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[압축코덱] 사운드 디지털 압축 코덱에 대하여

MP3, ATRAC, OGG Vorbis, WMA..컴퓨터를 많이 하는 사용자라면 익히 들어봤을 단어들이다. 컴퓨터를 하는 사람이 아니더라도 얼핏 지나가다 한두번쯤 스쳐 들었을 단어이기도 할 것이다.그럼 이것이 무엇인가? 바로 디지털 압축 코덱의 종류이다. 어느 PC에나 한두개쯤 안들어 있는 컴퓨터는 없을것이다. 우리는 이 디지털 음원들을 통해 편리하게 음악을 들을 수 있게 되었다. 이제 거의 모든 음악은 디지털화 되고있다. 얼핏 오래 된거 같지 않지만, 음악이 디지털화 되기 시작한때는 CD가 막 개발된 1990년부터라고 할 수 있을것이다. 알다시피 CD는 디지털 미디어이기 때문이다.10년여가 지난 오늘날. 음악은 단순한 디지털화를 넘어 좀 더 적은 용량에 많은 음악정보를 담을 수 있는 시대를 맞이하고 있다. 물론 이 자체도 MD가 개발된 1992년부터 본격적으로 시작되었다고 봐야 할것이다. 그러고 보면 실상 디지털화와 용량의 소형화는 비슷한 시기에 시작되었다고 볼 수 있다.그러나 이 두 작업은 판이한 길을 걸어왔다.디지털화는 90년대 초반부터 CD가 본격적으로 자리를 잡으면서 제 궤도에 올라섰고 널리 보급되었다. 그러나 용량의 소형화는 얼마전인 2000년까지도 제대로 자리를 잡지 못했다. 비록 MD라는 미디어가 ATRAC이라는 우수한 포맷을 등에 업고 세력 확장을 노렸지만 그 길은 멀고도 험난했다.그러나 비압축 미디어인 DAT를 물리치고, 개발당시의 라이벌이었던 DCC마저 몰락하면서 용량의 소형화는 MD의 단독승리로 굳어지는 듯했다. 몇년 전, MD기기의 누계판매 1억대 돌파 소식이 그때의 분위기를 대변하는 뉴스였다. 그덕에 1년에 400여만대의 MDR(미니디스크 레코더)를 팔아치우고, 그에 맞먹는 수의 재생전용 MDP(미니디스크 플레이어)가 팔려나가면서 1년에 1000만대의 매상고를 올리는 거대 시장으로 변모했다. 참고로 전체적인 불황이라는 요즘에도 MD기기는 1년에 600~700만대 이상 팔린다고 한다.이때만해도 MP3는 PC에서만 연주되는 음악파일이었을 오디오 데이타를 위한 규격들이 있는데 그 중 하나가 Audio Layer-3이라는 규격이다. 이 압축 방식을 사용하면 CD급의 음질을 유지하면서 데이타의 크기를 10분의 1 이상으로 축소할 수 있다. 그러나 이런 MP3 파일을 제작하거나 감상하기 위해서는 특수하게 제작된 인코더/디코더가 필요한데 이런 프로그램들은 대부분 프리웨어나 쉐어웨어 형태로 배포되기 때문에 인터넷 상에서 쉽게 구할 수 있다.하지만 오디오 데이타를 압축하기 위한 표준은 아직 완벽하게 제정된 상태가 아니다. DVD에서는 AC-3라는 입체음 방식이 채용되었지만 가정용 오디오 시장에는 아직도 MD(Mini Disk) 방식이 일본을 중심으로 상당히 강세를 나타내고 있으며, 인터넷 쪽에서는 RA(Real Audio) 포맷이 보급되어 있는 실정이어서 PC에 어떤 방식이 표준으로 채택될 지는 더 두고 봐야 알 수 있을 것이다. 참고로 MD 레코더는 개발된지 꽤 오래되었기 때문에 비교적 압축률이 낮으며 MPEG Layer-1의 수준이라고 할 수 있다.2. MP3와 디지탈 오디오MP3를 이해하려면 먼저 디지탈 오디오에 대한 기본적인 사항을 알아야 한다. MP3 역시 디지탈 오디오의 한 포맷에 해당하기 때문이다. 우리가 가장 많이 접할 수 있는 디지탈 오디오로는 오디오 CD(CoMPact Disk)와 PC의 윈도우 시스템에서 사용하고 있는 Wave라는 파일 포맷이 있다. 