<테마특강> 차세대 디지털 음악 기술 개발 추세

이승호

◇서울대학교 금속공학과 졸업

◇서울대학교 대학원 금속공학 　석사

◇SKM 기술연구소

◇NSI 테크놀로지 연구소

◇현 리퀴드오디오코리아 기술　팀장

　최근 인터넷에서 가장 인기있는 검색 단어는 디지털 음악 압축 포맷인 MP3다. 인터넷이 생긴 이래 굳건히 1위를 지켜온 SEX라는 단어를 밀어내고 검색단어 1위의 영광을 차지하게 된 MP3는 이제 CD음반과 마찬가지로 누구나 아는 하나의 음악상품이 된 것이다. 디지털 음악의 시초는 1980년대 초반 소니·필립스 등에 의해 발표된 CD에서 시작됐다. 당시 주류를 이루고 있던 LP나 카세트테이프 등의 아날로그 음반은 잡음과 음질열화현상 때문에 한계점을 드러냈다.

　이러한 문제점을 보완한 디지털 음반인 CD의 등장은 전세계 음악산업계 관계자들에게 큰 충격을 안겨다 주었으며 현재까지 가장 대중적인 음반매체로 각광을 받아오고 있다.

　CD는 오리지널 아날로그 음악을 초당 44.1㎑의 샘플링 속도로 음악정보를 받아내 디지털 부호로 바꿔 저장한다. 이 때 샘플링된 하나의 음악정보는 16비트(2Byte)단위로 저장하게 되고, CD의 입체음향효과는 좌우 2개의 채널을 각각 녹음시켜 스테레오 효과를 주게 된다. 따라서 1분의 CD음악은 다음 수식과 같이 약 10MB의 기억용량을 필요로 한다.

　『(4만4100 샘플/초)×(2Byte/샘플)×2채널×(60초/분)=약 10MB』

　위 계산식에 따르면 3분짜리 한곡의 CD음악은 약 30MB의 저장용량을 필요로 하고 이 음악을 28.8K모뎀을 통해서 다운로드 받을 경우 약 2시간30분이라는 긴 시간이 소요된다. 이같은 불편함을 해소할 수 있는 디지털 오디오 압축기술인 MP3가 등장한 것은 어쩌면 당연한 결과라 볼 수 있다.

　첨단 오디오 압축기술은 30MB분량의 3분짜리 노래 한곡을 음질의 손실없이 3MB정도로 압축시켜 하드디스크에 저장시킬 수 있고, 28.8K모뎀으로 15분안에 다운로드 받아서 들을 수 있는 장점이 있다.

　더 나아가 앞으로는 인터넷을 중심으로 한 고속 네트워크시대가 도래할 것이고, 오디오 압축기술 또한 지속적으로 발전할 것이다. 오디오 압축기술과 고속 인터넷의 만남은 장소에 구애없이 전세계의 모든 음악을 곡 단위로 구입할 수 있도록 지원하며 새로운 형태의 음악 유통구조를 발전시키게 될 전망이다. 국내에서도 이미 이같은 움직임이 MP3서비스와 관련해 급속히 확산되고 있다.

　현재 차세대 디지털 음악기술은 크게 △다양한 압축포맷 지원 △오디오 스트리밍 기능 지원 △불법복제 방지 기술 △음악 인코딩 툴 지원 △음악DB 관리기술 등을 총체적으로 포괄하는 방향으로 개발되고 있다.

　최근 통용되고 있는 「오디오 압축포맷」은 대표적으로 MP3(MPEG­1 Audio Layer3 : Faunhofer), AAC(Advanced Audio Coding : Fraunhofer, AT&T, Dolby Labs, Sony, NEC등), AC­3(Dolby Labs), PAC(Perceptual Audio Coder : AT&T/Lucent), ATRAC(Adaptive Transform Acoustic Coding : Sony), TwinVQ(Transform­Domain Weighted Interleave Vector Quantization : NTT), Qdesign Music Format(Apple), MS Audio(Microsoft) 등이다.

　이 기술들은 모두 128Kbps(bit per second)의 비트레이트(bitrate)에서 CD음질을 구현하는 것으로, 약 1.4Mbit(약 176KB)에 해당하는 1초간의 CD음악을 10분의 1 이하 크기인 128Kbit(16KB)로 압축이 가능하다. 이처럼 디지털 음악파일들이 적은 용량에도 고음질을 구현할 수 있는 것은 모두 인식 오디오 코딩방식(Perceptual Audio Coding)이라는 최첨단의 압축방식을 채용하고 있기 때문이다.

　 PAC는 음악파일을 압축하는데 인간 청각의 인식능력을 고려하여 압축하는 방식인데, 사람의 귀로 들을 수 없는 소리나 소음들을 원래의 음악에서 제거하거나 여러소리를 합쳐서 압축한다. 앞에서 언급한 다양한 PAC들은 개발 업체별로 사람 귀에 대한 소리인식 모델링, 음역 필터링, 음악 데이터처리들을 각각 다르게 채용하고 있고 상호 포맷간의 호환은 근본적으로 불가능하다. 따라서 여러종류의 압축포맷을 지원하기 위해서는 같은 수만큼의 오디오 디코더를 내장해야하는 어려움이 뒤따른다.

　MP3는 1990년대 초에 개발돼 공개된 기술로 현재까지 네티즌에게 가장 인기 있는 디지털 음악 포맷이다. 한편 MP4라고도 알려진(엄밀히 말해서 MP4라고 하는 것은 옳지 않다) AAC는 1997년 오디오 압축기술의 선두업체들이 공동으로 개발한 포맷으로 현재까지 나와있는 오디오 압축 포맷 중 가장 우수한 것으로 평가되고 있다.

