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싱그러운햇살
CD는 아날로그 방식과 다르게 어떤 원리로 소리를 저장하나요?
CD가 디지털 방식으로 음악을 저장하면서 이전 아날로그 매체와 다른 방식을 쓴다고 배우는데, 빛을 이용해서 어떻게 소리 정보를 읽고 저장하는지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
CD는 소리의 아날로그 파형을 0과 1의 이진수 데이터로 변환하여 저장합니다. 소리 신호를 아주 짧은 시간 간격으로 쪼개어 각 순간의 높낮이를 숫자로 기록하는 방식입니다. CD의 표면에는 눈에 보이지 않는 미세한 홈인 피트와 평평한 면인 랜드가 새겨져 있습니다. 이 홈들의 배열이 바로 0과 1의 디지털 신호를 나타냅니다. 음악을 재생할 때는 CD플레이어 내부의 레이저 광선이 회전하는 CD표면을 비춥니다. 레이저가 평평한 랜드를 만날 때는 빛이 그대로 반사되어 강한 신호로 플레이어의 광센서에 들어옵니다. 반면 홈인 피트를 만날 때는 빛이 흩어지거나 간섭을 일으켜 광센서에 약한 신호로 도달합니다.
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채택된 답변시디는 당연히 디지털 저장 매체이므로 디지털로 데이터를 저장합니다.
우리한테는 음악이고 소리이지만 컵퓨터에게는 0과 1로 이루어진 데이터일 뿐이며 그렇기에 당연히 악기가 아닌 0과 1로 이루어진 데이터로 인식됩니다. 그래서 시디에 있는 무지개 빛 나는 부분 있죠? 그걸 빛으로 쏴서 거기에 있는 데이터를 읽어내는 겁니다. 그래서 시디를 광디스크라고도 부릅니다. 이것은 공시디에 데이터를 저장할 때도 마찬가지구요.
가장 큰 차이는 엘피가 소리의 파형을 그대로 흉내 낸 물리적인 자국인 반면, 씨디에는 소리 자체가 없다는 점입니다. 표면에 새겨진 건 소리가 아니라 숫자예요. 그래서 빛으로 읽는다는 것도 소리를 읽는 게 아니라 숫자를 읽는 겁니다.
먼저 소리를 숫자로 바꾸는 단계가 있습니다. 마이크로 들어온 공기의 압력 변화를 일 초에 사만 사천백 번 재서 그 값을 적어요. 이 숫자가 사십사 점 일 킬로헤르츠입니다. 왜 하필 이 정도냐면, 원래 파형을 되살리려면 담고 싶은 가장 높은 소리의 두 배보다 촘촘히 재야 하기 때문입니다. 사람이 듣는 상한이 대략 이만 헤르츠라 두 배에 여유를 조금 붙인 값이에요.
한 번 잴 때의 정밀도가 십육 비트, 즉 육만 오천 단계가 넘습니다. 비트 하나가 대략 육 데시벨을 담당해서 십육 비트면 구십육 데시벨 폭이 되는데, 이게 가장 조용한 소리와 가장 큰 소리의 차이를 얼마나 넓게 담을 수 있느냐를 결정합니다.
이렇게 만든 숫자를 디스크에 새깁니다. 표면에는 아주 작은 홈과 평평한 면이 나선을 그리며 이어져 있어요. 홈을 피트, 평면을 랜드라고 부릅니다. 여기에 레이저를 쏘면 평면에서는 빛이 거의 그대로 돌아오고, 홈에서는 흩어져서 반사광이 약해집니다.
여기서 많이들 오해하시는 게 있는데, 홈이 일이고 평면이 영인 게 아닙니다. 홈과 평면이 바뀌는 그 경계가 일이고, 아무 변화 없이 이어지는 구간이 영이에요. 정확히는 밝기 자체가 아니라 밝기가 변하는 순간을 세는 방식입니다.
사실 씨디를 씨디답게 만든 건 그다음 단계예요. 데이터를 순서대로 나란히 새기지 않고 일부러 흩뿌려 놓은 뒤, 잃어버린 값을 되살릴 수 있는 여분 정보를 함께 적어 둡니다. 이렇게 해 두면 표면에 이 점 오 밀리미터쯤 되는 흠집이 생겨도 원래 값을 계산으로 복원할 수 있습니다.
엘피는 홈 자체가 소리라서 긁히면 그 자리에서 튀는 소리가 그대로 납니다. 반면 씨디는 숫자라서 일부가 망가져도 되찾을 수 있어요. 복사해도 음질이 떨어지지 않는 것도 같은 이유입니다. 모양을 흉내 내는 게 아니라 숫자를 그대로 옮기는 거니까요.
끝으로 디지털은 계단처럼 끊긴 소리라는 이야기가 도는데, 재생할 때 필터를 거치면 그 점들을 지나는 원래의 매끄러운 파형이 되살아납니다. 스피커에서 계단 모양이 나오지는 않아요.
씨디가 소리를 직접 빛으로 저장 하는 것이 아니라 소리를 디지털 숫자로 바꾼뒤에 숫자를 씨디 표면에 미세한 구조로 기록하고 레이저 빛으로 그 차이를 읽는거라고 합니다 ~!