DAW 설정을 둘러보다가 제공되는 다양한 샘플 레이트를 보고 깜짝 놀란 적이 있다면, 여러분은 혼자가 아닙니다. 일부 주요 DAW(예: Logic Pro 및 Pro Tools)는 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4, 192 등 6가지 샘플 레이트를 제공합니다.

잘 모르시는 분들을 위해 설명하자면, 샘플링 레이트는 오디오가 녹음되고 가상 악기의 경우 제작되는 해상도입니다. 이 점을 감안하면 클수록 좋다고 생각하시겠죠?

꼭 그렇지는 않습니다.

샘플 레이트에 대한 대부분의 논의는 사람의 청력 한계를 중심으로 이루어지지만, 녹음할 샘플 레이트를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 다른 요소도 있습니다.

그래서 저희가 개입합니다. 이 글에서는 디지털 오디오의 0과 1에 대해 깊이 있게(정말 깊이 있게) 살펴볼 것입니다. 복잡하다고요? 부분적으로는 그렇습니다. 하지만 이 글이 끝나면 48kHz와 96kHz로 녹음할 때의 장단점을 알고 자신에게 가장 적합한 방법을 결정할 수 있을 것입니다.

샘플 요금 이해

집 앞을 지나가는 자동차가 있다고 상상해 보세요. 이 차는 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 이웃집 앞을 한 번에 연속적으로 지나갑니다. 이는 아날로그 세계에서 소리에 해당하며, 파형은 연속적인 소리입니다.

이제 자동차가 움직이는 모습을 재현하고 싶다고 가정해 보겠습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 차량의 플립북 애니메이션을 만들기로 결정했습니다. 자동차가 움직이는 사진을 더 많이 만들수록 모션이 더 세밀하고 부드럽게 보입니다.

디지털 오디오는 아날로그 파형을 초고속으로 일련의 사진(또는 샘플)을 찍어 디지털 세계에서 복제하는 방식으로 작동합니다.

샘플 속도는 초당 얼마나 자주 스냅샷을 찍는지를 나타내며, 샘플 속도가 44.1kHz라는 것은 초당 44,100개의 수신 파형 샘플이 찍힌다는 의미입니다. 샘플 속도가 높을수록 더 많은 스냅샷이 캡처됩니다. 하지만 더 자세한 내용을 들을 수 있을까요?

나이퀴스트 정리

해리 나이퀴스트라는 영리한 젊은이가 샘플 속도가 기록되는 최고 주파수의 최소 두 배는 되어야 한다는 사실을 발견했습니다. 이를 나이퀴스트 주파수 또는 나이퀴스트 한계라고 합니다.

사람이 들을 수 있는 최대 주파수는 약 20kHz이므로 모든 가청 주파수를 캡처하려면 최소 40kHz의 샘플링 속도가 필요합니다.

이 한도를 초과하는 주파수를 녹음하려고 하면 에일리어싱 또는 폴드오버가 발생합니다. 높은 주파수가 낮은 주파수로 잘못 표시되어 재구성된 신호에 왜곡이나 아티팩트가 발생합니다.

모든 최신 디지털-아날로그 컨버터에는 아티팩트를 제거하는 안티앨리어싱 필터가 있으며, 이는 기본적으로 에일리어싱을 유발할 수 있는 고주파를 제거하는 로우패스 필터의 역할을 합니다. 더 높은 샘플 레이트로 레코딩하면 가청 주파수를 차단하지 않고도 이러한 필터가 작동할 수 있는 헤드룸을 확보할 수 있습니다.

간단히 말해, 나이퀴스트 정리는 디지털 레코딩에 대한 '어느 정도면 충분하다'는 규칙입니다.

CD급 오디오의 등장

CD 음질 표준인 44.1kHz는 디지털 오디오 초창기에 하드 드라이브가 앨범 한 장 분량의 자료를 저장하기에 적합하지 않아 비디오 레코더의 용도가 변경되면서 탄생한 것입니다.

프레임 속도와 프레임당 사용 가능한 라인을 기준으로 펜슬헤드는 프레임당 3개의 오디오 샘플을 저장하는 데 사용되어 샘플 레이트는 44.1kHz가 되었습니다. 이는 나이퀴스트 이론에 부합하고 마스터를 비디오 테이프에 저장할 수 있는 최소한의 샘플 레이트였습니다. 이것이 현재 우리가 CD 음질이라고 부르는 오디오가 되었습니다.

푸리에 변환

샘플 레이트는 신호 캡처 방식에만 영향을 미치는 것이 아니라 디지털 오디오를 '읽어내는' 방식에도 영향을 미칩니다.

