무선 환경에서의 무손실 오디오 구현은 대역폭 제약으로 인해 오랫동안 난제로 여겨져 왔습니다. 이번 인터뷰에서는 프라운호퍼 IIS 저지연 오디오 코딩 부문 선임엔지니어인 알렉산더 체칼린스키(Alexander Tschekalinskij)와 함께 LC3plus Lossless가 대역폭 변동에 적응하는 방식과 최근 이 기술이 ETSI 표준에 포함된 것이 오디오 업계에 갖는 시사점에 대해 알아봅니다.
무선 환경에서 무손실 오디오를 전송하는 것이 유선 환경보다 훨씬 어려운 이유는 무엇인가요?
간단히 말씀드리자면 데이터 전송률 때문입니다. 무손실 오디오는 원본 신호를 비트 단위까지 정확하게 복원해야 하기 때문에 훨씬 더 많은 대역폭이 필요합니다.
실제로 무손실 코덱의 압축률에는 근본적인 한계가 있습니다. 일반적으로 약 2:1 정도의 압축률을 기대할 수 있으며, 오디오 콘텐츠에 따라 다소 차이는 있지만 데이터 전송률을 그 이상으로 줄이는 데에는 수학적인 한계가 존재합니다. 이 때문에 무선 전송 시에는 문제가 발생합니다. 무선 연결은 대개 무손실 오디오 스트림이 요구하는 이상적인 수준보다 사용할 수 있는 대역폭이 더 제한적이기 때문입니다.
현재 여러 무손실 음원 서비스가 스마트폰이나 컴퓨터까지만 무손실 신호를 전달하는 것도 같은 이유에서입니다. 이후 헤드폰으로 이어지는 무선 연결에서는 병목이 자주 발생합니다. 대부분의 경우, 사용 가능한 대역폭만으로는 끊김 없는 무손실 전송을 보장하기 어렵습니다.
LC3plus Lossless는 무선 대역폭의 한계를 어떻게 해결하나요?
LC3plus Lossless를 개발하면서 주목한 점은 무선 대역폭은 일정하지 않다는 사실이었습니다. 집, 자동차, 대중교통 등 환경에 따라 사용 가능한 대역폭은 계속해서 변합니다. 따라서 무선 환경에서는 항상 충분하고 안정적인 대역폭을 확보할 수는 없습니다.
이러한 특성을 고려해 LC3plus Lossless는 사용 가능한 비트율에 맞춰 유연하게 작동하도록 설계되었습니다. 이 코덱은 44.1, 48, 96, 192 kHz의 샘플링 레이트에서 비트 단위까지 원본과 동일하게 복원할 수 있으며, 기존 무손실 코덱과 달리 일정한 대역폭이 지속적으로 확보되어야 할 필요가 없습니다. 무선 연결에 충분한 대역폭이 확보되면 무손실로 오디오를 전송하고, 대역폭이 제한되면 고해상도 오디오로 자연스럽게 전환합니다. 이후 연결 상태가 개선되면 자동으로 다시 무손실 모드로 전환됩니다.
제조사는 이를 통해 실제 무선 환경에서도 안정적인 성능을 유지하면서 최대 192 kHz의 고품질 오디오를 제공할 수 있습니다.
무손실과 손실 압축 모드 간 전환 시 청취자가 차이를 느끼지 못하게 하는 비결은 무엇인가요?
바로 그 점이 LC3plus 아키텍처의 장점 중 하나입니다. 전환 기능이 코덱 설계 자체에 내재되어 있기 때문입니다.
무손실 압축 모드와 손실 압축 모드의 차이 중 하나는 시간 영역과 주파수 영역 사이에서 신호를 변환하는 과정에 있습니다. LC3plus는 이러한 처리 방식을 프레임 단위로 전환할 수 있는 구조로 설계되어 있습니다. 두 모드 모두 동일한 프레임 구조와 지연 시간을 유지하며, 무손실 전송이 어려운 경우에는 현재 사용할 수 있는 비트율을 최대한 활용하는 고해상도 모드로 전환됩니다. 이 모드 역시 대부분의 청취자가 원본과 구별하기 어려울 정도의 높은 음질을 제공합니다.
