디지탈녹음의 역사

작성자
UHDmusic
작성일
09.03 22:04
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The history of digital recording


1877년 토마스 엘바 에디슨에 의해 첫 축음기가 발명된 이후, 1970년대까지 실린더 혹은 왁스 등으로 만든 레코드 판을 이용한 아날로그 녹음이 대부분이었습니다. 그러나 수 많은 엔지니어와 개발자들의 연구와 시도에도 불구하고 아날로그 녹음의 고질적인 노이즈 문제와 음상의 일그러짐(distortion) 등은 여전했습니다. 특히, 먼 거리로 신호를 보내야 할 때는 이러한 문제들이 더욱 심각했습니다. 이를 개선하기에는 많은 어려움이 있었고 무엇보다 많은 비용이 들어갔죠. 결국 엔지니어들은 새로운 시도를 하기 시작합니다. 바로 아날로그의 연속적인 신호를 시간 단위의 불연속적인 수치로 나눠 데이터 형식으로 저장하는, 디지털 녹음 (Digital reocrding)입니다.


1900년대 통신에 있어서 신호의 샘플링 (Sampling)이 필요한 가장 큰 이유는, 많은 신호를 단 하나의 케이블로 전달하고자 했던 이유였습니다. 기존에 시분할 다중화 (Time division multiplexing (TDM))나 주파수 분할 다중화 기술 (Frequency division multiplex (FDM)) 등을 사용하여 신호를 전달하였지만 심한 노이즈 문제가 있었습니다. 이를 개선하기 위해 영국의 기술자 알렉 할리 리브스(Alec Harley Reeves)는 1937년, 펄스 부호 변조 기술 (Pulse-code modulation (PCM) )을 발표합니다. 


사실 그전에 이미 PCM을 기반으로 한 팩스기는 1926년, Western Electric의 엔지니어인 폴 레이니 (Paul M.Rainey)에 의해 발표된 적이 있습니다. 깜빡이는 불빛을 이용한 광기계식 AD 컨버터를 사용하여 특정 이미지를 반대편으로 전송하는 기술이었죠. 하지만 그 당시 Bell Laboratories에서 큰 주목을 받지 못했고, ’소리’를 디지털 신호로 변환하여 전달하는 기술은 아니었습니다. 


반대로 알렉 할리 리브스는 아날로그 신호의 소리를 진공관 튜브와 연결된 AD컨버터로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 전송하여 DA 컨버터에서 다시 아날로그 신호로 변환하는, 사실상 오늘날 우리가 알고 있는 PCM의 개발을 이루어 냈다고 말할 수 있습니다.


펄스 부호 변조 혹은 PCM이란, 연속적인 아날로그 신호를 일정한 시간의 흐름에 따라 나누고 디지털 코드, 즉 이진법으로 양자화하여 불연속적인 디지털 신호로 변환하는 기술입니다. 쉽게 말해, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시켜준다는 것이죠. 그 당시 PCM 기술은 소리를 녹음하기 위해서라기보다는 통신 기술의 발전에 초점이 맞춰져 있었습니다. 그렇기에 PCM 기술의 발견은 역사상 최초의 텔레포니 기술 (Telephony Technology)로도 기록되어 있습니다.

 

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SIGSALY system in 1943

PCM 기술이 도입되어 실용적으로 사용된 기기의 개발은 다름 아닌 AT&T Bell Laboratories에서 이루어졌습니다세계 2대전 당시장거리 통신 기술은 승패를 가를  있을 만큼 중요했습니다그리고 독일은 아날로그 신호로 런던과 미국의 펜타곤을 오가는 통신을 가로채고 해독할  있는 기술을 가지고 있었죠이를 해결하기 위해 Bell Laboratories에서는  2 간의 연구가 이루어졌고결국 1943년에 “SIGSALY” 기기의 개발로 Western Electric 의해 결실을 맺습니다


SIGSALY” 일회성 패드 혹은 OTP (One-time Pad) 암호 기법을 적용한 암호화 통신 기기로특히 전쟁 당시에 영국의 수상이었던 윈스턴 처칠 (Winston Churchill) 미국의 대통령이었던 프랭클린 D. 루스벨트 (Franklin D. Roosevelt) 대화에 쓰였습니다.

 

SIGSALY  당시 Bell Laboratories 기술의 집합체라고 불릴  있을 정도로 다양한 기술이 적용된 기기였습니다SIGSALY 사람의 목소리를 효과적으로 전달하기 위해 150Hz ~ 2950Hz 사이의 주파수 대역을 10개의 구간으로 나누고OTP 암호화 후에각각 따로 PCM 적용하여 디지털 시그널로 반대편으로 전송하였습니다아날로그 신호로는  거리를 온전히 보낼  없었기 때문입니다또한, 10개의 주파수 대역으로 나뉜 소리들은 필요에 따라 화이트 노이즈 (white noise)등을 이용하여 최대한 음질에 손상없게 전달될  있도록 하였습니다.

 

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Max Mathews

Bell Laboratories SIGSALY 이어  번째 컴퓨터 음악 프로그램도 개발합니다. 1957 Bell Laboratories 엔지니어였던 맥스 매튜스 (Max Mathews) 의해 개발된  프로그램은 맥스의 “MUSIC-N” 시리즈의  번째 시리즈인 “MUSIC-1”  발표되며아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 녹음하는 기술은 아니었지만 컴퓨터 내부에서 디지털 파형을 생성하여 음악을 만들어내는 프로그램이었습니다맥스 매튜스는 IBM704 컴퓨터를 이용하여 특정 주파수를 설정할  있게 하고 음압과 길이를 설정할  있게 하여 삼각파 파형으로  17초의 음악을 만들어냅니다 디지털 신호는 자기 테이프에 녹음되어 EPSCO사가 개발한 12bit DAC 통해 아날로그 신호로 변환되었습니다.  당시 미국에서 유일하게 DAC 가지고 있던 곳은 Bell Laboratories 뿐이었죠.

 

 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 통신 수단으로만 쓰는 것이 아닌음악 혹은 소리를 녹음하고 재생하고자 하는 시도와 개발은 1960년대 부터 본격적으로 시작됩니다처음으로 PCM 녹음기를 개발한 곳은 일본 회사인 NHK 사의  “Technical Research Laboratory” 부서였습니다. 1967년에 발표된  녹음기는 모노의 아날로그 신호를 12-bit/30kHz까지의 디지털 신호로 녹음할  있었으며이렇게

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