푸리에 변환은 복잡한 신호를 분석하여 다양한 주파수에서 간단한 파형으로 분해하는 데 사용되는 수학적 도구입니다. 전체 신호를 분석하고 더 작은 대역으로 분해하는 EQ, 스펙트로그램, 피치 감지와 같은 플러그인이 작동하는 방식입니다.

즉, 오디오 파일에 초당 스냅샷(샘플 속도가 높을수록) 정보가 많을수록 푸리에 변환 계산이 더 정확해집니다.

주파수 응답

샘플 레이트를 논의할 때 고려해야 할 또 다른 요소는 레코딩 및 모니터링하는 장비입니다.

모든 오디오 거빈에는 주파수 응답이 있으며, 대략적으로 다음과 같이 설명할 수 있습니다:

• 재생할 수 있는 주파수와
• 얼마나 정확하게 수행하는지 확인합니다.

형편없는 라디오잭 마이크를 사용하여 형편없는 기타로 테이크를 녹음하고 형편없는 라디오잭 스피커로 재생하면 좋은 소리가 나지 않을 가능성이 높습니다. 어떤 샘플링 레이트를 사용하든 상관없습니다.

나를 더 높이

이 모든 과학적인 내용을 살펴본 결과, 샘플 속도가 높을수록 더 많은 주파수를 캡처하고 더 자세히 분석할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

하지만 96kHz로 녹음하면 최대 48kHz까지 주파수를 캡처할 수 있지만, 사람의 청취 관점에서 보면 44.1kHz 녹음과 실제 가청 차이는 없습니다. 청력이 뛰어난 사람이라도 높은 주파수는 여전히 가청 범위를 벗어나게 됩니다.

그리고 나이퀴스트 이론 덕분에 44.1kHz는 사람의 청력 범위 내의 모든 신호를 완벽하게 재생하기에 충분하다는 것을 알고 있습니다.

그렇다면 왜 더 높은 샘플 속도를 사용할까요?

48kHz: 업계 표준

영화, TV, 스트리밍의 경우 48kHz가 널리 사용되는 전송 샘플 레이트가 되었습니다. 더 높은 샘플 레이트를 사용할 수 있지만 48kHz는 품질, 효율성 및 호환성의 균형 덕분에 미디어 업계에서 표준으로 자리 잡았습니다.

48kHz를 선택하는 이유는 무엇인가요?

미디어 제작에서 48kHz 샘플 레이트를 표준으로 채택한 주된 이유는 호환성 때문이었습니다. 이 샘플 레이트는 유럽 및 NTSC 텔레비전이 사용하는 다양한 프레임 기반 비디오 시스템과 잘 어울리면서 동시에 나이퀴스트 주파수 요구 사항을 충족했습니다.

오늘날 Netflix, Disney, Amazon과 같은 스트리밍 플랫폼에서는 48kHz로 오디오를 전송해야 하며, 극장 개봉을 위해 구식 실제 영화를 스코어링하는 경우에도 믹싱 단계에서 48kHz 스템을 제공해야 합니다.

48kHz 샘플 레이트 사용의 이점

48kHz가 널리 사용되는 샘플 레이트가 된 또 다른 이유는 뛰어난 사운드와 처리 요구 사이의 균형 때문입니다.

앤티 앨리어싱

샘플 주파수가 약간 높을수록 안티 에일리어싱 필터가 작동할 수 있는 헤드룸이 더 넓어집니다. 44.1kHz의 샘플링 속도에서 완벽하지 않은 안티 에일리어싱 필터는 미묘하지만 측정 가능한 아티팩트를 유발할 수 있습니다.

반면에 48kHz의 샘플링 레이트를 사용하면 발생하는 모든 에일리어싱은 가청 스펙트럼에서 벗어납니다.

리샘플링

미디어 업계에서 더 높은 샘플 레이트가 널리 사용되고 있다는 점을 고려할 때 48kHz로 오디오를 전송하면 리샘플링의 필요성을 최소화할 수 있습니다. 음악 업계에서는 44.1kHz가 일반적이지만, 동기화 라이선싱을 사용하는 경우 완제품은 48kHz로 제공해야 합니다.

낮은 샘플 레이트에서 48kHz로 업샘플링할 때 샘플 레이트 변환 과정에서 파일에 원치 않는 아티팩트가 발생할 수 있습니다. 따라서 항상 더 높은 품질의 샘플 레이트로 레코딩하고 나중에 필요한 경우(예: CD로 인쇄할 때) 다운샘플링하는 것이 좋습니다.

