펄스 부호 변조

Pulse Code Modulation[1]

아날로그 신호를 0과 1의 디지털 신호로 변환하는 방법이다. 소리등의 연속되는 값을 기록하기 위해 쓰이며, 전자악기 중 일부의 음원을 표현하는 방식이기도 하다.[2]

이름이 그 원리를 잘 표현해주고 있다. 이름만 갖고 간단히 설명하자면 '파형Pulse'를 아주 미세한 시간 단위로 쪼갠 후[3] 그것을 '부호code화'하여 디지털 신호로 '변조modulation'해내는 기술이다. 이 PCM으로 컴퓨터는 이론 상 어떤 아날로그 데이터든 1과 0으로 표현이 가능하다. 용량이 충분하다면.

디지털 녹음 방식의 대표적인 형태로 요태까지 쓰여와꼬 아패로도 계속 쓰일 듯한 방식. PCM 기기는 음성의 표본화[4]를 통해 이진식 디지털 데이터로 기록하게 된다. 출력할 때는 변환기를 통해 반대의 과정을 거친다.

이 녹음 방식이 등장함에 따라 아날로그 방식의 녹음 기기들은 방송계 등에서 깔끔히 묻히게 되었다. 디지털기반 음향기기의 녹음, 전송, 재생등의 처리과정에 수반되는 잡음비가 비교할 수 없을 수준으로 낮기 때문. 한편 회로구조가 복잡한 문제가 있었지만 집적회로 기술의 발달로 해결된다. 그 외에도 'ADPCM' 등 전송에 더 유리하도록 많은 개량이 이루어졌다. ADPCM은 1980년대 초반부터 서울 본국에서 지방 총국에 전송하는 라디오 방송용 회선망에 활용되는 등(지금은 APT-X나 무손실 포맷을 쓴다고 한다) 초창기부터 많이 쓰여온 방식이다.

단, 아날로그와 달리 디지털에선 처리가능한 범위를 넘어가는 부분은 양자화가 불가능하기 때문에 클리핑[5]이 발생하며, 기기의 다이나믹레인지를 넘어가면 바로 파탄[6]이 나는지라 운용에 각별한 주의가 필요하다.

  1. 대개 PCM으로 줄여 부른다.
  2. 롬팩을 사용하여 미리 음원을 PCM 형식으로 저장하는 것, 음파를 삼각함수로 분석한 데이터를 담아놓고 필요할 때마다 렌더링해서 소리를 내는 것의 두가지로 크게 나뉨.
  3. 정확히는 복잡다단한 아날로그파를 이산적으로(xy그래프에 그려지도록) 표현하는 것.
  4. 샘플링, 양자화, 부호화 등으로도 쓰임.
  5. 파형의 피크부분이 한도를 넘겨버려서 잘려없어지는 현상.
  6. 엄밀히 따지자면 클리핑은 디지털아날로그 할 것 없이 수량을 다루는 신호의 처리과정에서는 똑같이 발생한다. 그러나 청감상 드러나는 중대한 차이가 존재하는데, 아날로그로만 처리된 신호의 클립된 부분은 그냥 꼭대기가 납작하게 잘린 신호(쉽게말해 직류)로써 기계에 해로울 수는 있지만 소리(진동)로써는 더도 덜도 아닌 0인데 반해, 디지털상에 저장된 클립은 푸리에변환을 거치면서 원래는 존재하지 않았던 고주파음으로 모양을 바꾸어서 음파에 실리게 되어 음색의 왜곡을 초래한다.참조. 푸리에 변환이라고?