고성능 리시버의 초저가 구현

비용과 성능간의 균형을 맞추는 데 있어서 홈 오디오/비디오(A/V) 리시버만큼 까다롭거나 경쟁적인 분야는 별로 없다. 소비자들은 어떻게든 값을 치르지 않고도 모든 것이 갖춰지기를 원한다. 7.1 채널 서라운드 사운드와 고해상 비디오, 총 고조파 왜곡 0.001에 채널 당 150W의 풀 오디오 범위, 그리고 HDMI에서 바나나 플러그에 이르는 모든 최신 코덱과 I/O 옵션들이 그 같은 것들이다. 여기에다 신뢰성과 미학적 요소까지 추가되면 가히 충족시키기 어려운 요건이 되고 만다.

그래서 Pioneer사의 VSX-1016TXV 리시버를 살펴보려 한다. 이 리시버가 본 칼럼의 소재로서 필자의 눈을 끈 것은 두 가지 이유 때문이다. 첫째는 이 제품이 파워서플라이의 디자인으로부터 디지털 부문의 소음 경감에 이르기까지 오디오 관련 설계 문제들을 보여주는 흥미로운 시스템이라는 점이다. 둘째는 이 제품이 합리적인 가격의 리시버로서 제조업체가 제시하는 소매 가격이 499달러라는 점이다. 그러면서도1,000달러 이상 나가는 중급 시스템의 품질과 성능을 제공하려는 열망이 반영된 제품이다. 당연히 이 제품은 디자이너들이 성능을 떨어뜨리지 않으면서도 부품 및 제조 비용을 줄일 수 있는 방법들을 찾아낼 것을 요구했을 것이다. 이 제품에 대한 리뷰와 리시버에 대한 필자의 경험으로 미루어 볼 때, 그들은 그 같은 절충 작업을 훌륭하게 해낸 것 같다.

이 리시버의 주된 특징으로는 7.1 채널과 1,080p HDMI, 110W/채널, THX Select 2, Dolby Digital EX, DTS-ES 및 DTS 96/24, WMA PRO 다중채널, 그리고 Neural Surround를 통한 XM HD 라디오 레디니스를 들 수 있다. 입력으로는 여덟 개의 비디오, 세 개의 오디오, 다섯 개의 A/V, 두 개의 HDMI, 여섯 개의 광 입력부, 세 개의 동축 입력부, 다섯 개의 S-Video 그리고 세 개의 컴포넌트 비디오가 있다. 출력으로는 두 개의 비디오 출력과 한 개의 XM-Ready 출력, 한 개의 HDMI 1,080p 호환 출력, 한 개의 광 디지털 출력, 네 개의 S-Video 출력과 한 개의 컴포넌트 비디오 출력이 있다.

줄어든 부품 수

Pioneer사의 VSX-1016TXV 설계 프로젝트 리더인 Shirou Suzuki 씨에 따르면, 그의 설계 팀은 성능저하 없이 비용을 줄이고자 노력했다고 한다. “디자이너들은 고객들에게 전 채널에 대해 모든 면에서 정확히 동일한 사운드 품질을 제공하고, 소비자의 실내 환경에 스튜디오 엔지니어가 본래 의도했던 바를 재현해야만 했다”고 그는 말했다.

그 첫 번째 과제는 불필요한 부품 수를 줄여 비용을 극적으로 절감하는 것이었다. 그러기 위한 방법 가운데 하나는 모든 블록의 모든 회로 부분을 최적화 하고 개선하는 것이었다. “우리는 모든 콘덴서와 저항기에 눈을 돌려 그 부품들이 정말로 필요한 것들인지 평가했다”고 Suzuki 씨는 말했다. 또한 설계 팀은 디바이스 공급 업체들과의 격렬한 협상을 통해 비용을 더욱 끌어내렸다.

그 결과 수동 부품 수가 적은 디자인이 개발되었다. 파워서플라이는 본질적으로 두 개의D5SBA 20 Shindengen 다이오드 브리지 정류기와 10파운드 무게의 묵직한 ATS7407 파워 트랜스포머 그리고 출력 앰프의 전력 안전성을 위한 두 개의 Nichicon 콘덴서로 구성된다.

신호 입력 및 출력 회로들은 세 개의 PCB에 적층 방식으로 분포되어 주로 ON Semiconductor사의 HC4051A 및 LVX4053 아날로그 먹스와 디먹스에 의해 구동 되었다. Sanyo사의 LA7109 75 DVD 비디오 드라이버 하나와 Pioneer사의 PDC131A 문자 발생기 하나도 있다. PDC131A는 비디오 입력부에 대한 비디오 오버레이용인 것 같다. Pioneer사의 마크가 붙은 ASIC이 I/O 네트워크를 제어한다.