파일 크기

48kHz로 오디오를 녹음하고 처리하면 파일 크기를 관리할 수 있어 스토리지 비용과 데이터 전송 시간이 중요한 대형 TV 및 영화 프로젝트에 필수적입니다.

48kHz 샘플 레이트 사용의 한계

48kHz 사용에는 실제로 제한이 거의 없습니다. 오디오 커뮤니티 내에서 모든 전문가용 애플리케이션에 48kHz가 정말 '충분'한지에 대한 논쟁이 있지만, 48kHz와 더 높은 샘플 레이트의 차이는 매우 통제된 하이엔드 청취 환경에서만 눈에 띄는 경우가 많습니다.

96kHz: 고해상도 오디오

영화, TV, 팟캐스트 등에서는 48kHz 샘플 레이트가 업계 표준이지만, 일부 엔지니어는 96kHz로 작업하는 것을 선호합니다. 이론적인 이점은 고주파 콘텐츠를 캡처할 수 있는 더 많은 헤드룸, 에일리어싱 감소, 향상된 처리 능력 등입니다.

이론적 이점

확장된 레코딩 범위

96kHz의 샘플 레이트로 최대 48kHz의 주파수를 녹음할 수 있습니다. 이는 인간의 청각 범위(일반적으로 약 20kHz)를 훨씬 뛰어넘는 것이지만, 일부 사람들은 이 초고주파 콘텐츠가 사람이 들을 수 있는 미묘한 방식으로 사운드와 상호작용한다고 주장합니다.

앨리어싱 감소

나이퀴스트 한도를 기억하시나요? 96kHz로 녹음하면 이 한계가 48kHz까지 밀려나므로 가청 사운드를 방해하는 에일리어싱 아티팩트가 발생할 가능성이 줄어듭니다.

플러그인 처리 개선

샘플 레이트가 높으면 일부 효과의 처리 성능이 향상될 수도 있습니다. 이는 특히 오디오의 시간을 늘리거나 피치 시프트 작업을 수행할 때 두드러집니다.

더 높은 샘플 레이트에서 녹음된 오디오는 더 자연스러운 음질로 더 깨끗한 사운드를 만들어냅니다. 이 때문에 많은 사운드 디자이너들이 더 높은 샘플 레이트(192kHz)로 작업합니다.

채도 및 왜곡과 같은 처리에도 동일하게 적용됩니다. 이러한 플러그인은 원래 나이퀴스트 한도를 초과하는 고주파 콘텐츠를 추가하므로 96kHz 샘플 레이트를 사용하면 이펙트 후 에일리어싱이 발생할 가능성이 줄어듭니다.

보다 정확한 샘플 피크 측정

96kHz로 작업할 때의 또 다른 이점은 샘플 피크 측정의 정확도가 향상된다는 점입니다. 종종 신호의 피크는 녹음된 샘플 사이에서 발생하는데, 이를 인터샘플 피크라고 합니다. 믹싱 엔지니어는 초당 더 많은 샘플을 포함하는 더 높은 샘플 레이트로 신호 피크의 위치를 더 정확하게 표현할 수 있습니다.

미래를 대비한 오디오 품질

96kHz로 레코딩할 때 얻을 수 있는 또 다른 이점은 경쟁에서 앞서 나갈 수 있다는 점입니다. 기술이 계속 발전함에 따라 더 높은 샘플 레이트가 표준이 될 수 있으며, 일부 엔지니어는 향후 고해상도 포맷과의 호환성을 보장하기 위해 96kHz를 선택하기도 합니다.

96kHz 샘플 레이트 사용의 단점

96kHz로 녹음하면 이론적으로 많은 이점이 있으며, 시간을 늘리거나 편집 작업을 수행할 때 더 나은 품질의 오디오를 얻을 수 있습니다. 하지만 이러한 장점은 더 낮은 샘플 레이트를 사용할 때와 비교하면 현실적인 단점이 있습니다.

파일 크기

샘플 레이트를 두 배로 늘릴 때마다 생성되는 데이터의 양도 두 배로 증가합니다. 96kHz로 레코딩된 세션은 훨씬 더 큰 파일이 생성되므로 48kHz 세션보다 두 배의 공간을 차지합니다.

복잡한 프로젝트의 경우 스토리지 요구 사항이 빠르게 증가하고 백업, 공유 및 파일 관리가 더 어려워질 수 있습니다.

