[인터뷰] 엘락으로 새롭게 재편된 알케미의 출사표 DDP-2

[인터뷰] 엘락으로 새롭게 재편된 알케미의 출사표

Elac

Alchemy

10월 15, 2019

성연진

이동훈

하이엔드 대명사 컨스텔레이션 오디오의 리더이자 90년대를 풍미한 오디오 알케미(Audio Alchemy)의 대표인 피터 매드닉(Peter Madnick)이 컴퓨터 네트워크 오디오 시대에 맞춰 다시금 부활시킨 오디오 알케미가 새롭게 재편되었다. 지난 2015년 신제품으로 부활한 오디오 알케미는 브랜드 고유의 장점인 뛰어난 가성비와 훌륭한 하이파이 사운드로 디지털 오디오 시장에 큰 반향을 일으켰다. 이에 관심을 갖게 된 것은 독일의 스피커 업체 엘락(ELAC)이다. 최근, 스피커에서 멀티미디어 시장으로 보폭을 넓히려는 이들에게 오디오 알케미는 자사의 스피커들과 최고의 궁합을 보여주었고, 오디오 알케미의 기술과 컨셉에 고무된 독일인들은 과감하게 오디오 알케미를 인수했다.

지난 뮌헨 하이엔드쇼에서 만난 피터 매드닉과 모니카(엘락 세일즈&마케팅 디렉터)

2018년 새롭게 바뀐 알케미의 제품들은 이제 오디오 알케미가 아니라 ‘엘락 알케미’로 불리우기 시작했다. 그리고 기존 알케미의 제품들의 비약적인 업그레이드를 단행하여 올 하반기부터 엘락 알케미의 첫 제품이자 알케미 시리즈의 2세대 모델인 DDP-2가 발매되었다. 기존 DDP-1에서 엄청난 개선과 진화를 이룬 DDP-2에 대하여 제작자인 피터 매드닉에게 궁금한 내용들을 직접 들어보았다.

언제 개발 시작하여 완성된 것인가?

Elac Alchemy DDP-2 (Network Player/DAC/Pre Amp)

엘락이 오디오 알케미를 인수한 것은 2017년의 일이다. 이때부터 세일즈 및 마케팅 팀이 오리지널 알케미 DDP-1에 어떤 기능들을 넣을지, 어떤 부분을 개선하면 좋을지에 대해 시장의 요구들을 조사하고, 시장 분석을 시작했다. 가장 일반적이면서도 보편적인 요구 사항은 섀시에 대한 것으로, 작은 크기보다는 풀 사이즈의 일반 오디오 크기로 만들면 좋겠다는 의견이 지배적이었고, 색상도 블랙 컬러면 좋겠다는 요구가 많았다. 그리고 어댑터 대신에 더 좋은 전원 회로를 장착하면 좋겠다는 요구와 네트워크 스트리밍, MQA도 지원되는 플레이어이자 DAC가 되기를 바란다는 결과를 얻게 되었다. 그래서 DDP-2와 DPA-2 그리고 PPA-2는 그러한 제안, 요구, 요청들을 모두 반영하여 완성된 새로운 제품들이다.

그렇다면 현재의 알케미는 정확히 누가 하드웨어와 소프트웨어 개발을 맡고 있는가?

DDP-2의 회로 개발은 컨스텔레이션 오디오를 비롯하여 나와 함께하고 다양한 하이엔드 오디오 개발을 하고 있는 개발팀이 새 프로젝트를 진행했다. 개발자들은 리처드 리델(Richard Liddell), 에릭 허니스(Eric Hernes), 그리고 키스 앨솝(Keith Allsop) 그리고 나, 이렇게 네 사람이다. 특히 키스 앨솝는 DSP 전문가로 디지털 회로와 DSP 프로그래밍을 담당했다. 잘 알려진 바 그대로 25년 동안 나와 함께 하이엔드 모델들을 직접 설계해온 인물로 컨스텔레이션의 DAC와 플레이어를 만든 장본인이다.

