[미디어잇 이상훈 기자] 지난 회까지는 샘플링 레이트와 양자화 정보를 중심으로 음원의 해상도에 관한 이야기를 했다. 이번 시간에는 압축 코덱과 전송률에 관한 이야기를 해보고자 한다. 특히 전송률은 음질에 영향을 미치는 아주 중요한 요소 중 하나이다. 이것은 해상도와는 또 다른 개념이다.

높은 전송률을 줄이기 위한 작업, '압축'

샘플링 레이트나 양자화 비트 수가 크면 전송률이 높아진다. 즉, 해상도가 높으면 전송률은 높아진다. 또 채널 수가 많아도 전송률은 높아진다. 압축이 되지 않은 LPCM 데이터는 해상도 별로 전송률이 일정하게 정해져 있다. 1초당 4만 4100개(44.1kHz)의 샘플링을 하고 6만 5536개(16비트)의 양자화 정보를 채집하는 44.1kHz/16bit 음원의 초당 전송률은 1.41Mbps다.

고해상도 마스터 음원인 96kHz/24bit LPCM의 전송률은 4.61Mbps이고, 192kHz/24bit는 9.22Mbps가 된다. 이것은 모두 2채널 기준이다. 멀티채널이 되면 더 늘어난다. 이러한 LPCM 전송률에는 에누리가 없다. 정해진 기준보다 더 늘이거나 줄일 수도 없다. 딱 정해진 그대로 나갈 뿐이다. 그렇다 보니 고해상도 음원일수록 파일의 크기가 점점 커진다. 저장공간의 스페이스를 줄이려면 데이터를 줄여야 한다. 즉 압축 작업이 필요한 것이다.

압축이란 일정한 규칙에 의해 원본 데이터(LPCM)의 일부분을 삭제하고 데이터 배열을 재배치해 완전히 다른 데이터를 만드는 것이다. 이때 사용된 규칙, 즉 알고리즘은 알고리즘을 만든 회사마다 다 다르다. 이 압축 알고리즘을 압축 코덱이라고 부른다. 우리가 알고 있는 MP3, FLAC, AAC, ALAC 등이 모두 이에 해당된다.

압축을 하면 용량이 줄어든다. MP3는 일반적으로 192kbps와 320kbps 전송률이 사용된다. 44.1kHz/16bit 2채널 LPCM 음원의 초당 전송률은 1.41Mbps라고 앞서 설명했다. 그런데 MP3의 초당 전송률이 192kbps라고 하면 거의 1/10에도 미치지 못한다. 어마어마하게 줄인 셈이다.

당연히 전송률이 낮을수록 압축이 많이 됐다는 얘기가 되고 또 그만큼 음질이 나빠진다는 얘기가 된다. 코덱은 일종의 부호화 장치다. 오리지널 LPCM(WAV) 데이터를 자신만의 암호 규칙을 적용해 생략시킨다. 예를 들면 이렇게 된다. 오리지널 LPCM이라면 10개의 방 하나 하나에 각각 0호 또는 1호라는 이름의 손님을 한 명씩만 따로 따로 집어넣는다. 하지만 압축 코덱은 다르다.

10개의 방을 마련하는 대신 “1호 손님들은 어디에 몇 명, 0호 손님들은 어디에 몇 명” 식으로 정보가 적힌 암호만을 사용한다. 따라서 나중에 음악을 재생하려면 반드시 암호를 풀어서 원본 LPCM 상태로 환원시켜줘야 한다. 그래야 음악 데이터가 된다. 환원 이전의 상태는 음악 데이터가 아닌 단지 암호 코드일 뿐이다. 이렇게 환원 시켜 주는 과정을 「디코딩」이라고 한다.

일반 음원보다 더 많은 용량을 차지하는 영화용 멀티채널 사운드

▲ 영화용 사운드는 일반적인 2채널이 아닌 5.1채널 또는 7.1채널 서라운드 사운드를 사용한다. 사진은 돌비 3D 사운드가 적용된 영화관의 돌비 로고.