처리 능력

예상할 수 있듯이 샘플 속도가 높을수록 CPU의 성능이 더 많이 요구됩니다. 초호화 머신이 아니라면 세션 지연 시간 증가, 렌더링 시간 지연, 시스템 불안정성 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

DAW 성능

대부분의 DAW가 더 높은 샘플 레이트를 지원하지만, 96kHz 이상에서 세션을 실행하면 오디오 스트리밍을 위해 DAW가 더 많은 작업을 수행해야 합니다. 시스템과 세션의 복잡성에 따라 드롭아웃이나 글리치가 발생할 위험이 높아집니다. 다음 뱅어를 믹싱할 때 이상적이지 않습니다.

플러그인 성능

일부 플러그인은 내부적으로 수신 신호를 오버샘플링하여 결과 출력의 품질을 개선합니다(예: 미터링 플러그인 또는 리미터). 이미 높은 샘플 속도로 실행하면 CPU 성능이 저하될 수 있습니다.

워크플로 효율성

샘플 속도가 높을수록 이론적인 이점과 미래 대비가 가능할 수 있지만, 세션을 더 빠른 속도로 실행하면 눈에 띄는 이점 없이 워크플로우가 느려질 수 있습니다.

• 일부 저가형 오디오 인터페이스는 96kHz 샘플 레이트를 처리할 수 없으므로 사운드가 왜곡될 수 있습니다.
• 최종 결과물을 만들기 위해 거의 항상 다운샘플링을 해야 하므로 그 과정에서 불필요한 변환 단계가 발생합니다.
• 시스템이 더 높은 샘플 속도로 세션을 실행하는 데 어려움을 겪는다면 시간이 더 오래 걸릴 수밖에 없습니다. 믹싱 작업이 지루해지며 이후에도 여전히 다운샘플링을 해야 합니다.

48kHz와 96kHz의 차이를 들을 수 있나요?

이 토론에서 백만 달러짜리 질문은 사람들이 실제로 48kHz와 96kHz의 차이를 들을 수 있는가 하는 것입니다.

누구에게 물어보느냐에 따라 다릅니다.

특히 마스터링 엔지니어와 오디오 애호가 등 일부 숙련된 청취자들은 특히 고도로 조율된 악기인 경우 샘플 레이트 간의 미묘한 차이를 들을 수 있다고 주장합니다.

일부 사람들은 두 샘플 레이트의 차이가 들리지 않더라도 사운드 내에 초음질 콘텐츠가 존재하면 고조파 상호 작용으로 인해 청취 경험에 영향을 미칠 수 있다고 지적합니다.

이것이 실제 소리의 차이 때문인지, 아니면 심리적 편견 때문인지는 논쟁의 여지가 있습니다. 하지만 몇 가지 요소가 소리를 듣는 방식에 영향을 미칩니다.

재생 시스템

주파수 응답에 대한 논의를 기억하시나요? 20kHz 범위를 훨씬 뛰어넘는 초인적인 청력을 가지고 있더라도 청취 중인 스피커가 이러한 초음파 주파수를 지원하지 않는다면 높은 샘플 레이트는 사실상 무용지물이 됩니다.

인간의 청력 한계

대부분의 성인은 나이가 들면서 고음역대의 청력 저하를 경험합니다. 초고주파가 소리에 존재하더라도 많은 청취자가 이를 듣지 못할 가능성이 높습니다.

실용적인 고려 사항

이 논의는 두 가지 아이디어로 요약할 수 있습니다:

• 48kHz는 미디어 업계 표준으로, 모든 음질을 충족합니다.
• 96kHz는 멋진 것 같지만 많은 짐을 안고 있습니다.

프로젝트에 적합한 샘플 레이트를 선택하는 것은 특정 요구 사항과 워크플로우에 따라 다릅니다. 다음은 오디오 프로덕션의 다양한 분야에 대한 실용적인 분석입니다.

음악 프로덕션: 녹음, 믹싱 및 마스터링

혼자서 음악 작업을 할 때는 오디오 품질과 시스템 효율성의 균형을 맞추는 것이 샘플 레이트 선택의 관건입니다.

• 녹음: 일부 엔지니어는 모든 소리의 디테일을 포착하고 에일리어싱 오류를 방지하기 위해 96kHz 이상의 높은 샘플 레이트로 트래킹하는 것을 선호합니다. 하지만 대부분의 음악에서는 48kHz로도 충분하며 시스템 성능과 스토리지에 부담이 적습니다. 또한 모든 것을 동기화하기 위해 마스터 클럭을 사용할 필요가 없습니다.
• 믹싱 및 마스터링: 요즘에는 많은 플러그인이 내부 오버샘플링을 통해 보다 정확한 출력을 제공하기 때문에 48kHz로 작업해도 여전히 높은 수준의 오디오를 제공합니다.
• 최종 전달: 스트리밍 플랫폼은 44.1 또는 48kHz의 샘플 레이트를 가진 파일을 허용하는 경향이 있습니다. 음악을 CD로 재생하려면 최종 믹스를 44.1kHz로 샘플 레이트로 변환해야 합니다. 어느 쪽이든 이러한 상황에서는 높은 샘플 레이트로 녹음하는 것은 무리입니다.