뒤에 앉은 사람이 엘락의 CTO 롤프 얀케 (인터뷰 기사)

DDP-2의 구체적인 개발 목표 또는 구현하고자 한 것은 무엇인가?

가장 큰 방향이자 목표는 이전 모델인 DDP-1 설계의 명성과 성능에서 한층 비약적으로 높아진 성능 그리고 기능들을 갖추는 것이었다.

DDP-2의 개발 과정에서 가장 힘들었던 점은?

ROON READY 스트리밍 기능을 제대로(!) 만드는 것이었다. 단순히 ROON의 플레이어로 동작하게 만드는 것은 전혀 어렵지 않다. 중요한 점은 ROON을 구현하면서 그 음질적 성능이 최대치로 동작되도록, 실제 재생 음질을 하이 퀄리티로 끌어올리는 작업이었다. 특히 디지털 오디오에서는 클럭 동작이 굉장히 중요한 핵심 요소인데, 스트리밍에서는 광, 동축 같은 다른 일반 디지털 신호들보다 클럭의 중요성이 훨씬 더 크다. 스트리밍 재생은 오디오 신호를 그대로 재생하는 것이 아니라 네트워크 스트림 패킷에서 오디오 신호를 만들어내는 별도의 처리 과정부터 거치고, 그 뒤 만들어진 순수 디지털 오디오 신호를 다시 DSP와 DAC로 아날로그 재생을 해주는 과정을 거치게 된다. 즉 입력부터 출력까지 소리가 나오는 중간 과정에 여러 컴퓨터 처리 과정들이 끼어들기 때문에 이런 저런 데이터 처리 과정에서 단계마다 지터가 계속 쌓일 수 밖에 없는 구조이다. 그래서, 키스 앨솝과 개발팀은 ROON이 제대로 된 성능, 즉 음질적인 성능이 극대화된 재생이 되도록 데이터 처리와 클럭 처리에 엄청난 노력을 기울였다. 들어보면 DDP-2의 결과물은 그 노력이 충분한 가치가 있었음을 보여준다.

DDP-2의 클럭 회로, 클럭 처리 기법에 대한 설명을 부탁한다.

DDP-2가 기존 디지털 기기들과 다른 점은 각각의 입력들, 광, 동축, AES/EBU, USB 그리고 이더넷 입력 등에 대해 모두 개별 클럭 회로를 갖도록 만든 점이다. 클럭 하나로 모든 회로가 동작하는 구조가 아니다. ROON READY 스트리머는 2개의 정밀 크리스털 오실레이터에 의해 클럭킹이 이루어지고 이에 따라 재생이 진행된다. 대개 네트워크 스트림 자체의 클럭 신호를 메인 클럭으로 사용하는 일반 네트워크 플레이어와는 전혀 다른 재생 방식이다.

마찬가지로 USB Audio 입력 그리고 동축/광/AES/EBU의 SPDIF 입력은 각각 그 입력에 맞는 전용 오실레이터(클럭)들이 개별 설계가 되어 있고, 이에 의해 재생이 이루어진다.

I2S 입력은 다른 입력들과는 다른데, I2S는 클럭 신호 자체가 오디오 신호와 따로 분리되어 입력되는 신호 전달 방식이라서 별도의 클럭 회로가 필요없다.

이 모든 입력 소스들은 순수한 디지털 오디오 신호들을 I2S 신호 포맷으로 만들어내고, 그 뒤에 개발한 FPGA로 신호를 전송한다. FPGA는 선택한 입력 신호의 클럭 신호에 맞춰서 재정렬된 새로운 오디오 신호로 출력한다. 이 I2S 신호는 항공 우주 기기들에서 사용하는 정밀 위상 락킹 루프 클럭의 지터 클리너 기능을 하는 디지털 필터 회로를 거쳐 DAC로 오디오 신호가 전송된다.