멀티채널을 사용하는 영화 사운드도 마찬가지다. 오리지널은 멀티채널 LPCM이다. 그리고 이것을 압축하는 코덱을 만든 대표적인 회사가 돌비(Dolby)와 DTS다. 돌비 서라운드, 돌비 프로로직, 돌비 디지털 등 「돌비」브랜드는 대부분의 사람들에게 아주 익숙하다. 영화관 멀티채널 사운드 시스템의 지존으로 불리던 회사로 지금도 파워가 아주 막강하다. DTS는 돌비의 경쟁사인데 규모는 돌비보다 작지만 음질에서는 더 좋은 평가를 받았다. 전송률이 더 높기 때문이다.

돌비의 대표적인 코덱은 ‘Dolby Digital’이다. DTS의 대표적인 코덱은 그냥 DTS다. 이 둘은 멀티채널의 대표적인 압축 코덱으로 널리 알려져 있다. 멀티채널의 경우 데이터 용량이 워낙 커서 LPCM으로 구현한다는 것은 상상하기 힘들었다. 5.1채널(6채널)은 2채널 LPCM의 세 배다. 게다가 영화는 시간이 워낙 길다. 지금은 블루레이 미디어가 개발되고 HDMI 규격이 탄생하면서 멀티채널 LPCM 데이터를 직접 수록되는 것이 가능해졌다. 하지만 예전 DVD 시대 그리고 동축이나 광 케이블을 쓰던 시대에는 상상하기 힘들었다. 그래서 모든 DVD에는 돌비 디지털 또는 DTS로 인코딩이 된 압축 데이터가 기록됐던 것이다.

가장 대표적인 음악감상용 압축 코덱은 'MP3'

멀티채널의 대표적인 압축 코덱이 돌비 디지털과 DTS였듯이 2채널 LPCM(WAV) 데이터의 대표적인 압축 코덱은 MP3다. 2채널 음반의 경우는 LPCM 데이터의 양이 그렇게 감당 못할 정도로 크지 않다. 2채널밖에 안 되기도 했거니와 음악 앨범의 러닝타임은 영화의 절반에도 못 미치기 때문이다. 그래서 CD에는 비압축 LPCM 신호가 담길 수 있었다. 그러나 웹 기반 음원 시대가 열리면서 주로 사용되는 음원은 LPCM(WAV) 데이터를 1/10로 줄인 MP3 데이터들로 대체되기 시작했다.

▲ MP3로 손실 압축된 음원은 용량이 대폭 줄어들어 당시 저용량 재생장치들로부터 환영받았다.(사진=애플)

Dolby Digital, DTS, MP3 등을 이용해 압축한 데이터들은 모두 암호화된 데이터이기 때문에 곧바로 음성으로 재생될 수 없다. 따라서 반드시 그 암호를 푸는 작업(디코딩)을 거쳐야 한다. 그러려면 기기에 암호해독 장치(디코더)가 있어야 한다. 우리가 휴대폰에서 MP3를 들을 수 있는 이유는 휴대폰 안에 MP3 코덱이 설치돼 있기 때문이다(하지만 보통 휴대폰에 Dolby Digital 같은 멀티채널 디코더까지 넣지는 않는다. 그래서 DTS, Dolby Digital 등의 멀티채널 사운드를 휴대폰에서 들을 수 없는 것이다. 다만 최근에는 스마트폰으로 동영상을 많이 보는 경향이어서 DTS, Dolby Digital의 디코딩을 대부분 지원한다).

즉, MP3 오디오라고 해서 MP3 상태에서 재생되는 것이 아니다. 오디오 기기에 의해 MP3는 LPCM으로 재변환(환원)이 되어야만 음악으로 재생될 수 있다. Dolby Digital, DTS 같은 멀티채널도 마찬가지다. Dolby Digital 디코더(DSP)가 있는 AV 리시버나 프로세서를 거쳐서 멀티채널 LPCM 신호로 바뀌어야 비로소 들을 수 있는 소리가 된다.

이를 다시 나열하면 LPCM(A)→압축데이터(MP3, FLAC, Dolby, DTS 등)→LPCM(B)의 과정을 거친다고 말할 수 있다. 이때 최초 단계의, 즉 압축이 되기 전의 LPCM을 「A」라고 하고, 압축되었던 것을 풀어 다시 원상 복구한 LPCM을 「B」라고 가정해보자.

