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9_오디오_미신:dsp를_사용하는_플러그인이_cpu를_사용하는_native_플러그인_보다_소리가_좋다

?DSP를 사용하는 플러그인이 CPU를 사용하는 Native 플러그인 보다 소리가 좋다?

결론부터 말하자면 그럴 수도 있고 아닐 수도 있다.

보통 프로세서의 구조는 링크된 글에도 쓰여있듯이

계산기+기능에 맞는 컨트롤러나 명령어칩셋

의 구조로 이루어져있다.

프로세서 구조

CPU 의 경우는 계산기(정수연산자,부동소수연산자가 둘다 있음)+주변기기 컨트롤 명령어셋의 구조이고1)
DSP 의 경우에는 계산기(정수연산자 또는 부동소수연산자,기종에 따라 주로 한가지로있다)+신호처리 관련 명령어세트의 구조이다.

의 구조이다.CPU 의 경우는 범용을 위해 만들어졌기 때문에, 기본적인 계산 명령어 제외하고는 계산에 필요한 명령어는 프로그래밍언어로 라이브러리화하여 작성해서 사용하도록 되어 있다.하지만 최근의 CPU는 여러가지 멀티미디어 기능의 하드웨어 명령어세트를 AVX, MMX , AVX2 등의 이름으로 내장하고 있다. 2), ASIO 등의 드라이버가 등장하여 DAW나 플러그인이 획기적으로 발전한것도 사실 이 하드웨어 명령어세트 때문일 수도 있다.

그렇다면 음질의 차이를 가져 오는 부분은 계산기가 처리하는 데이터 포맷에 달려있다.

UAD1

예를들면 예전 UAD1 의 DSP 칩은 Motorola 사의 칩을 사용했었는데, 이칩은 24bit 정수 연산자이다. 이경우 어떤 방식의 데이터 포맷이 들어오더라도, 계산을 위해서 24bit 로 변환후에 신호 처리를 하게 된다.

이때 당시의 UAD1 의 장점은 그저 CPU 점유를 낮추는것에 불과했고, 음질은 CPU 로 거는 플러그인보다 좋지 못했다. CPU 는 그때 이미 큐베이스나 로직등이 32bit float이상으로 오디오 처리를 하고 있었다

TC Powercore

TC powercore 의 경우에도 같은 칩을 사용했기 때문에, 역시 24bit 정수 연산이었고, 정수연산자가 부동소수 연산자에 대해서 가질수있는 유일한 장점은 레이턴시이다. 따라서 그때 당시의 UAD1,Tc powercore 등은 컴프레서나 이퀄라이저 같이 Bit depth 의 해상도에 영향을 많이 받는 플러그인에 대해서 음질이 매우 취약했다.

Protools hd(TDM)

프로툴 HD(DSP) 의 경우에는 TDM3) 이란 기술을 사용하여 여러개의 칩을 동시에 사용할수 있었고, 따라서 작은 24bit 정수 연산형 DSP 칩을 여러개를 사용하여 48bit double precision 이라는 포맷으로 연산할 수 있었다. 정수연산자는 부동소수 연산자보다 레이턴시 부분에서 이득을 가지기 때문에, 프로툴이 가장 획기적인 DSP 시스템이었다. 48bit 와 32bit float 은 물론 32bit float 이 더 해상도가 높지만, 둘의 비교는 크게 귀로 체감되지 않았다.하지만 CPU 로 프로툴을 사용하는 RTAS 와 DSP 로 프로툴을 사용하는 TDM 사이의 차이가 들려서, 많은 사람들이 RTAS 가 더 좋다고 평가를 하는걸로 봐선, 차이가 있긴 있는걸로 보인다.

TDM 이라는 기술은 예를들면 어떤 데이터를 처리할때 4초의 시간이 필요하다 하면, 1 DSP 로 연산하면, 4초가 소모되게 되지만, 이것을 시분할 하여, 각기 4개의 DSP 가 동시에 1초씩 연산하도록 하면, 연산 시간을 1/4인 1초로 줄일 수 있다. 쉽게 이러한 원리라고 생각하면된다.

CPU

CPU 의 경우에는 최근 64bit float 연산자까지 갖추고 있기 때문에, 큐베이스나 reaper 등의 DAW 가 64bit float 엔진을 사용하는 경우가 있다. 대부분의 DAW 는 아직 32bit float을 사용하지만, 그래도 위에 설명한 UAD1이나, TC powercore, protools hd 들의 24bit, 48bit보다는 32bit float 이 다이내믹 해상도에서 우위를 점한다.

UAD2

또다른 UAD2 의 경우는 ADSP 사의 sharc 칩을 사용하여 32bit float 의 연산자를 갖추고 있다. 이 Sharc 칩의 경우에는 많은 디지털 콘솔에서도 채용하여 사용하고 있는데 FPGA 를 이용하여 여러개의 칩을 병렬연결하여 4) DSP 파워를 높혀서 사용한다.

