[컴퓨팅개론-003] 디지털이란

1. 디지털이 vs 아날로그

디지털이란 수학적으로는 0과 1의 세계를 말한다. 전자공학에서는 전압 0볼트 와 5볼트를 기준으로 0과 1을 구분한다. 디지털 세계에서는 이 0과 1만 가지고 모든것을 해결해야 한다. 정보를 저장할 때, 전달 할 때, 정보의 흐름을 제어할 때… 디지털 세계의 모든 활동이 이 0과 1로서 이루어 진다. 믿기지 않겠지만 사실이다.

디지털 신호

 

반면 아날로그는 정보의 형태가 연속적이고 무한하다. 아무리 확대해서 그 끝을 보려고 해도 도저히 그 끝을 볼 수가 없다. 아날로그는 정보를 저장하거나 전달하는 과정에서 미디어의 영향을 많이 받는다. 그리고 아날로그는 정보의 흐름을 제어하는 게 쉽지가 않다. 비유를 하자면 디지털은 컨베어 벨트에 하나씩 실려 나오는 박스라면 아날로그는 파이프를 통해 흐르는 물과 같다고 보면 된다. 컨베어 벨트의 박스들은 각각의 목적지나 박스의 내용에 따라 자동적으로 분류가 가능하지만 물을 그런식으로 통제할 순 없다. 흐르는 물중에 어떤 부분을 특정해서 목적지를 정하거나 이동시킬 순 없는 노릇이다. 대신 아날로그는 굉장히 섬세한 표현이 가능하단 장점이 있다.

 

아날로그 신호

2. 왜 디지털인가?

a. 정보의 저장

미디어의 물리적 취약점을 배제했을 때 디지털로 정보를 저장하게 되면 영구적으로 보관이 가능하다. 예를 들어 음악을 보관한다고 했을 때 예전 아날로그 방식으로 녹음을하고 카세트 테이프나 LP판에 저장하게 되면 미디어의 마모로 인하여 음악을 재생 할 때마다 음질 저하가 발생하게 된다. 또 음악을 복사를 하게 되면 복사 할 때마다 데이터가 전송되는 과정에서 음질의 손실(열화)이 발생하여 복사된 쪽의 음질이 원본보다 나쁘게 복사된다. 그러나 디지털 음원의 경우 몇번을 재생해도 음질 저하라는 게 있을 수 없고 또 몇번을 복사하더라도 음질 열화 현상은 일어나지 않는다. 다만 미디어가 손상되었을 경우 데이터 손상으로 이어져 재생 오류가 있을 수는 있다. 그러나 이 또한 디지털의 문제가 아닌 해당 미디어를 구성하는 물질의 아날로그적인 특성에 의한 것이다.

 

b. 정보의 전달

정보를 전달하는데 있어서도 디지털의 장점은 크다. 아무리 먼 거리에 있다고 하더라도 디지털로 전송하게 되면 원본 그대로 전송이 가능하다. 단지 인프라나 기술의 차이에 의한 전송 속도는 변수가 될 수 있다. 예를 들어 열악한 인프라에서 실시간 음성이나 화상 전송(스트리밍)을 하게 되는 경우 의도적으로 음질 및 화질을 저하시켜 데이터 전송량을 줄이는 경우도 있는 것이다. 그러나 최근엔 무선 인프라도 많이 발전하여 화상통화 조차도 실시간으로 화질저하 없이 즐길 수 있게 되었다.

 

c. 정보의 활용

아날로그로 계산기를 만들수 있을까? 태초의 컴퓨터는 산술적인 계산을 위해 만들어 졌다. 디지털 논리 회로를 통하여 계산 기능을 만들고 토글 스위치로 데이터를 입력하고 전구에 불이 들어 오는 것으로 결과값을 확인하는 수준이였다. 그러면서 사람들은 디지털에 논리공학을 접목 했을 때 얼마나 무한한 가능성을 발휘할 수 있는 지를 알게되었다. 아날로그로는 불가능한 일이였다. ‘아날로그 논리 공학’이란 말은 없는 이유다. 사람들은 이러한 디지털 기술을 산술적 계산용으로만 쓰는 게 아니라 보다 광범위한 활용법을 모색하기 시작한다. 수 많은 자료들을 데이터베이스로 만들어 이를 조건에 맞게 검색하는 기술을 개발하고, 센서와 기게공학을 접목해 로봇을 만들기도 한다. 또한 2D, 3D 그래픽 기술을 개발해 영상 제작에 혁명을 가져오기도한 것이다. 이런 발전들이 다 아날로그에서 디지털로 변환된 정보들과 이를 활용하는 논리공학에 의해서 가능했던 것이다. 

 

디지털 논리회로 예

 

3. 디지털의 단점

a. 섬세함이 없다.

바이올린 연주를 아날로그 방식과 디지털 방식 두가지를 동시에 녹음한다고 하자. 이때 갓 녹음된 두가지 음원중 어느 것이 음질이 좋을까? 아날로그는 모든 음이 연속적으로 이어져서 녹음이 되는 반면 디지털은 0과 1의 숫자로 변환되어 저장이 된다. 그러므로 0과 1사이 무수한 실수 데이터들을 놓치는 손실을 가져오게 된다. 그래서 이러한 단점을 극복하기위해 비트레이트(초당저장되는비트수)를 높이는 방식을 취하지만, 아무리 그렇다고 해도 아날로그의 섬세함을 넘을수는 없다. 다행히 인간의 청력이 그 정도를 구분할 만큼 섬세할 순 없기 때문에 이를 문제삼는 이는 별로 없다.

 

b. 복제가 쉽다

아날로그 미디어는 원본이 중요하다. 언제나 원본은 하나밖에 없다. 아무리 정교하게 복제한다고 하더라도 원본하고 같을 순 없다. 그리고 복제가 반복 될수록 컨텐츠의 질은 점점 더 저하된다. 그런데 디지털은 그렇지 않다. 아무리 복제해도 원본과 차이가 없다. 일단 복제가 되고나면 원본은 의미가 없다. 때문에 불법복제의 문제는 여전히 중요한 이슈로 남는다. 요즘은 NFT나 DRM등의 기술을 이용한 저작권 보호를 위한 노력을 하지만, 여전히 기술적 혹은 비즈니스적인 한계에 부딪힌다.  

 

4. 맺음말

디지털을 아날로그의 발전된 형태라고 보는 사람들도 있다. 반면 디지털의 끝은 결국 아날로그라고 생각하는 사람들도 있다. 둘 다 맞는 얘기다. 아날로그를 디지털로 분석하고 디지털은 또 아날로그를 닮기위해 노력하는 형국인 것이다. 디지털은 세상을 분석하는 또다른 방식중 하나인 것이다. 여기에 논리공학이 더해져 디지털이 살아 움직이게 되는 것이다. 이는 마치 컴퓨터가 메모리와 중앙처리장치로 구성되어져 있는 이유와 같은 것이다.