과연 「A」와 「B」가 동일한 데이터일까? 압축하는 과정, 해제하는 과정이 완벽하다면 동일해야 정상이다. 그런데 실제로는 그렇지 않다. 「A」에는 있지만 「B」에서는 사라진 ‘손실 데이터’가 적지 않다. 그래서 이런 식의 압축을 「손실 압축」(Lossy Compression)이라고 부른다. MP3, AAC, Dolby Digital, DTS 모두 손실압축 방식이다. 따라서 비압축(Uncompressed) 데이터인 LPCM(WAV, AIFF)보다 음질이 떨어진다. 같은 MP3라도 압축률을 높이면 손실이 더 심해진다. 대신 데이터의 양이 줄기 때문에 초당 전송률은 낮아진다. 그래서 192kbps MP3는 320kbps MP3보다 음질은 더 떨어지고 대신 용량은 줄어든다.

저장 공간을 줄인 고음질 코덱, '무손실 압축'의 등장

저장 공간을 아껴야 하던 시절에는 어느 정도 손실이 있더라도 압축을 하는 것이 더 합리적이었다. 그런데 DVD 시대가 블루레이 디스크 시대로 바뀌면서, 그리고 개인이 보유하고 있는 저장 메모리나 디스크의 사이즈가 점점 커지면서 압축을 덜 하거나 또는 아예 하지 않아도 될 정도가 됐다. 따라서 저장공간을 다소 많이 차지하는 한이 있더라도 더 좋은 음질을 듣겠다는 생각이 널리 퍼지게 됐다. 그래서 탄생한 것이 「무손실 압축」(Lossless Compression) 코덱이다.

2채널 오디오의 경우 FLAC, ALAC 등이 대표적인 무손실 압축 코덱이다. FLAC이라는 명칭 자체가 ‘Free Lossless Audio Codec’의 줄임말이다. ALAC은 애플에서 만든 것으로 ‘Apple’s Lossless Audio Codec’의 줄임말이다. 무손실 압축은 압축률이 낮다. 즉, 압축을 하더라도 mp3처럼 무식하게 왕창 하는 것이 아니다. 따라서 초당 전송률도 mp3에 비해 훨씬 높다. 44.1kHz/16bit x 2채널 음원을 기준으로 할 때 비압축 LPCM의 초당 전송률은 1.41Mbps인데, 이를 FLAC으로 압축한 데이터의 초당 전송률은 700~1000kbps 정도이다. LPCM에 비교하면 50~70% 수준에 불과하지만 192~320kbps 수준인 mp3와 비교하면 3~5배 수준이다.

▲ LPCM 뿐 아니라 무손실 압축 파일인 FLAC 파일 재생이 가능한 고음질 플레이어가 꾸준히 인기를 얻고 있다. 사진은 아이리버 AK240(사진=아이리버)

멀티채널 역시 무손실 압축 방식이 개발됐다. DTS와 돌비에서 각각 내놓은 무손실 압축 코덱이 「DTS-HD Master」와 「Dolby True HD」이다. 48kHz/24bit x 8(7.1)채널 무압축 LPCM 데이터의 초당 전송률은 9.22Mbps다. 이를 압축한 Dolby True HD의 전송률은 대체로 2~3Mbps 안팎이고 DTS-HD Master의 전송률은 4~6Mpbs 정도다. 압축률이 더 낮기도 하거니와 실제로 음질에서도 DTS-HD Master가 Dolby True HD를 앞지른다. 블루레이 타이틀이 처음 등장하던 시기에는 두 포맷 간의 채택 비율이 반반이었지만 지금은 거의 90% 이상의 BD 타이틀들이 DTS-HD Master를 사용하는 추세다.

왜 똑같은 무손실 압축 방식인데 Dolby True HD와 DTS-HD Master 간에 음질 차이가 발생할까? 의아할 것이다. 그 것은 FLAC도 마찬가지다. FLAC도 Level 0~Level 8의 여러 옵션이 있는데 압축을 가장 적게 하는 Level 0가 음질이 가장 좋다. 상식적으로 이해가 잘 안 간다는 이들이 있을 것이다. 무손실인데… 그래서 LPCM으로 환원시키면 압축하기 전과 동일한 데이터가 된다는데 어째서 차이가 난다는 말일까? 평론가들도 초창기에 모두 고개를 갸우뚱했다.