그림 2: VSX-1016TXV의 파워서플라이(좌상단)와 앰프(중간), 메인 프로세싱 보드들(우상단)

모든 신호들이 결국엔 시스템의 핵심부인 DSP 블록으로 가게 된다. Suzuki 씨에 따르면, 설계에 들어가기 전의 처음 추정에서 몇몇 기능들을 조합해 본 결과 프로세싱 요건이 180MIPS 이상이 될 것으로 보였다고 한다. 이는 Pioneer사가 그 동안 사용해 오던 Freescale사의 DSPC56371AF180 24비트 DSP의 한계를 넘어서는 것이었다. 그럼에도 불구하고 이 회사의 DSP 소프트웨어 엔지니어들은 비용을 낮게 유지하기 위해 “단지 하나의 DSP LSI만으로 디자인을 완성하기로 마음 먹었다”고 Suzuki 씨는 말했다. 그리고 Freescale사 DSP 개발팀과의 집중적인 협력은 마침내 이러한 노력을 성공으로 이끌었다.

이제는 단 하나의 DSP가 Pioneer사의 Digital Core Engine을 움직이며, 리시버의 모든 다중채널 사운드 프로세싱 기능을 제공한다. 이러한 프로세싱 기능은 여덟 가지의 첨단 콘서트 및 시네마 서라운드 모드들을 망라하고 있는데, 여기에는 다양한 Dolby 모드와 Pioneer사의 독자적인 Multi-Channel Acoustic Calibration 시스템 그리고 기타 오리지널 사운드 향상 프로세싱 기능이 THX 및 WMA9 Pro와 함께 포함되어 있다.

이 DSP는 동일한 PCB 상에서 널리 보급된 AKM AK4628A 96kHz/192kHz 24비트, 2채널 ADC와 8채널 DAC(온칩 스위치드 콘덴서 필터와 106dB의 동적 범위를 갖는), AKM AK4114VQ 디지털 오디오 인터페이스 그리고 XM 위성 라디오 튜너의 지원을 받는다. Pioneer사의 설계 팀이 AKM사의 컨버터를 선택한 것은 “THX가 요구하는 고품질의 신호 대 잡음비, 주파수 응답 및 총 고조파 왜곡 성능을 달성하기 위해서”였다고 Suzuki 씨는 설명했다.

비디오 디코더와 오버레이 보드는 두 개의 HDMI 입력과 하나의 HDMI 출력으로 구성되어 있다. 이들은 고속 스위치 오버레이 지원 기능을 갖춘 Analog Devices사의 ADV7184 다중포맷 SDTV 비디오 디코더와 이 회사의 ADV7172 디지털 PAL/NTSC 비디오 디코더에 의해 구동 된다.

‘이론적 방법과 경험’

그림 3: 메인 프로세서 보드는 Freescale사의 24비트 DSP(우측)와 이를 지원하는 AKM 컨버터 및 XM-HD 튜너(하단과 중단)로 구성되어 있다.

HDMI 인터페이스의 추가는 골치 아픈 문제를 야기했다. 이러한 추가는 VSX 라인에서는 새로운 것으로서, 방사 간섭 문제가 발생하자 설계 팀은 당황했다. “HDMI와 디지털 오디오 블록 및 메인 마더보드를 담당하고 있던 엔지니어들 몇몇이 방사 문제로 골머리를 앓고 있었다”고 Suzuki 씨는 당시를 떠올리며 말했다. 그는 설계 팀이 이 문제를 어떻게 해결했는지에 대해서는 구체적으로 밝히지 않았지만, 자신의 팀원들이 그 같은 방사 문제를 해결하는 데 있어서 전문가로서, 자신들만의 “이론적 방법과 경험”을 적용해 해결했다고 말했다.

한편으로, 앰프 부분에서는 Pioneer사의 Advanced Direct Energy MOSFET 디자인을 통해 각 채널을 위한 고효율의 하이엔드 사운드를 생성해 냈다. Suzuki 씨에 따르면, 이 기술은 라우드니스를 고품질로 가능케 해주는데, 이는 때때로 구현하기 어려운 조합이다. 이 앰프 부분은 두 개의 핀 타입 방열판에 분포되어 있는 14개의 SK SAP 17 MOSFET들로 이루어져 있다.

한 가지 흥미로운 사실은, 필자가 VSX-1016TXV 제품의 분해 내용을 Freescale Technology Forum에서 발표하자 이름을 밝힐 수 없는 어떤 하이엔드 A/V 업체의 디자이너 두 명이 믿을 수 없다는 반응을 보였다는 것이다. Pioneer사에서 앰프의 부품과 기능들을 그토록 낮은 비용으로 조합해냈다는 사실에 대해서 말이다. 그 중 한 사람은 심지어 자사에서도 동일한 부품들을 다수 사용했지만 자사의 가격대는 그보다 훨씬 높았다고 말했다.

그의 이러한 코멘트야말로 VSX-1016TXV 설계 팀의 집요한 노력을 입증하는 것이 아니고 무엇이겠는가?