DDP-2에 사용된 DSP는 어떤 것이며 어떤 알고리듬이 프로그래밍 되어 있는가?

듀얼 코어 구성의 아날로그 디바이스의 SHARC DSP 칩을 사용했다. 코어 1개는 알케미의 디지털 필터 알고리듬으로 동작하도록 설계되어 있고, 다른 1개의 코어는 MQA 디코딩/렌더링 처리를 맡는다.

2개의 코어가 서로 독립적으로 동작해야 하는데, 그 이유는 MQA 신호라는 것이 인식되면, 알케미의 자체 개발 디지털 필터 프로세싱은 멈추고 MQA만 동작되도록 해야되고, MQA가 아닐 경우에는 MQA 동작이 셧오프가 되고 알케미 디지털 필터 알고리듬이 동작되어야 하기 때문이다.

알케미의 독자적인 그리고 독창적인 DSP 코드들은 완전히 분리된 별도의 루틴으로 다양한 알케미의 업샘플링, 해상도 개선 기능들을 수행하는데, 이 모든 기능들은 광, 동축을 비롯하여 USB와 이더넷까지 모든 입력에 적용 가능하다.

업샘플링은 입력된 샘플들을 적절한 수학적 연산처리를 하여 192kHz로 샘플 업을 시키는데, 그 이상의 신호들에 대해서는 업샘플링 처리없이 원본 신호 그대로 유지된다. 전체 처리 과정은 기본 데이터 레이트에서의 데이터 유지를 위해 바이패스도 될 수 있다.

디지털 필터는 4개 중 선택 가능한데, 아날로그 변환이 이루어지기 전에 시간축 영역에서의 데이터를 늘리거나 확장시키는 데에 적용될 수 있다. 따라서, 임펄스의 출력 파형은 각기 다른 특성을 갖는데, 이런 파형의 특성에 따라 필터의 프리/포스트 링잉의 댐핑과 신호 파형에 영향을 끼치기 된다. 사용된 필터들의 이론에 대한 수학적 설명은 여기서 다 언급하기는 너무 길고 어려운 이야기라 생략하지만 간단히 정리하자면 이러한 시간축 상에서의 신호들의 변환은 마치 주파수 영역에서 신호가 달라진 것으로 귀에 느껴지게 만든다.

보다 자세한 것은 실제 측정한 아래 사진들과 같다.

Filter 1, Slow response

Filter 2, Fast response

Filter 3, Minimum phase

Filter 4, Apodizing

한편 해상도 개선(Resolution Enhancement) 기능은 입력된 데이터들을 오버샘플링 처리, 인터폴레이션 그리고 디더링이나 노이즈 세이핑 과정 동안 비트 뎁스를 늘려, 하이비트 연산 처리를 해준다. 즉 16비트 오디오 신호는 24비트로 확장 변환되고, 24비트 데이터는 거의 32비트 수준의 데이터로 연산 처리된다. 이 처리는 데이터 상태에 따라 맞춰지는 처리 과정으로, 현재 입력 신호에 맞게 그 동작 과정(프로세싱)이 다양하게(다이내믹하게) 다르게 동작한다. 이 기능 또한 바이패스가 가능하다.

Resolution Enhancement 16 bit

Resolution Enhancement 17 bit

Resolution Enhancement 18 bit

Resolution Enhancement 19 bit

Resolution Enhancement 20 bit

DAC 와 아날로그 출력 회로에 대한 설명도 부탁한다.