DSP의 장점

-레이턴시-

따라서 DSP 를 사용하는 플러그인과 CPU 를 사용하는 플러그인을 비교하면, 각 계산기 칩의 연산 포맷 형태에 따라서 해상도가 결정된다는것을 알수있다. 단, DSP 가 가질수 있는 장점은 분명히 레이턴시 이다. DSP는 플러그인이나 오디오 연산만을 위해서 전용으로 돌아가는 프로세서 이고, CPU 는 OS 의 멀티테스킹을 위해 시간을 쪼개서 차례차례 여러가지 프로세스에 분할하고 있다. 따라서 CPU 에 윈도우나 맥OS 같은 멀티테스킹 OS 를 설치하고 그위에 다시 DAW 를 설치하여 사용하는 경우는 반드시 레이턴시가 생길수 밖에 없고, 그러한 멀티테스킹 프로세스 떄문에 오디오를 쌓아서 대기 시켜줄 Buffer 가 크게 필요하게 되므로 레이턴시가 있을수 밖에 없다.5) 그리고 결론적으로 DSP 는 CPU 에 비해 매우 저렴하고 전력도 작게 먹고 발열도 거의 없다. 이에 따라 전원부에 큰 비용을 들여설계하지도 않아도 된다. 결론적으로 제품을 저렴하게 만들 수도 있다.

CPU의 장점

-먼치킨-

CPU 의 장점은, 프로세싱 파워가 엄청나게 강하다, 물론 그에 따라 가격도 높다.전기도 많이 먹고 발열도 심하고. 팬도 필요하지만, 거의 대부분 DSP 칩보다 CPU 가 프로세싱 파워가 크다. 다시말해서 많은수의 플러그인을 거는게 가능하고, 알고리즘이 복잡하여 DSP 기반으로는 절대 구현 불가능한 먼치킨 플러그인6)도, CPU 로는 가능하다. .

또한 개발 환경이 매우 좋다. 이미 만들어진 신호처리에 관한 소스코드들이 많이 있기 때문이다.7)

이런 CPU 의 장점을 이용하여 Tc electronic 은 SYSTEM 6000을 만들어서 자사의 흑역사인 POWERCORE를 단종시켰고, Waves 는 RTOS8) 기술을 이용하여, Soundgrid DSP 서버라는 제품을 만들었다.
마찬가지로 Merging 도 자사의 384kHz 라는 샘플레이트 포맷9)에 필요한 프로세싱 파워를 비슷한 RTOS 기술과 가상화 기술을 동시에 이용한 masscore 라는 기술로 커버 하고 있다.
Lexicon 960L 의 경우에도 기판을 열어보면 팬티엄 cpu 와 메인보드 , 메모리가 나온다. 다 intel cpu 의 높은 프로세싱 파워와 레이턴시를 DSP 수준으로만들어주는 RTOS를 이용한 하드웨어 들이다. 덕분에 가격도 엄청 올라간다. 보통 프로세싱 파워는 UAD2의 Octacore10) 카드 정도면 인텔 팬티엄cpu 1개와 비슷한 수준으로 생각된다.11)

결론

어차피 DSP 칩을 만들던 회사들도 사실은 Computer 나 계산기를 만들던 회사다.


DSP 의 제작 목적도 사실은 CPU 와 같은 “계산” 목적이다.

결론은 DSP 던 CPU 던 상관없이 둘다 2진수 계산을 하는 디지털 프로세서12)이다. 결과의 차이는 그 프로세서가 연산하는 연산 포맷과 플러그인 알고리즘에 달려있다

retronica 2019/05/14 04:55

1)
우리가 컴퓨터를사용할때 키보드나 마우스가 버벅거리지 않는 이유는 이러한 주변기기 컨트롤 명령어세트가 하드웨어로 동작하기 때문이다
2)
주로 intel 계열이 이부분이 강력하다. 사실상 DSP 의 신호처리 관련 명령어세트와 큰 차이 없음
3)
시분할, DSP 칩을 여러개 직렬로 연결하여 프로세싱 파워를 높힘,그때는 아직 fpga를 사용하지 않던 시절이기에 이기술이 최고의 다중 DSP칩 사용 기술 이었다.
4)
TDM 의 경우는 여러개의 칩을 직렬 연결하는 방식이다.
5)
하지만 linux rt와 같은 RTOS 를 설치하여 사용하면 레이턴시가 DSP 수준으로 줄어든다.ex) masscore, soundgrid, system6000, lexicon 960L
6)
대표적인 플러그인은 fabfilter pro-L,waves L-3-16 대신 점유율이 엄청 높겠지만…
7)
DSP 칩도 Sharc 같은 경우는 Scope 사의 pulsa나, 여러 오디오 DSP 하드웨어에 의한 오래된 개발 환경 형성으로 소스코드가 많이 있긴 하다. 그래서 sharc 칩을 오디오 DSP 로 많이 사용하는 이유가 여기에 있다.
8)
realtime OS, 실시간OS
9)
샘플레이트가 2배 늘어나면 필요한 프로세싱파워도 2배늘어난다
10)
ADSP 의 sharc 8개
11)
하지만 그렇다고 해서 UAD2 가 안좋다는게 아니다. 잘생각해보자. UAD2 는 파워서플라이도 따로 필요 없고, 냉각 팬도 없다.팬티엄 CPU 1개를 돌리기 위해선, CPU 팬도 돌아야하고, 메인보드 와 CPU , 메모리를 가동하기 위한 파워서플라이도 필요하고 부피도 크다는걸 생각해보자.DSP 칩과 CPU 칩의 장단점을 한번에 파악할 수 있다.
12)
연산기,계산기
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9_오디오_미신/dsp를_사용하는_플러그인이_cpu를_사용하는_native_플러그인_보다_소리가_좋다.txt · 마지막으로 수정됨: 2021/05/23 15:12 저자 merefox