아날로그
1. 개요
Analogue / Analog
신호와 자료를 연속적인 물리량으로 나타낸 것. 디지털에 대비되어 쓰인다. 일반적인 의미로서 사용될 때는 흔히 디지털적이지 않은 것, 즉 VCR, 카세트 테이프, LP 같은 고전적인 매체를 가리킬 때 사용된다. 전자기기의 프로그램이나 작동원리일지라도 고급언어이냐, 기계어냐 정도의 차이.
공학에서 아날로그는 전기통신 신호의 한 종류이다.
일상생활에서는 전자책이나 PDF 등과 대비되는 종이 출판물 등을 아날로그라 부르기도 한다.
2. 상세
아날로그는 연속적인 신호이다. 우리가 거시적인 자연에서 얻는 신호는 대개 아날로그이다. 이를테면, 빛의 밝기, 소리의 높낮이나 크기, 굴러가는 공의 속력, 바람의 세기 등이 있다.
3. 디지털과의 비교
2010년대 초반 (2010년~2013년) 이후 갈수록 아날로그 매체들이 사라지고 디지털 매체들로 대체되는 까닭은 가공이 용이하지 않아 상품화가 쉽지 않기 때문이다. 아날로그의 대표 주자 중 하나인 카세트 테이프의 경우, 음악을 녹음에서 가지고 다닌다면 많아야 스무곡 정도가 한계이며 그마저도 재생이 다소 불편하기 그지없다(예를 들어 1번 음악을 듣다가 15번 음악이 듣고 싶다면 카세트 테이프가 15번 음악 구간으로 넘어갈 때 까지 하염없이 기다려야 한다).[1] 반면 디지털 매체인 MP3는 훨씬 더 많은 음악을 담을 수 있으며 자유롭게 넣고 뺄 수도 있고 다루기도 훨씬 더 간편하다.
또한 아날로그의 경우 신호 품질이 들쑥날쑥 하다보니 기술적인 문제도 많이 발견되는데, 카세트 테이프의 경우 필요 이상의 잡음이 껴있거나 종종 음원이 깨지는 등의 문제점도 존재한다. 반면 디지털은 필요한 음원만 잡아내므로 불필요한 잡음이 존재하지 않는다.
정보의 처리에 있어서는 디지털이 더욱 유리하다. 아날로그 신호를 처리 하려면 신호의 특성(진동수, 진폭 등)과 처리 방법에 적합한 회로를 매번 새로 만들어야 한다. 그러나 디지털 컴퓨터는 소프트웨어만 새로 설치해주면 어떠한 디지털 정보나 처리라도 하나의 컴퓨터로 전부 가능하다. 오디오 이펙터를 예로 들면 아날로그 이펙터는 음색에 따라 수십 종류를 구비해야 하지만 DSP를 사용한 이펙터는 크기는 매우 작지만 그 하나로도 수십 가지의 음향효과를 줄 수 있는것이 있다. 무선통신 분야에서는 SDR이라는 것이 있는데 아날로그 회로로 처리하던 변조/복조 부분을 컴퓨터가 처리하게 하여 소프트웨어만 변경해주면 다양한 기능을 구현할수 있도록 한 장치이다. 그리고 디지털 정보의 경우 시간에 종속적인 작업(오디오 출력 등)이 아니라면 컴퓨터의 성능에 따라 얼마든지 빠르게 처리가 가능하지다. 그리고 반대로 시스템 성능이 느리더라도 시간이 오래 걸릴 뿐 작업이 불가능하지는 않다. 예를 들면 CPU와 GPU의 성능에 따라 원래 영상의 재생 속도보다 빠르거나 느리게 영상을 편집해도 아무 문제가 없지만 비디오 테이프를 느리게 감거나 빨리감기 하면서 편집하는 것은 불가능하다. 비디오 레코더 모델에 따라 쓰기 속도를 조절하는 것이 가능하기도 하지만 디지털에 비하면 제한이 큰 편이다. 굳이 속도조절하면서 편집하고자 하면 그 대역폭에 맞춰서 비디오 기기 자체를 새로 만들어야 한다. ADC성능만 보장된다면 가격을 낮추면서도 값을 매우 정확하게 처리할수 있는것도 장점.[2]
하지만 아날로그도 단점만 존재하는 것은 아닌데, 디지털 방식 저장법은 오직 정해진 규격의 신호만을 잡아낼 수 있기 때문에 이를 초과하는 대역폭이나 진폭을 가지는 신호가 입력되면 처리할수 없다. 반대로 아날로그는 규격을 조금 초과하더라도 어느정도 작동을 보장한다. 따라서 아날로그 신호를 가공의 용이함을 위해 디지털 신호로 변환할 경우 대역폭을 조금 더 높게 잡지 않는다면 그 과정에서 신호에 손상이 가해질 수 있다. CD플레이어에서 인간의 가청 주파수인 20kHz까지 샘플링하지 않고 22.1kHz까지 오버샘플링하는 것이 그런 이유이다. 또한 이런 차이점 때문에 아날로그 오디오 믹서에서는 인간의 청감과 비슷한 VU를 썼지만 디지털 믹서에서 피크 레벨 미터를 쓰게 된다. 규격을 초과하는 갑자기 큰 소리가 들어와도 아날로그 장비는 어느정도 견디지만 디지털은 바로 소리가 튀기 때문에 VU보다 반응이 빠른 피크 레벨 미터를 보고 소리를 줄어줘야 하기 때문이다.