듀얼 스테레오 DAC 칩의 출력은 디지털적으로 밸런스드 좌채널, 밸런스드 우채널 아날로그 신호를 출력한다. 이 신호는 모두 패시브 방식의 샘플레이트에 따라 종속되는 안티 앨리에이싱 필터로 넘겨진다. 마치 스피커의 패시브 크로스오버처럼 인덕터, 커패시터 그리고 저항으로 구성된 필터에는 앞서 그 데이터를 처리한 클럭 도메인에 관한 FPGA로부터 디지털 스트림 신호에 대한 정보를 받게 된다. 그 정보는 기본 샘플레이트 그대로 또는, 2배, 4배, 8배의 샘플레이트의 배수 정도로 각기 다른 탭 수의 필터가 릴레이를 통해 선택, 적용된다. 그 결과 아주 스무드한 롤오프의 필터 처리가 이루어지는데 일체의 피드백이 없는 필터로 선택된 디지털 필터와 함께 아날로그 주파수 응답을 최적화시킨 출력이 이루어진다.

필터링된 신호는 디스크리트 DC 커플링 방식의 FET 버퍼 스테이지로 이어지는데 여기에서 출력 MOSFET를 거쳐 아날로그 입력 선택 스위치를 지나 볼륨 컨트롤 스테이지로 넘겨진다.

DDP-2는 네트워크 플레이어나 DAC에 한정되지 않고, 순수한 아날로그 프리앰프가 내장되어 있음을 강조하고 있다. 프리앰프와 볼륨 회로는 어떻게 설계되어 있는가?

입력 선택 릴레이를 거치게 되면, 그 다음에 볼륨 컨트롤 회로가 이어진다. 볼륨 컨트롤 회로는 모노리식의 래더형 저항으로 약 200 단계의 스텝이 구현되어 있어서 디지털적으로 저항 선택을 할 수 있어서 아주 정밀한 볼륨 감쇄를 조정할 수 있다. 볼륨을 거치고 나면 몇몇 FET/MOSFET 버퍼 스테이지가 독립적으로 밸런스드 및 싱글 엔드 출력을 구동한다. 유사한 버퍼 회록가 볼륨 앞 단에 이미 있는데, 이는 고정 출력의 싱글엔드 출력을 구동한다.

전원 회로에 대한 설명도 부탁한다.

DDP-2는 스위칭 전원부와 리니어 전원부가 각각 설계되어 있다.

엘락이 직접 설계한 스위칭 전원부는 디지털 회로에 사용되며 4개의 고정 전압 출력을 제공하는데 이 4개의 전압 출력 뒤에는 별도의 필터가 부가적으로 추가되어 있고 그 뒤에는 다시 16개의 디스크리트 서브 정류 회로가 이어진다.

리니어 전원 회로는 커스텀 토로이드 트랜스포머를 기반으로 바이폴라 출력 회로를 거쳐 오직 아날로그 회로로만 전원 공급이 이루어지고 6개의 서브 정류 회로가 뒤를 이어 정류 처리를 한다.

네트워크 스트리밍과 DLNA/UPnP 를 지원하는데 이를 처리하는 네트워크 모듈에 대한 설명을 부탁한다.

프리스케일의 imX6 시리즈로 ARM 기반의 프로세서이며 리눅스 코어의 OS 기반 위에 ELAC에서 자체 개발한 소프트웨어 코딩에 의한 각종 프로그래밍으로 완성되었다.

DDP-2 전용 앱이 있는지, 없다면 추천할 만한 앱이 있다면 무엇인가?

ROON이 최고다. 엘락 알케미에는 전용 앱이 없다. 그래서 Spotifiy Connect, AirPlay, DLNA/UPnP 기능이 제공되어 이 기능들을 제공하는 앱에서 DDP-2를 플레이어로 즐길 수 있다. 하지만 이런 앱들은 고해상도 음원 재생이 어려울 것이며, 결국 최대 포텐셜과 초고해상도 음원 재생을 하려면 ROON을 써야 한다. 만약 ROON을 쓰고 싶지 않다면 컴퓨터를DDP-2에 USB로 연결하고, J-River를 플레이어로 J-Remote를 리모컨 앱으로 쓰길 권한다.