즉, 디지탈 오디오는 자연상의 아날로그 방식의 사운드를 디지탈 방식으로 변환하여 저장하는 방식이다. 0과 1의 디지탈 데이타로 변환하게 되면 음질이 손상되지 않고 저장하는 것이 가능하고 또한 PC에서 마음대로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 우리가 게임을 하면서 실감나는 현장 효과음을 즐길 수 있게 된 것도 모두 이 디지탈 사운드 덕분이다.소리를 마치 텍스트 파일처럼 저장하고 필요할 때 마음대로 편집하고 재생할 수 있는 이 디지탈 사운드의 기술은 대중음악가들에게도 자신의 창의력을 구체화할 수 있는 중요한 도구로 활용되고 있다. 물론 디지탈 방식은 우리가 알고 있는 Zip이나 Arj 등과 같은 일반적인 압축 방법과는 매우 다른 복잡한 알고리즘을 갖고 있다. 이런 압축 방법들은 주로 비파괴적인 압축 방식을 사용한다. 비파괴적인 압축 방식이란 데이타를 압축 복원하는 과정에서 데이타가 변경되거나 손실되는 것이 전혀 없는 방식이다.예를 들어 '한글'로 작업한 문서를 Zip으로 압축해서 인터넷으로 송신했다고 하자. 만약 Zip을 압축하거나 복원하는 과정에서 데이타가 변경되거나 손실이 생긴다면 문서를 받는 사람이 그 내용을 정확하게 알아볼 수 없다. 이런 비파괴적인 압축의 알고리즘은 상당히 단순하다. 주로 연속되는 같은 데이타를 하나와 반복 횟수로 표시하는 방법을 사용한다.'12222223334'라는 데이타가 있다고 할 때, 이 데이타를 압축하면 '12-63-34'라는 식으로 압축할 수 있다. 원래의 데이타가 11자인데 비해 압축한 후에는 8자로 줄어든다. 압축한 데이타의 표현식을 보면 '2-6'이라는 것은 2가 6번 반복되었다는 것을 의미한다. '3-3'도 역시 3이 3번 반복되었다는 것을 의미한다. 따라서 같은 데이타의 반복이 많은 파일일수록 압축률은 높아진다.그러면 '한글' 파일과 윈도우용 사운드 파일인 Wave 파일을 WinZip이라는 압축 프로그램을 사용해 압축해 보자. 결과는 '한글'의 경우(물론 정도차는 있겠지만) 3분의 1 이상 줄어든 반면 디지탈 사운드인 Wave 파일은 약간밖에는 줄어들지 않는다. 이유는 사운드와 같은 멀티미디어 데이타들은 일반 문서나 실행 파일과는 달리 연속되는 데이타가 적기 때문에 압축률이 떨어지기 때문이다.따라서 사운드 파일은 일반적인 비파괴적인 방법으로 압축하지 않고 다른 복잡한 알고리즘을 가진 파괴적인 압축 방법을 사용하게 되는 것이다.파괴적인 압축 방식이란 불필요한 데이타를 삭제하는 방식으로 압축을 하는 것이고 한번 압축한 후에는 원형으로 복원이 어려운 반면 압축률은 상당히 높아진다. 따라서 일반 문서나 실행 파일과 같이 정확한 복원을 목적으로 하는 경우에는 사분된 576부분의 강음 정보만을 모아 재합성-> MP3 파일4. MPEG의 종류MPEG은 MPEG-1, MPEG-2가 현재 사용중이고 MPEG-4에 관한 규격이 재정중인데 오디오의 경우에는 주로 MPEG-1을 사용하기 때문에 일반적으로 MPEG 규격이라고 통칭된다. MPEG 규격의 오디오 부분은 Layer-1, Layer-2 및 Layer-3라는 세부 규격으로 나누어진다.계층 I : 비트율 인덱스 0000 부터 1110 까지 32Kbps ~ 448Kbps로 압축계층 II : 비트율 인덱스 0000 부터 1110 까지 32Kbps ~ 384Kbps로 압축계층 III : 비트율 인덱스 0000 부터 1110 까지 32Kbps ~ 320Kbps로 압축ATRAC3ATRAC3는 소니가 개발한 오디오 압축 기술로 MD에 채용되고 있는 ATRAC를 더욱 진화시키고 고압축으로 만든것이다．