UAD 플러그인의 밴드위스 제한 (Bandwith Limited)에 관하여

예전 기어라운지에 번역된 글을 움긴 글입니다. sound on sound에 원본이 있습니다. 링크 참고하세요.

Q. Why do Universal Audio restrict the processing bandwith of their UAD plug-ins?

 Sound On Sound가 여러분의 기술적인 질문에 답해드립니다.


Q: 왜 Universal Audio는 UAD 플러그인이 처리하는 밴드위쓰를 제한하는 겁니까?

  나는 SOS 잡지의 오랜 애독자이며 현재 스튜디오의 오너입니다. 얼마 전 우리 직원이 우리 모두가 사랑해 마지않는 Universal Audio의 플러그인이 플러그인의 종류에 따라 오디오의 밴드위쓰를 제한하고 있다는 것을 발견했습니다. 예를 한가지 들면, 1176 에뮬레이션은 28kHz 이상의 오디오를 통과시키지 않고 마스터 버스에 이 플러그인을 사용하는 모든 세션을 렌더링합니다. 오리지널 프로젝트의 샘플레이트와 관계없이 말이죠. 나는 정말 UA 플러그인을 좋아하지만, 왠지 뭔가 속고 있는 기분입니다. 저와 같은 엔지니어들은 (당신도 역시 엔지니어겠지만요!)높은 밴드위쓰의 오디오도 마찬가지로, 우리가 할 수 있는 최상의 결과물을 고객들에게 만들어주고 싶어 하죠. 

- Nick Lloyd가 이메일을 통해 문의.

A: SOS 매거진의 Technical Editor인 Hugh Robjohns의 대답

  우선, 별거 아닌 것 같지만, 중요한 기술적인 포인트를 짚고 넘어가야겠군요. 샘플레이트가 오디오 밴드위쓰의 폭을 결정하지만, 실제 오디오의 밴드위쓰는 프로젝트의 샘플레이트를 바꾸지 않습니다. 여기엔 그럴만한 기술적인 이유, 혹은 이점이 존재하는데요, 높은 샘플레이트의 프로젝트에서 밴드위쓰를 제한하는 것 말입니다.

  당신 스튜디오 직원의 주장은 정확합니다. 하지만, 그것이 전부는 아닙니다. UA 플러그인이 일정 수준까지 처리된 오디오 시그널 밴드위쓰를 제한다는 것 말입니다. 아주 간단하게 설명하면 이것은 의도적으로 심사숙고한 합리적인 결과라는 것입니다. 그렇지 않고서는 UAD 플러그인이 그렇게 사운드가 좋지 못할 겁니다.

  뭔가 속임수가 있는 것 같다구요? 아닙니다! 이것은 지능적이고 실용적인 엔지니어링 vs 과대 마케팅에서 비롯된 오해 사이에서 발생한 단순한 이해의 차이인 겁니다. 우리에게 중요한 것은 사운드 주파수 분석기의 화면에 보이는 것이 아닌, 사운드입니다.

  UAD의 밴드위쓰 제약 방식에 대한 충분한 이유를 설명하기 전에, 오디오 엔지니어링의 실제 세계에 대해 알아보고 가면 좋을 것 같습니다. 실제 세상엔 모든 것이 일정 정도씩 밴드위쓰 제약이 존재합니다. 예를 들어, 대부분의 마이크와 스피커는 25kHz (혹은 그 이하) 근처에서 롤오프됩니다. 그리고 모든 아날로그 오디오 장비들, 프리앰프, 다이나믹 프로세서, 믹싱 콘솔, 그리고 이 외의 모든 것들 역시 밴드-리미트를 가지고 있습니다. 이런 방식으로 프리퀀시 응답을 합리적으로 단축시켜놓은 완벽한 인텔리전트 엔지니어링의 가장 중요한 예가 있습니다. 바로 우리의 귀도 밴드-리미트되어 있다는 것이죠. 그래서, 감히 추측하건대, 당신의 직원은 UAD의 밴드-리미트를 귀로 알아챈 것이 아닐 겁니다.