원인은 ‘실시간 디코딩’에 있다. 컴퓨터 작업을 통해 무손실 압축 데이터를 LPCM 파일로 완전히 변환을 마친 뒤에 들어보면 Dolby True HD와 DTS-HD Master 간에 음질적 차이가 전혀 없다. FLAC도 Level 옵션에 따른 차이가 전혀 느껴지지 않는다. 당연히 원본인 LPCM과도 음질적 차이가 없다. 변환을 마친 데이터는 100% 동일하기 때문이다.

하지만 실시간 재생은 다르다. 데이터의 양이 엄청나게 많다. 엄청난 양의 데이터가 몇 백 분의 1초 단위로 쉴 새 없이 쏟아져 들어오고 오디오 기기에 있는 코덱은 정신 없이 이들 데이터를 실시간으로 디코딩해서 LPCM으로 바꿔내야 한다. 여기서 아주 미세한 차이들이 하나, 둘 발생하기 시작한다. 논리적으로는 문제가 없는데 현실적으로는 처리속도, 전달체계 등에서 지터(Jitter)가 발생하게 되는 것이다. 물론 그 차이는 전체 데이터에 비하면 매우 작기 때문에 어지간한 시스템이나 장비에서는 감지되지 못하는 경우가 대부분이다.

일반적으로는 그냥 무시해도 된다(그러나 이 차이조차도 고가의 장비, 또는 하이엔드 오디오 시스템에서는 쉽게 무시되지 않는다). 어쨌든 WAV와 FLAC 간에, AIFF와 ALAC 간에, LPCM과 DTS-HD Master/Dolby True HD 간에 음질적 우열이 존재한다는 것은 지금은 거의 정설(定說)로 인정되고 있다. 단지, 그 차이가 유의미(有意味)한 것인지 무의미(無意味)한 것인지에 대한 논쟁이 있을 뿐이다.

압축코덱은 전송률로 표시, 음원의 해상도와 별개

한편 MP3, FLAC, DTS, Dolby 등은 압축 코덱이다. 압축코덱은 전송률로 그 효율성이 표시된다. 이 것은 앞서 줄곧 설명해 온 음원의 해상도와는 전혀 별개의 개념이다. 즉, WAV나 FLAC 같은 포맷만 96kHz나 192kHz 등의 고해상도 음원이 가능하고 MP3는 이런 것이 불가능한 것은 아니다. 의외로 이 부분을 헛갈려 하는 이들이 많다. 자, 먹는 음식에 한번 비유해 보자.

햄버거로 치면 48kHz라든가 96kHz라든가 하는 오리지널 해상도는 안에 들어간 패티가 소고기인지 돼지고기인지 또는 1등급인지 2등급인지 하는 것에 해당된다. 또는 안에 들어간 야채나 치즈가 얼마나 고급제품인지, 빵은 얼마나 좋은 밀가루를 썼는지 등에 비유될 수도 있겠다. 즉, ‘원재료’에 비유할 수 있다. 한편 WAV, FLAC, MP3 등등은 햄버거를 배달하는 ‘봉지’에 비유할 수 있다. 원재료와는 상관이 없다.

WAV(비압축)는 봉지에 넣지 않고 그대로 손에 받쳐 들고 가는 것이다. 따라서 원재료가 손상될 까닭이 없다. FLAC(무손실 압축)은 봉지에 넣기는 하지만 봉지가 워낙 크고 넉넉해서 다시 꺼냈을 때 재료가 원본 상태 그대로 남아 있는 것이다. 단, 봉지에 넣는 과정, 꺼내는 과정을 거치기 때문에 손이 야무지지 못한 사람이 다루게 되면 미세한 조각을 떨어트릴 수는 있다.

MP3(손실 압축)는 햄버거보다 크기가 훨씬 작은 봉지에 햄버거를 억지로 꾹꾹 눌러 담는 것에 비유할 수 있다. 192kbs는 아주 작은 봉지가 되고, 320kbps 또한 192kbps 보다는 크지만 그래도 여전히 작은 봉지이다. 작은 봉지에 꾹꾹 눌러 담다 보니 재료가 파손되어 부스러지기도 하고 봉지 표면에 이것 저것 묻기도 한다. 그래서 나중에 꺼내보면 영 깔끔치가 않다. 손실이 일어나는 것이다.