따라서 무손실 압축 모드와 손실 압축 모드 간 전환도 인지 가능한 수준의 끊김이나 음질 왜곡 없이 매우 자연스럽게 이루어질 수 있습니다.
무손실과 손실 압축 모드 간 전환 기능은 기기 제조사가 어느 수준까지 제어할 수 있나요?
LC3plus Lossless의 또 다른 주요 특징은 유연성입니다. 무손실 압축 모드와 손실 압축 모드 간 전환 시점은 일률적으로 정해진 것이 아니라 기기 제조사가 직접 결정할 수 있습니다.
예를 들어 어떤 제조사는 전송 품질이 떨어지기 시작하면 즉시 비트율을 낮추는 매우 보수적인 방식을 선택할 수 있습니다. 반대로 다른 제조사는 전송 환경이 좋지 않더라도 가능한 한 오랫동안 무손실 모드를 유지하도록 설정할 수 있습니다.
즉, LC3plus는 전환을 위한 기술적 기반을 제공하고, 실제 운용 방식은 제조사가 정합니다.
LC3plus Lossless가 최근 ETSI 표준에 포함된 것이 어떤 의미가 있나요?
가장 큰 의미는 개방성입니다. LC3plus Lossless는 무선 전송용 무손실 오디오 코덱 가운데 최초로 개방형 표준으로 제공되는 기술입니다. 기존에 출시된 많은 무손실 오디오 솔루션은 특정 업체가 독점적으로 관리하는 전용 기술입니다.
LC3plus Lossless는 ETSI TS 103 634 표준에 포함되면서 다양한 기기 제조사가 여러 제품군에 적용할 수 있는 개방형 표준 생태계의 일부가 되었습니다.
또 하나의 중요한 성과는 하이파이 오디오 업계 내 주요 기준인 일본오디오협회의 인증을 획득했다는 점입니다.
여기서 중요한 점은 LC3plus Lossless가 완전히 별개의 기술이 아니라 처음부터 기존 LC3plus 생태계를 지원하도록 설계되었다는 것입니다.
LC3plus는 저지연 모드와 패킷 손실 은닉(packet-loss concealment) 등 다양한 기능을 지원하는데, 이번 무손실 기능 역시 이러한 기존 기능과 호환되도록 설계되었습니다.
다시 말해, 무손실 기능은 독립적인 모드라기보다 기존 LC3plus 기능과 함께 사용할 수 있는 추가 기능이라고 볼 수 있습니다.
무선 기기에서는 효율성과 배터리 사용 시간이 매우 중요합니다. 무손실 오디오와는 어떤 관련이 있나요?
배터리 사용 시간은 데이터 전송량과 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 비트율이 높아지면 데이터 전송량이 많아지고, 그만큼 무선 송수신 동작과 전력 소모가 늘어날 수 있습니다. LC3plus Lossless는 제조사가 제품 특성에 맞춰 무손실 오디오 품질, 전송 안정성, 배터리 수명 간 균형을 조정할 수 있도록 유연하게 설계되었습니다. 또한 네트워크 상태와 전력 상황에 따라서도 기기의 작동 방식을 조절할 수 있습니다.
이를 활용하면 보다 지능적인 전력 관리도 가능합니다. 예를 들어 배터리 잔량, 전송 상태, 사용자 취향 등에 따라 기기가 자동으로 작동 방식을 조정할 수 있습니다.
LC3plus Lossless의 핵심을 한마디로 정리한다면 무엇일까요?
무선 오디오는 사용 환경은 항상 변합니다. 따라서 이러한 제약을 없애려 하기보다, 변화하는 상황에 맞춰 유연하게 대응하는 것이 중요합니다.
LC3plus Lossless는 사용 가능한 대역폭에 맞춰 유연하게 작동하면서도 우수한 음질을 지원하고, 기존 LC3plus 생태계와의 호환성을 유지하며, 제조사가 다양한 사용 환경에 맞게 제품을 최적화할 수 있도록 설계되었습니다.
우리의 궁극적인 목표는 무선 환경이 어떻게 변하더라도 최상의 청취 경험을 선사하는 것입니다.