  조금 더 구체적인 설명을 하자면, 나는 35분 동안 전화통화로 UA를 재건한 Bill Putnam Jr.와 몇몇 플러그인의 경우, 오디오 밴드위쓰를 제약하는 이유와 UA가 플러그인을 디자인하는 방식에 대한 이야기를 나누며 즐거운 시간을 가졌습니다.

  UA가 복잡한 비선형 특성과 캐릭터를 지닌 프랜스포머, 밸브, 트랜지스터, 이 밖의 다른 회로 부품과 위상을 모델링할 때는, 고정된 192kHz에서 내부적으로 돌아가도록 플러그인 코드를 입혀서 소스 오디오를 최대한 올려놓고 프로세싱 후에 다시 다운샘플링을 합니다. 하지만, 192kHz는 이러한 비선형 특성이 가장 높은 프리퀀시로 앨리어싱(디지털 노이즈)이나 부정확한 프로세싱이 발생되지 않고 정확하게 계산될 수 있는 가장 높은 제한선입니다. 모델링하는 장비가 복잡할수록 이러한 문제는 더 커집니다.

  “최신작인 Pultec EQ 에뮬레이션을 개발할 때, UA는 오리지널 하드웨어 장비의 60kHz 근처에 불안정한 필터폴이 존재한다는 사실을 발견했습니다. 만약 그것을 정확하게 모델링한다면 높은 샘플레이트 프로젝트에서는 심각한 앨리어싱이 발생할 수 있는 문제였습니다.”

  따라서, UAD의 기술 개발자들은 아주 심도있고 부드럽게, 가청 범위를 넘어서는 하이-프리퀀시 오디오 응답을 롤오프시켜서 가능한 한 가장 정확하고 세밀하며 확실한 모델링을 실현했습니다. 이것은 일반적인 엔지니어링 트레이드-오프(특정 이득을 얻기 위해 불필요한 것을 포기하는 방법)이며 이런 경우 얻게 되는 밸런스는 시그널 밴드위쓰의 가청범위 내(물론, 초음파의 모델링이란 관점에선 희생을 감수하는 것이겠죠)에서 가장 정확한 모델링을 얻을 수 있기 때문에 전체 프로젝트의 밴드위쓰를 프로세싱해서 가청 오디오에서 부정확한 결과를 만들어 내는 상황을 피할 수 있습니다. 당연히, UAD 개발자들은 사운드 퀄리티를 선택한 것입니다. 그래서 그들의 에뮬레이션을 오리지널 장비와 가장 근접하게 디자인할 수 있는 것입니다.

  흥미로운 것은, Bill이 얘기해 준, 그들의 팀이 플러그인을 개발할 때, (때때로 일 년이 넘게 걸리기도 한다는군요) 요구되는 사운드 모델링의 정확도를 얻게 되는 동안, 처리된 오디오 밴드위쓰를 얼마나 확장시킬 수 있는지 점검합니다. 이것이 각각 다른 플러그인이 각각 다른 프리퀀시 대역에서 롤오프되는 이유입니다. 모든 플러그인의 알고리즘은 개별적으로 최적화되어 최종 결정권자가 들어보게 됩니다. 게다가, 대부분의 빈티지 장비들은 어떤 방식으로든 밴드-리미트가 존재하며, 어떤 장비는 특정 초음파 대역에서 굉장히 불안정한 것이 사실입니다. Bill은 개발팀의 최근작인 Pultec EQ 에뮬레이션을 언급하며 오리지널 하드웨어 장비의 60kHz 근처에 불안정한 필터폴이 존재한다는 사실을 말해주었습니다. 만약 그것을 정확하게 모델링한다면 높은 샘플레이트 프로젝트에서는 심각한 앨리어싱 문제가 일어날 수 있는 문제였습니다.