또한 보존성에 있어서 아날로그가 디지털보다 유리한 경우가 있다. 아날로그의 경우는 잡음 등 데이터에 일부 변형이 생겨도 기본적인 재생이 가능한 경우가 많지만, 디지털의 경우 아예 인식불가로 뜨는 경우가 많기 때문. 하지만 지학사 물리 교과서에 CD를 자르는 실험이 있고, 결론이 '재생은 잘 된다!'인 것에서 보듯이 디지털이라고 해서 정보의 손실이 있을 때 무조건 인식불가가 뜨지는 않는다. 디지털이 아날로그보다 보존성이 떨어진다는 명제는 정보가 압축되어 있다는 전제 하에서만 참이 된다. 똑같이 압축되지 않은 정보일 경우 디지털은 CRC 에러 정정 코드 등을 추가할 수 있기 때문에 아날로그보다 디지털이 훨씬 더 우월하다. 요즘에는 디지털 포렌식 업체에서 압축되어 있는 사진도 어느정도 복구가 가능할 정도로 복구기술이 발달해서 압축되어 있다는 것이 큰 문제는 아니다. 그리고 아날로그 매체가 저장 장치가 손상되어도 복구가 쉽다고 생각할수 있으나 보통 디지털 저장장치가 아날로그 저장장치보다 저장밀도가 훨씬 높아 같은 정도의 손상에도 많은 양의 정보가 손실될 가능성이 높은 것이다. 같은 밀도로 저장한다면 외부 환경에 강한 디지털이 낫다. 아날로그 정보가 디지털 정보가 손실될 정도의 악조건에 노출된다면 이미 제대로 들을수조차 없는 상태일 것이다.
나이퀴스트 섀넌 정리에 따라 디지털 샘플링을 해도 샘플링 주파수의 1/2이하의 대역은 완벽하게 아날로그로 복구된다. 아날로그 기기도 당연히 대역제한이 있음으로 그것을 생각하면 디지털이 매우 정확하게 대역폭을 자르고 아날로그는 좀 더 관용성이 있다는 것 말고는 품질에서 차이가 없다. 마찬가지로 진폭의 경우에도 디지털 샘플링이 근사값을 사용하기 때문에 미세한 정보의 저장이 어렵다면[3] 아날로그 장비에는 노이즈플로어가 있어 그 이하의 미세한 변화는 저장할수 없다. 때문에 디지털이 근사치를 사용한다고 해서 아날로그보다 진폭의 정확도가 떨어지지 않는다.
4. 아날로그 신호를 사용하는 곳
최근 시청각 미디어의 경우 대부분이 디지털 형태로 유통되지만 이를 인간이 직접 보거나 들으려면 아날로그 형태로 변환해야 한다. 그래서 모니터, 텔레비전, 블루투스 이어폰 등의 대부분의 시청각 기기들에는 DAC 역할을 하는 장치가 내장되어 있다.