96kHz짜리 고해상도 재료를 가진 햄버거라고 해서 MP3라는 봉지에 넣지 말라는 법은 없다. 즉, 음원의 해상도와 MP3, FLAC과 같은 ‘봉지의 종류’는 전혀 별개의 카테고리이다. 그런데 우리가 고해상도 음원을 사용하는 이유는 조금이라도 음질을 더 좋게 만들기 위해서이다. 따라서 기껏 고해상도 음원을 제공한다고 하면서 손실이 많은 MP3 방식을 쓸 까닭이 없다. 즉, 정성 들여 고급스런 케이크를 만들어 놓은 뒤에, 고작 포장비 아끼겠다고 작은 상자에다 억지로 쑤셔 넣을 사람은 없다. 그래서 고해상도 음원이 대부분 FLAC으로 제공 되는 것이다.

음질 차이 느끼기 힘든 WAV(무압축)와 FLAC(무손실 압축)

그럴 바에는 숫제 WAV로 제공하는 것은 어떨까? WAV가 어쨌든 음질적으로는 최상위 포맷 아닌가? 하지만 하이엔드 시스템에서 실시간으로 재생하는 것이 아니라면 WAV와 FLAC 간에 음질 차이는 거의 없다. 만일 실시간 재생이 아니라면 전혀 차이가 없다고 할 수 있다. 일단 FLAC으로 다운 받은 뒤 필요하면 WAV로 변환하면 될 일이기 때문이다.

따라서 굳이 음원 사이트에서 용량이 더 큰 WAV를 선호할 이유가 없다. 게다가 WAV는 결정적으로 태그(Tag) 정보를 담기 힘들다. 디지털 음원에서는 아티스트, 타이틀, 앨범, 작곡가 등의 태그 정보가 매우 중요한 역할을 한다. FLAC은 태그 정보를 쓰고 읽는 것이 MP3처럼 편하다. 그러나 WAV는 기본적으로 태그 정보를 넣을 수가 없다. 요즘은 WAV에도 태그 정보를 넣을 수 있는 툴(Tool)이 있다. 하지만 FLAC만큼 편리하고 자유롭지는 않다.

최근 멜론, 엠넷, 벅스 등 주요 음원 사이트들은 스트리밍 플레이를 할 때 사용하던 전송률을 192kbps에서 320kbps로 높이는 추세다. 얼마 전만 해도 192kbps와 320kbps 음원 간에 음질 차이가 있다고 하면 코웃음과 함께 조롱하는 분위기 일색이었다. 하지만 지금은 보편적으로 그 차이가 인정되고 있는 추세라고 볼 수 있겠다.

결국은 이런 식으로 전송률에 대한 인식이 조금씩 조금씩 개선되어 나가는 것이다. 그래서 궁극적으로는 몇 년 뒤에는 스트리밍으로 제공되는 모든 음원들이 96kHz/24bit 이상의 해상도와 700~1000kbps급의 전송률을 갖는 FLAC 데이터들로 바뀌게 되기를 기대한다. 그렇게 된다면 과거 CD가 지배하던 시절보다도 훨씬 더 음질이 좋아진 발전된 음원시장이 열리게 되는 셈이다.

<필자 소개>최원태 AV평론가

최원태 AV평론가는 하이텔 AV 동호회 LDM 회원, 월간오디오 편집위원, AV 전문지 HiVi 리뷰어 등으로 활동했으며 현재는 하이파이넷 AV 전문 리뷰어,미디어잇 컬럼니스트 등으로 활동 중이다. 그는10여년 이상 삼성, LG, 소니 등 업체를 대상으로 AV 제품 관련 컨설팅을 해왔으며 디지털AV쇼, 아이어쇼 등 다수의 하이파이 및 AV쇼의 전문 강연자로도 활동했다.

글/ 최원태 AV 평론가

정리/ 이상훈 기자 hifidelity@it.co.kr

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