　AAC 96Kbps로 만들어진 음악 파일의 크기는 MP3 128Kbps로 만든 파일보다 30% 정도 파일크기가 작으면서도 음질은 오히려 우수한 것으로 평가돼 차후 MP3의 인기를 대신할 차세대 압축기술로 널리 사용될 전망이다. 현재 AAC기술은 세계적으로 몇 개의 업체를 중심으로 차세대 인터넷 음악포맷으로 채용되기 시작했으며 이 중 미국 리퀴드오디오와 AT&T의 기술이 가장 앞서 있는 것으로 알려지고 있다.

　디지털 음악을 다운로드 받지 않고 일회적으로 재생할 수 있도록 하는 기능을 「오디오 스트리밍」이라고 한다. 이 중 미국의 리얼네트워크사가 개발한 리얼오디오는 인터넷 라디오 방송국의 성장과 함께 가장 널리 사용되고 있으며 a2b, 리퀴드오디오, MS Audio, QuickTime 등도 오디오 스트리밍을 지원하고 있다. 최근 들어서는 디지털 파일 제작자들과 이용자들이 모두 편리하게 사용할 수 있도록 다운로드와 스트리밍을 동시에 지원하는 디지털 음악 포맷들이 속속 개발되고 있다.

　최근 디지털 음악 기술의 핵심으로 떠오르고 있는 것이 「불법 복제 방지기술」이다. 이는 디지털 음악산업 활성화에 가장 중요한 부분으로 아예 복제가 불가능하게 하거나 복제는 되지만 재생이 되지않는 두가지 방법으로 개발되고 있다. 그러나 현재의 디지털 환경에서는 복제 자체를 막을 방법은 사실상 없기 때문에 최근 추진되고 있는 불법복제 방지기술은 복제된 음악이 재생되지 않도록 하는 쪽으로 개발되고 있다. 현재 활발히 채용되고 있는 디지털 음악 불법복제 방지기술은 「암호화(Encryption) 방식」과 「워터마킹(Water Marking) 방식」 등 두 가지가 있다.

　「암호화 방식」은 사용자가 처음 디지털 음악 재생 플레이어를 설치할 때 암호키를 생성, 등록시키도록 하고 사용자가 음악서비스를 요청하게 되면 서버 관리자는 사용자의 암호키를 이용해 음악을 암호화시켜 사용자에게 전송하고 전송된 음악은 사용자의 암호키의 유무에 따라서 음악의 재생을 제한한다. 현재 국내 MP3서비스는 이 암호화 방식을 채택하고 있다.

　디지털 콘텐츠 분야의 차세대 보안기술로 평가되고 있는 「워터마킹 방식」은 암호화 방식보다 한단계 앞선 기술로 음질에는 전혀 영향을 주지 않으면서 관련 문서정보를 들리지 않는 신호로 바꿔 음악파일에 포함시키는 것을 말한다. 이는 저작권과 관련된 정보를 음악신호로 바꿔 음악파일에 삽입시킬 수 있기 때문에 어떤 다른 복제방지시스템보다 강력한 보안대책으로 평가되고 있다.

　비록 제작단계에서부터 디지털 음악에 워터마킹을 넣는 공정이 추가돼 시스템 과부하 등 부담은 있지만 최근 미국 SDMI에서도 이 기술을 보안솔루션의 하나로 채택하기로 결정해 향후 인터넷 음악서비스는 모두 워터마킹 기술을 적용해야 할 전망이다. 지금까지 워터마킹 기술을 보유한 곳은 미국의 아리스, 솔라나와 리퀴드오디오 등이다.

　최근 국내 주요 음악서비스업체들이 관리하고 있는 대량의 디지털 음악DB는 외부 해킹에 대한 대책이 미미한 것으로 지적되고 있다. 대다수의 업체들은 MP3형태로 음악파일을 보유하고 있는데, 만약 해커가 침입해 이를 복사해 불법적으로 유통시킨다면 큰 문제가 발생할 것이다.

　이런 불법 유통을 막기 위한 방안의 한가지로 소비자가 갖고 있는 각종 플레이어에서 재생이 되지 않도록 하는 방법이 있다. 디지털 음악을 압축하는 인코딩 도구를 사용해 A포맷 형태로 가공한 후 이를 전용 음악서버에서 관리한다. 소비자들이 정상적인 구매를 신청했을 경우에는 서버관리자는 이를 소비자가 들을 수 있는 B포맷 형태로 바꾸어서 전송시킨다. 물론 소비자가 보유한 플레이어는 B포맷을 지원하는 형태다. 이 시스템은 별도의 인코딩 도구와 음악DB 서버가 필요하지만 반드시 필수적인 것으로 여겨진다.

　앞으로 소비자들은 다양한 디지털 음악 포맷과 보안기술을 채용한 전세계의 음악을 접하게 될 것이다. 그러나 무엇보다도 중요한 것은 소비자들이 불편함 없이 보다 폭넓게 디지털 음악을 즐길 수 있도록 하는 것이다.

　새로운 디지털 음악 포맷이 속속 개발되고 있는 현재 국내 업체들도 MP3이외의 다양한 포맷이 지원되는 차세대 디지털 음악기술을 하루빨리 도입하고 표준화된 보안기술 및 휴대형 재생장치 개발에 힘을 쏟아야 할 때다.