비동기 USB와 jitter란? 클록 지터가 정말 음질에 영향을 줄까 (KEYSION 02 Pro 실측)

결론부터 분명히 하겠습니다. jitter(클록 지터)는 디지털 오디오에 실제로 존재하는 타이밍 오차지만, 현대 DAC에서는 보통 들리지 않는 수준까지 억제되어 있습니다. 이 글은 비동기 USB, 펨토초 크리스털 같은 단어를 보고 그것에 돈을 써야 할지 확신이 없는 사람을 위해 씁니다. 요점은 한 줄입니다——비동기 USB가 해결하는 것은 누가 데이터의 리듬을 쥐느냐이고, 많은 사람이 듣는 디지털 같은 느낌이나 뭉갬은 사실 음원과 이어폰, 노이즈 플로어에서 오지 몇 피코초의 지터가 아닙니다.

디지털 오디오는 샘플링 클록으로 각 샘플 지점이 어느 시각에 복원되는지를 정합니다. 이상적으로는 클록 간격이 완전히 균일하지만, 실제 회로에서는 미세한 앞섬이나 지연이 생깁니다. 이 시간 편차가 jitter이며, 단위로는 피코초(ps, 1조분의 1초)를 자주 씁니다. 발생 원인에는 USB 전송 스케줄링, 크리스털 자체의 위상 노이즈, 전원과 접지 라인의 간섭 등이 있습니다. 지터가 있으면 샘플 지점이 잘못된 시각에 놓이고, 재구성된 파형에 미세한 왜곡이 생깁니다.

세 가지 데이터 전송 방식이며, 차이는 누가 데이터의 리듬을 쥐느냐에 있습니다.

모드	데이터 흐름 제어 주체	클록 출처	이것이 의미하는 것
동기 Synchronous	컴퓨터	USB 프레임 클록을 따름	지터를 컴퓨터 쪽에서 그대로 물려받는다. 구현이 단순해 옛 기기에 흔하다
어댑티브 Adaptive	컴퓨터, DAC가 피드백으로 미세 조정	DAC 쪽 피드백으로 보정	동기보다 낫지만 피드백 루프 자체가 잔류 지터를 끌어들인다
비동기 Asynchronous	DAC	DAC 내장 고정밀 클록	데이터를 DAC가 주도적으로 가져오고, 클록이 디코딩 칩 가까이 있어 지터가 가장 낮다

비동기 모드의 핵심은 더 고급이라는 것이 아니라, 타이밍을 정하는 클록을 DAC 칩에 최대한 가까운 곳에 두어 중간 단계의 오염을 줄이는 데 있습니다. 많은 휴대용 DAC(예: KEYSION S2, /product/h-turbo-s2)가 비동기 USB를 채택한 이유도 여기 있습니다.

여기가 마케팅으로 가장 흐려지기 쉬운 부분입니다. 업계에서 비교적 자주 인용되는 자릿수는 16bit 오디오에서 jitter가 약 100 ps RMS보다 낮으면 거의 가청되지 않고, 24bit에서는 문턱이 약 20 ps RMS까지 내려갈 수 있다는 것입니다. 현대 DAC의 실측 지터는 대체로 50 ps RMS 미만이며, 잘 만든 제품은 10 ps 이하로 억제합니다. 즉 대부분의 기준을 통과한 기기의 지터는 이미 들리지 않는 구간에 들어와 있습니다.

기기 등급	대표적인 jitter 자릿수	이것이 의미하는 것
범용 USB-I2S 방식	약 1-5 ns	약 1000-5000 ps에 해당하며, 이론상 가청 경계에 가까워질 수 있다
주류 비동기 DAC	보통 < 50 ps RMS	16bit 가청 문턱을 이미 뚜렷하게 밑돈다
하이엔드 비동기(XMOS 등)	흔히 10 ps 미만	24bit 가청 문턱을 크게 넘어서는 여유분

1 ns = 1000 ps. 위 내용은 공개 측정과 업계 리뷰에 기반한 자릿수이며, 측정 조건이 다르면 차이가 납니다.

꼭 그렇지는 않지만 방향은 맞습니다. 비동기 USB로 지터를 낮추려면 DAC 내장 클록 자체가 충분히 깨끗하다는 전제가 필요합니다. 클록 품질이 나쁘면 비동기라도 흔들리는 위치만 바뀝니다. 지터가 가청 문턱보다 낮으면 더 낮춘다고 소리가 좋아지지 않고, 가능한 왜곡 원인 하나를 없앨 뿐입니다. 예산을 펨토초 크리스털에 다 쏟으면서 밀폐가 나쁜 이어팁이나 노이즈 플로어가 높은 프런트엔드를 쓴다면 이득은 거의 없습니다.

증상을 먼저 보고 파라미터를 먼저 보지 마세요. 지터와 관련된 왜곡은 고역이 거칠어지고, 음장이 흐려지고, 복잡한 구간이 한 덩어리로 뭉개지는 형태로 나타나기 쉽지만, 같은 청감이 노이즈 플로어나 이어폰 자체, 음원 압축에서도 올 수 있습니다. 더 실용적인 확인 순서는 무손실 음원으로 바꾸고, 이어폰을 바꾸고, 프런트엔드를 바꾸며 하나씩 배제하는 것입니다. 프런트엔드를 바꿨더니 소리가 뚜렷하게 깨끗해졌다면 그때 USB 모드와 클록을 논할 차례입니다. 기초 개념을 먼저 보충하고 싶다면 DAC 디지털 필터 글(/blog/dac-digital-filter-settings-guide)과 샘플링 레이트 글(/blog/sample-rate-resampling-guide)을 읽어보세요.

휴대용 DAC를 고르는 중이라면 KEYSION 02 Pro(/product/kshf-02-pro)와 01(/product/kshf-01) 모두 비동기 USB 구조를 채택했고, 제품 페이지에서 인터페이스와 디코딩 사양을 볼 수 있습니다. 지터 외의 또 다른 변수를 이해하려면 OTG 케이블 글(/blog/otg-cable-quality-dongle-guide)과 견주어 보세요——케이블이 주로 영향을 주는 것은 전원 공급과 접촉이며 피코초급 클록이 아닙니다.

글쓴이: KEYSION 오디오 랩 정리. 지터 문턱과 실측 데이터는 업계 공개 측정과 리뷰에 기반한 자릿수이며, 특정 기종을 대상으로 한 것이 아닙니다. 실제 가청성은 음원과 이어폰, 청취 환경에 좌우되며 당신의 시스템이 기준입니다.