지터(Jitter)와 HDMI 품질

* 지터와 정밀도 링크 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=desiree98&logNo=60049427187
  지터의 주된 원인 완전히 밝혀지지는 않았지만 전원부가 아주 중요하다고 합니다. 또는 정밀한 클럭도 영향을 줄 것 같습니다.

디지탈기기에서 성능과 관련된 스펙으로 지터(Jitter)라는 용어가 있습니다.

<참조:http://www.rfdh.com/admin/search/search_detail.php3?pid=162&viewnumflag=1&pagenum=1&hidtxt&abc=J>

“Jitter란 말은 우리말로 불안해서 떨리는 상태를 말한다.

Jitter는 전자공학분야에서 매우 널리 사용되는 말로써, 시간축에서 신호파형이 떨리는 현상을 지칭힌다. 즉 원래 나와야 할 신호에서 조금 밀려서 신호가 나타나는, 일종의 왜곡현상을 나타내는 말이다.

디지털 회로에서 펄스클럭의 밀림을 표현할 때 많이 사용하며, RF에서는 발진기의 시간축 파형떨림을 표현할 때 많이 사용된다. 즉 시간축에서 jitter현상은 결국 주파수축에서 phase noise로 표현된다.

시간축의 파형이 떨리면 주파수축에서는 일정한 주파수에서만 샤프하게 에너지가 뜨는게 아니라, 샤프함이 깨지고 그 주변으로 에너지가 분산되듯이 보이기 때문이다. “

라고 나와 있습니다. HDMI케이블의 경우 Wireworld siverlight 제품이상 부터는 30Gbps 까지 지원을 합니다. 30Gbps로 데이타를 전송할때 매우 높은 주파수의 신호를 전송해야 됩니다. 높은 주파수에서 도선내에 전기가 흐르게 되면 임피던스라는 저항 성분 및 이웃한 도체에 전자기 유도에 의해서 원치않는 노이즈가 생길 수 있기 때문에 HDMI 케이블 설계를 Flat한 형태로 하고 쉴드를 신경써서 해야 하는 이유가 됩니다. 

또 다른 문제는 우리 주변에는 다양한 전기신호(WifI,스피커선,형광등,냉장도 등등)가 있고 이러한 신호들에 의해서 케이블내에 유도 기전력이 생기거나 케이블 자체가 안테나 역할을 해서 노이즈가 시그널 단에 유입될 수 있습니다. 케이블의 이중, 삼중 차폐가 중요해지는 이유일 것 같습니다.

또한 재미있는 건 전기가 도선을 흐를때 주파수에 따라서 도선에 흐르는 부위가 다르다고 합니다. 높은 주파수일 경우에는 도선의 표면따라 흐르고 낮은 주파수에서는 도선의 안쪽을 주로 이용해서 흐른다고 하네요. 일부 하이앤드 케이블의 도체단면이 납작한 직사각형 형태를 사용하는 이유가 아닐까 합니다.

결과적으로 고급 HDMI케이블 사용시 블랙이 개선됐다는 비교기가 많이 보입니다. 이는 아마도 위에 지터 설명에 나온 것과 같이 “그 주변으로 에너지가 분산되듯이 보이기 때문이다.” 라는 말이 있는데, 지터에 의해서 시그날이 주변에 퍼져서 마치 고스트 형태의 허연 이미지가 시그날에 더해져서 블렉이 뜨는 결과를 보여주는게 아닌가 합니다.
(http://dvdprime.donga.com/bbs/view.asp?bbslist_id=1615230&master_id=28 참조함)

(위 : 울트라 바이올렛, 아래 : 막선)


아래 그림중 왼쪽 그림은 지터가 작은 경우이고 오른쪽은 지터가 많은 경우 입니다. 원래 왼쪽 처럼 샤프하게 전달이 되어야 할 시그날이 좌우(시간축)로 떨리면서 선명하지 않은 신호를 동반하게 되는 것으로 보입니다. 이 때 선폭이 벌어진 정도를 시간단위로 측정해서 지터를 측정하는 것 같습니다. 단위는 ps ( pico second)로 10^12 분의 1초(1조분의 1)에 해당하는 시간입니다. 1ps는 빛이 3mm 이동 할 때 걸리는 시간입니다. 고성능의 장비로도 측정하기 어려운 엄청 짧은 시간입니다.
오른쪽과 같이 지터에 의해서 시그날이 선명해지지 않으면 음질이 선명해 지지 않는 결과를 줄 것 같습니다. 화질은 노이즈에 의한 백화현상으로 블랙이 뜨는 결과로 보여지는 것 같습니다.