MD(ATRAC)의 경우 데이터 용량을 약 1/5에 압축한 것에 비해, ATRAC3으로는 약 1/10, 최대 약 1/20로 압축할 수 있다. 지원되는 비트레이트는 3개로, 132Kbps, 105Kbps, 66Kbps이다.ATRAC은「Advanced TRansform Acoustic Coding」의 약어이다. 그러나, ATRAC3는 ATRAC Ver3 라는 뜻은 아니다．소니의 ATRAC 계보는 Ver.1으로부터 Ver.2, Ver.3, Ver.3.5, Ver.4, Ver.4.5, ''Type-R, Type-S(엄연히 말하면 DSP)''까지 진화해 왔다．그러나 ATRAC3는 이것들과는 다른 규격으로 되어 있다.ATRAC3는 현재의 MD에 있어서도 불가결한 것이 되어버렸다. MDLP(Mini Disc Long Play)라는 기술에 ATRAC3가 채용되고 있기 때문이다. 즉 MDLP 대응의 MD기기는 ATRAC과 ATRAC3의 양쪽에 대응하고 있는 것이다． 또한 ATRAC3는, 소니의 네트워크 워크맨을 시작으로 포터블 실리콘 오디오 플레이어(포터블 솔리드 메모리 플레이어 라고도 함.)에게도 채용되고 1/12 수준으로 압축할 수 있다. 이 방식에서는 각각의 음악 데이터를 직접 인코딩하는 것이 아니라 여러 개의 데이터를 정리, 일정한 패턴으로 만든다. 그리고 나서 미리 준비한 표준 패턴과 비교하여 가장 유사한 표준 패턴을 골라내고 그 표준 패턴의 번호를 압축부호로서 전송한다.일본 NTT는 차세대 음성, 음악 전달 기술을 마련하기 위해 여러가지 기술을 시험하고 있다. 이 회사는 이 기술을 통해 휴대 전화의 전파 대역폭 부족을 해소하고 통신 노래방 등의 서비스를 개발하고 있다. 예를 들어 일반 전화의 1/6로 데이터를 압축할 수 있는 V-SELP 기술과 음악 CD의 1/5 정도로 데이터를 압축할 수 있는 ATRAC 기술이 있다. ATRAC 기술을 통해 나타난 것이 엄지손가락 만큼 작은 CD인 미니 디스크(MD)이다. TwinVQ는 V-SELF나 ATRAC와 마찬가지로 음성/음악 압축 기술의 하나로 개발된 것이다.그럼, 왜 TwinVQ는 음악 전문 압축 기술이라고 할 수 있을까?사람의 소리와 오케스트라 등에서 나오는 소리는 주파수 분포가 크게 다르다. TwinVQ는 음악 정보를 최고의 음질로 압축하는 것을 목표로 해서 개발되었다. 물론 TwinVQ를 통해 음성을 압축하는 것도 가능하지만 큰 효과를 보지는 못한다. 일본 NTT에서는 음성전문 압축 기술로서 TwinVQ 대신 DualSpeech라는 기술을 사용할 것을 권하고 있다.TwinVQ 기술의 장점을 크게 두가지로 정리해보면 다음과 같다.우선, 원음을 1/12∼1/96까지 압축도를 조절할 수 있어 음악 CD 하나에 담을 수 있는 것이 수백곡이 넘을 수도 있다. 물론 MP3도 압축 기술을 사용해 원 음을 인코딩한다. 하지만 TwinVQ를 이용해 인코딩하면 MP3보 다 최소 30% 정도는 더 파일 크기가 줄어든다.두번째, 스트리밍 기법을 채택하여 인터넷에서도 원음 수준의 음악을 감상할 수 있게 되었다. 이를 통해 수많은 인터넷 라디 오 방송국이 나타나게 되며, 음향 기술이 한단계 발전한다고 볼 수 있다. 단 VQF

공학/기술| 2002.11.20| 10페이지| 1,000원| 조회(880)

압축, 압축코덱, 사운드압축, 디지털압축

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