무선 통신에서는 최근에는 변조, 복조에는 DSP 수신기나 SDR같은 디지털 처리 기술을 많이 이용하지만 그 외의 부분은 대부분 아날로그 회로로 구성된다.
5. 자연은 정말로 아날로그인가?
보통 쉽게 자연 현상은 아날로그라고 생각하지만, 일부 미시적인 자연 현상은 디지털에 더 가깝다. 예를 들면 빛의 밝기는 예전에는 다들 연속적인 양이라고 생각했지만 광전효과를 연구하면서 사실은 광자의 개수에 따라 결정되는 양이라는 것이 밝혀졌다. 더 이전으로 거슬러 올라가면 물이나 공기를 비롯한 물질들도 연속적이라고 생각하는 사람들이 대부분이었으나 과학의 발전에 따라 원자론이 더 알맞는 것으로 밝혀졌다. 현대의 양자역학이 말하는 대로, 에너지, 물질들을 비롯한 자연의 많은 부분은 우리의 직관과는 달리 양자화 되어 있다. 플랑크 길이, 플랑크 시간이라는, 길이와 시간에서 의미를 가지는 최소 단위가 있다는 것도 밝혀졌다. 즉 우리가 아날로그라고 생각했던 시간과 길이의 개념조차 최소 단위가 존재하는 디지털일 가능성이 확인되자, 사실 이 우주는 일종의 시뮬레이션 프로그램일 수도 있다는 의견이 유사과학 찌라시가 아닌 주류 과학자들 사이에서도 나오고 있다.
6. 다이얼 모양이면 아날로그?
디지털과 아날로그의 개념을 제대로 이해하지 못하는 사람들은 흔히 '다이얼 모양으로 되어 있으면 아날로그'라고 생각하는 경향이 있다. 그 예는 다음과 같다.
- 레트로풍 카메라의 셔터 다이얼, 노출보정 다이얼, 조리개 다이얼
- 시계바늘이 1초마다 움직이는 쿼츠 시계
- 공조장치의 온도조절 다이얼
이들에 대해서 아날로그 조작계라고 말하는 글을 인터넷상에서 수도 없이 찾을 수 있는데, 이들은 모두 아날로그가 아니라 디지털이다. 카메라의 셔터 다이얼, 조리개 다이얼, 노출보정 다이얼이나 공조장치의 온도조절기는 대부분 디지털 조작계이며[4], 촛점 조절 다이얼만이 아날로그 조작계이다. 바늘식 쿼츠 시계의 경우도 초와 초 사이의 순간을 표시하지 못하고 건너뛰므로 그것은 디지털 표시 방식이다. 심지어 시계바늘이 물흐르듯 끊임없이 움직이는 것처럼 보이는 태엽 작동식(수동 또는 오토매틱) 시계 역시 엄밀히 따지면 1초가 몇 단계로 나누어져 있어서 그 단계 사이를 건너뛰므로 디지털이지만 '비교적 아날로그에 가깝게 보이는' 것이므로 유사 아날로그로 인정해 줄 수는 있다. 단지 사용자가 익숙한 인터페이스를 채용하다 보니 버튼이나 터치스크린이 아닌 아날로그 다이얼 모양을 채택한 것.- 시계바늘이 1초마다 움직이는 쿼츠 시계
- 공조장치의 온도조절 다이얼
[1] 그러한 불편함을 해소하기 위해 나중에 가서는 원하는 트랙을 선택하면 자동으로 해당 트랙 시작전까지 고속으로 되감기나 빨리감기를 하는 기능이 추가되었다. 생각보다 크게 불편하지는 않았는데, 이건 웬만한 앨범이 30-60분 정도였기 때문이라 감는 시간이 고통스러울 정도로 길진 않았기 때문이다. 하지만 (특히 비디오테이프에서) 이 기능을 지나치게 자주 사용할 경우 테이프가 걸레가 된다!! 주의하자. [2] DAW에서 소숫점까지 변경이 가능한것이 그 예[3] 이를 양자화 노이즈라고 한다. 양자화 과정에서 진폭이 정수인 근사값으로 저장되면서 진폭이 원래 신호와 달라지는 것이 아날로그의 노이즈와 비슷하기 때문.[4] 로터리 엔코더에 의해 다이얼이 회전한 각도가 디지털 값으로 변환되어 제어장치에 입력된다.