영화 및 TV 오디오

영화 및 텔레비전( 동기화 라이선스 포함) 작업 시에는 48kHz가 표준입니다. 대부분의 경우 비트 심도 해상도는 16비트여야 하지만, 처음부터 비트 심도 24로 녹음한 후 전송할 때 디더링하는 것이 좋습니다.

포스트 프로덕션 세션의 트랙 수가 많기 때문에 96kHz로 레코딩하면 시스템 효율성 및 저장 공간에 문제가 발생할 수 있습니다.

게임 및 VR

게임 및 가상 현실 시나리오의 오디오는 포맷의 고유한 요구 사항으로 인해 더 높은 샘플 레이트가 필요한 경우가 많습니다.

사운드의 시간 연장 및 피치 이동이 필요한 경우가 많으므로 96kHz로 녹음하는 것이 좋습니다.

라이브 사운드 및 스트리밍

라이브 상황에서는 실시간 성능이 최우선이기 때문에 48kHz가 최선의 선택입니다.

최종 권장 사항

일반적으로 오디오를 녹음하는 가장 효율적이고 효과적인 방법은 비트 심도 24, 샘플 레이트 48kHz입니다.

이 설정은 음질의 선명도와 스토리지 및 CPU 성능의 효율성 사이의 최적의 지점입니다.

많은 플러그인이 이미 이러한 속도로 작업하는 동안 내부 오버샘플링을 수행하므로 96kHz로 녹음할 때의 이점은 미미합니다.

또한 고품질 디지털 리미터와 미터가 샘플 간 피크를 보정하여 더 높은 샘플 레이트의 필요성을 줄여줍니다.

마지막으로, 48kHz는 대부분의 전문 작업에 사용되는 업계 표준으로, 공동 작업자 및 배포자와의 원활한 통합을 보장합니다.

96kHz를 사용하여 녹음하는 것을 고려할 만한 몇 가지 상황은 다음과 같은 경우입니다:

• 프로젝트에 광범위한 시간 연장, 피치 이동 또는 편집(예: 세분화된 합성)이 필요한 경우입니다.
• 프로젝트가 아카이브 용도로 사용되며 작업물을 미래에 대비하고 싶은 경우입니다.

결론

그동안 많은 내용을 다루었습니다! 지금까지 다룬 내용을 간단히 요약해 보겠습니다. 클리프 노트라고 할 수 있습니다:

• 44.1kHz의 샘플 레이트는 사람의 청각 범위 내에서 가장 높은 주파수까지 오디오 신호를 완벽하게 재생할 수 있습니다.
• TV, 영화 및 미디어 업계에서는 48kHz를 표준으로 사용합니다.
• 96kHz로 녹음하려면 더 많은 처리 능력과 대용량 파일을 저장할 수 있는 디스크 공간이 필요합니다.
• 점점 더 높은 샘플 속도를 사용하면 시스템 효율성 및 저장 비용과 관련하여 수익이 감소합니다.
• 오디오에 시간 늘이기 및 기타 편집 기능을 사용할 예정이라면 더 나은 결과를 위해 96kHz로 녹음하세요.

숫자를 쫓는 것보다 작업하는 컨텍스트가 더 중요하다는 점을 기억하세요.

아티스트의 경우, 청중은 96kHz로 트랙을 제작했다는 사실을 신경 쓰지 않을 수 있습니다. 사실, 44.1kHz로 캡처한 트랙과 그 차이를 알아차리지 못할 가능성이 높습니다.

영화 및 TV용 음악을 녹음하는 경우 48kHz는 음질과 전문가 수준의 완벽한 균형을 이룹니다.

이펙트 라이브러리를 위한 사운드 라이브러리를 구축하는 경우, 편집 기능을 최대한 활용하려면 96kHz를 사용하는 것이 좋습니다.

궁극적으로는 여러분의 선택입니다. 다양한 샘플 레이트로 실험해보고 어떤 소리가 좋은지 알아보세요. 96kHz에서 눈에 띄는 차이가 들리면 그대로 사용하세요! (하지만 더 큰 하드 드라이브를 구입해야 할 수도 있습니다...).

어떤 것을 사용하든 음악을 만들어 보세요!