  논리적으로, 더 높은 샘플레이트에서의 프로세싱(예를 들어, 384kHz)은 밴드위쓰 제한을 없앨 수 있는것인지 Bill에게 물어보았습니다. 하지만, 그가 설명하길, 더 높은 샘플레이트에서의 프로세싱은 비교적 더 넓은 오디오 밴드위쓰를 만들 수 있어도, 결국 낮은 프리퀀시에서도 훨씬 더 적은 수긍할만한 타협을 해야 한다는 문제가 생깁니다. 특히, 로우 프리퀀시 컨트롤 파라미터의 정밀도는, 말하자면, 하이 패스 필터에서 20Hz와 30Hz가 바뀌는 세팅의 차이로 인해 크게 손상받게 되어 전체 시그널 밴드위쓰에서는 아주 작은 비율밖에 차지하지 못합니다. 필요한 수준의 파라미터 정확도를 유지하기 위해서는 불가능할 정도로 큰 수치의 필터 계수가 필요해서 프로세싱이 몹시 어려워집니다. 이러한 이유로 UA는 192kHz 프로세싱이 컨트롤 파라미터의 정확도와 가청 밴드위쓰상의 이펙트 모델링의 정확도를 극대화할 수 있는 최상의 엔지니어링 타협점이라고 판단했습니다. 

  당연히, 대부분의 비선형적 특성은 밴드-리미트와 관련된 에뮬레이션입니다. Urei 1176과 Neve 33609 컴프레서와 Manley Massive Passive 이퀄라이저 등이 그러한 플러그인들입니다. 이러한 에뮬레이션은 모두 28에서 35kHz이 넘으면 부드럽게 롤오프됩니다. 이와는 반대로, 새로운 Dangerous Bax EQ같은 플러그인은 복잡한 비선형 특성이 없기 때문에, 밴드위쓰에 어떠한 제약도 없습니다. 그래서 처리된 오디오 시그널은 프로젝트의 샘플레이트의 *Nyquist 한계까지 확장됩니다.

  (번역자 주 – Nyquist 주파수-현재 샘플 속도의 절반과 같은 주파수로, 해당 속도에 대해 재현 가능한 최고 오디오 주파수를 결정합니다. 예를 들어 오디오 CD는 44,100Hz의 샘플 속도를 사용합니다. 결과적으로 구현되는 나이키스트 주파수가 사람이 들을 수 있는 한계인 20,000Hz를 약간 초과하는 22,050Hz이기 때문입니다. 필요한 경우 최고의 오디오 품질을 얻으려면 높은 샘플 속도로 녹음 및 편집한 다음 더 낮은 속도로 변환합니다.)

  요약하면, Bill과 그의 엔지니어 팀은 그들의 밴드-리미팅 전략이 완전히 타당하다는 사실을 보여주고 있습니다. 게다가, 그는 실제로 들을 수도 없는 초음파까지도 프로세싱해야 한다는 사람들의 논리에 의문을 표하고 있습니다. 그런 초음파가 실제로 적절한 오디오 컨텐츠인지 허위계수로 채워진 노이즈인지 알 수 없기 때문입니다. 끝으로 이것만은 말해야겠네요. 특정 상황에서는 높은 샘플레이트에서 오디오를 프로세싱하고 디지털라이징해야하는 적절한 이유가 있을 겁니다. 오디오 밴드위쓰는 언제나 시그널 체인 어딘가에서 손실되기 마련입니다. 그것이 마이크에서건, 프리앰프, 컨버터, 플러그인 이펙트 프로세싱, 스피커, 혹은 작업자의 귀에서든 말입니다. 현실에서는, 그러한 모든 조합들에서 생겨날 수도 있지만, 실제로 문제가 되는 것은 사운드 주파수 측정기의 화면에 있거나 높은 샘플레이트 소스가 전해준다는 막연한 기대가 아니라, 우리가 듣는 유일한 사운드인 완벽한 시그널 체인의 아웃풋인 것입니다.