오디오 기기 설계시 출력단 설계를 어떻게 하느냐에 따라 지터가 결정되는 것 같습니다. 하이앤드 기기의 디지탈 출력부의 지터는 매우 작은 값을 보여주고 있습니다. 문제는 동일한 기기라도 광출력, HDMI 등 출력단 종류에 따라서도 지터의 차이가 큽니다.

지터가 100 ps 이하인 경우 그 차이를 사람이 감지 하기 어렵다고 합니다. 지터를 디지탈 기기의 품질을 나타내는 지표중의 하나로 사용되고 있는 이유가 어느정도 납득이 됩니다.

다음은 각종 기기의 출력단 종류에 다른 지터값입니다.(아래 링크 참조)
http://www.avforums.com/threads/pioneer-51fd-jitter-measurements.1097068/

Arcam AVR600 이나 Classe SSP800 모델이 하이앤드인 이유가 있네요. 각각 광축력단의 경우에는 50 ps, 10ps, HDMI인 경우에는 5ps, 21ps 로 100 ps 보다 훨씬 작은 값을 유지하고 있습니다.  ^^
아래 값들을 잘보면 야마하의 Z-7의 경우 광단자의 지터가 65 ps로 양호한 반면에 HDMI는 2500 ps나 됩니다. 하이앤드기기들은 HDMI 단자까지도 지터를 잘 잡고 있는 것으로 보입니다.
HDMI가 편리하긴 하지만 이런 문제가 있었네요. 암튼 하이앤드 기기를 사용못하는 저희같은 범인들은 광단자를 이용하는 것이 좀더 좋은 음질을 들을 수 있는 대안이 될 수 있을 것 같습니다.

HDMI 단자에 지터가 큰이유는 초기 HDMI 규격을 정할 당시 ''오디오 클럭신호 전송'을 못하기 때문이라고 합니다.(아래 링크 참조)
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=casteraprn&logNo=80195178976 

* Jitter over analogue
30ps Denon A1UD

* Jitter over SPDIF
10ps Classe SSP800
15ps DCS Scarlatti
19ps Chord Red Ref II 24-bit input
27ps Pioneer BDP-91LX: 96k
37ps Pioneer SC-LX81
40ps Cambridge DACMagic
50ps Arcam AVR600
65ps Yamaha DSP-Z7
71ps Pioneer BDP-91LX: 48k
———— 커트라인(?) ————-
119ps Pioneer BDP-91LX: 44.1k
121ps Sony SCD-XA5400ES
126ps Wadia 381i
132ps Marantz BD8002
183ps Yamaha RX-V3900
197ps Sony BDP-S5000
212ps Esoteric P-05/D-05: SACD
250ps Denon 2500/AVP-A1
273ps Esoteric P-05/D-05: CD
430ps Onkyo PR-SC886
470ps Onkyo TX-NR906
485ps Audiolab 8000AP
560ps Denon 3808A
711ps Rotel RSX-1560
1001ps Anthem D2V: 48k
2415ps Rotel RCD-1520

* Jitter over HDMI
5ps Arcam AVR600
21ps Classe SSP800
50ps Pioneer SC-LX81
———— 커트라인(?) ————-
125ps Denon A1UD over DL4
200ps Sony XA5400ES HATS on
808ps Anthem D2V: 48k
1360ps Denon A1UD over HDMI
2200ps Denon 2500/AVP-A1
2500ps Yamaha DSP-Z7
3700ps Denon 3808A
3770 Rotel RSX-1560
3860ps Onkyo TX-NR906
3920ps Onkyo PR-SC886
7660ps Yamaha RX-V3900
8000ps Sony XA5400ES HATS off
8490ps Audiolab 8000AP


두서 없이 시작된 긴 글을 마칩니다.
글을 올릴 때마다 느끼는 거지만 너무 불편해요. ㅜㅜ

즐거운 AV 생활 되세요.