAW 안에서만 모든 작업을 끝내는 경우⁴⁾에는 이러한 외장 컨버터가 필요가 없을 수도 있으나, 여러가지 노미널 레벨을 가진 외장 아웃보드를 다양하게 사용하는 경우라면, 컨버터들을 통해서 모든 아웃보드의 레벨을 하나의 레벨 기준으로 각기 설정 후 레퍼런스 레벨로 통일 시켜 사용할 필요성이 있다.

즉, “컨버터” 라는 것은 아날로그 장비와 디지털 장비의 신호를 레퍼런스 입출력 과 다양한 셋팅을 통해 동일하게 말 그대로 “컨버팅” 해주는 전문 장비라고 볼 수 있다.

마이크 프리앰프의 디지털출력

마이크 프리 앰프 아웃보드와 A-D 컨버터의 체인을 만들 시, 따로 A-D 컨버터를 사용하지 않고, 마이크 프리 앰프가 디지털 출력을 지원하여 디지털로 서로 연결하는 경우,

마이크 프리 앰프 아날로그 출력 → A-D 컨버터→ DAW
마이크 프리 앰프 디지털 출력(내장 A-D 컨버터) → DAW

위의 두 과정은 유사해 보인다.

하지만 내장된 디지털 출력의 경우 회로 구성에서 레퍼런스 사양의 높은 라인 레벨로 증폭할 필요가 전혀 없고, 또한 밸런스 입출력 회로를 구성할 필요가 없기 때문에, 실질적으로 매우 적은 비용으로 높은 기술 사양 없이도 바로 레퍼런스 레벨의 디지털로 출력하고 디지털로 입력 받을 수 있다.

따라서, 디지털 출력의 마이크 프리 앰프를 사용하는 경우의 이득은 분명히 있다고 볼 수 있다.

사실 이 장점은 오디오 인터페이스가 마이크 프리 앰프를 내장함으로 써 얻는 이득과 비슷하다.

모니터 스피커의 디지털 입력

모니터 스피커와 D-A 컨버터의 체인을 만들시, 따로 D-A 컨버터를 사용하지 않고, 모니터 스피커가 디지털 입력을 지원하여 디지털로 서로 연결하는 경우,

DAW→ D-A 컨버터 → 모니터 스피커 아날로그 입력
DAW→ 모니터 스피커 디지털 입력(내장된 D-A 컨버터)

위의 두 과정은 유사해 보인다.

하지만 내장된 디지털 입력의 경우 회로 구성에서 높은 레퍼런스 사양의 라인 레벨로 증폭할 필요성이 전혀 없고, 밸런스 입출력 회로를 구성할 필요가 없기 때문에, 실질적으로 매우 적은 비용과 높은 기술 사양 없이도 하이엔드 급의 D-A 컨버터 회로 구성이 가능하고, 여기에서 얻는 이득이 외장 D-A 컨버터보다 음질적으로 훨씬 우수하거나 비슷한 사양의 D-A 컨버터의 구성이 가능하다.

모니터 스피커의 경우 최근 제품들은 FIR 필터(Linear Phase filter, 디지털)를 이용한 크로스오버를 구성하는 경우가 있는데 이 경우, 입력된 디지털 신호를 그대로 처리할 수 있기 때문에 A-D 컨버팅 과정을 생략하는 부분에서 더 이득이라고 볼 수 있다.

따라서 디지털 입력의 모니터 스피커를 사용하는 경우의 이득은 분명히 있다고 볼 수 있다.

컨버터

¹⁾

하지만 또 찾아보면 레퍼런스/하이엔드 레벨의 장비들은 매칭이 된다. 특히 레퍼런스라는 이름이 붙는 장비는, 노미널 레벨이 레퍼런스 레벨과 같은 장비라는 의미로 사용되는 경우이기 때문에 아날로그 아웃보드들과 매칭이 잘 된다.

²⁾

+4dBu 의 노미널 레벨 인지 아닌지 체크해야 한다. 스펙에 안나와있는 경우는 직접 시그널 제너레이터를 통해서 테스트 해봐야 할 수도 있다.

³⁾

19dBu, 13dBu 등

⁴⁾

ITB , In the box