서라운드 저장 매체

서라운드 사운드 트랙 데이터를 저장하는 매체 특성에 대해 설명합니다.

CD (Compact Disc) 

컴팩트 디스크, CD는 2채널 포맷으로 PCM (Linear Pulse Code) 인코딩 방식를 사용한다. CD의 비트는 16비트로 고정되어있으며 샘플링 또한 44.1KHz로 고정 되어있다.  

Red Book 스팩에 명시된 CD 오디오의 전송율은 1.411Mbps 이며 인코딩 되지 않은 서라운드 사운드 오디오를 전하기 에는 부적절한 것으로 된다.
그럼에도 불구하고 DTS 인코딩은 CD를 통해 24비트/44.1KHz 오디오의 5.1 또는 6.1 채널 서라운드 오디오 전송이 가능하도록 하고있다.  6개 채널의 서라운드 시그널을 CD에 저장하기 위해서는  두가지의 data-reduction 인코딩 구조가 사용 되는데 Dolby Digital 과 DTS 이다.  

인코딩된 CD는 일반의 CD플레이어 에서 재생이 가능하나 외장 DTS 연결을 위한 S/PDIF 디지털 출력이 지원되지 않는한 아나로그 연결로는 높은 레벨의 노이즈 만을 듣게 될것이다.  

최대 74분의 5.1서라운드 오디오 또한  DTS 인코드된 CD에 저장 가능한데 이것은 인코딩 되지 않은 오디오 CD에 스테레오 시그날이 저장되는 용량과 동일한 용량으로 된다.  

DVD (Digital Versatile Disc)  

 CD 보다 높은 용량의 데이터 저장이 가능한 것으로 CD플레이어 보다 짧은 스캔 레이저를 사용함으로 데이터를 보다 밀도있게 읽어내는 것이 가능하다.  DVD 는 싱글 레이어 형태와 듀얼 레이어 형태가 있으며 싱글 레이어의 경우 4.7GB의 용량, 듀얼 레이어의 경우 8.4GB 용량의 데이터 저장이 가능하다.  

일반적으로 DVD 플레이어는 다음과 같은 출력을 지닌다.  

  • 2채널 아나로그 출력으로  Dolby Surround 인코딩된 스테레오 시그널  
  • Dolby Digital 또는 DTS  5.1 서라운드를 위한 디지털 출력과 외장 서라운드 디코더 연결.  
  • Dolby Digital  또는 DTS인코더 연결위한 6채널 아나로그 출력   

DVD의 데이터 전송 률은 초당 10.1MB/Sec (Mbps)으로 된다. 데이터 컴프레션이된 6채널 서라운드의 경우 384Kb/sec 또는 448Kb/sec 의 전송률을 사용한다. 16Bits 48KHz 샘플링된 Linear PCM스테레오의 경우 초당 1.5Mbps 전송률을 사용한다. 96KHz 샘플링의 경우 초당 3Mbps를 사용하며 24비트의 경우 초당 4.5Mbps로 증가된다.

DVD-Video  

DVD 비디오는 DVD 포맷의 비디오와 서라운드 오디오 트랙이 모두 자리하는 것이 가능하다. 오디오 트랙은 Dolby Digital (AC-3)5.1 서라운드와  MPEG-1 컴프레션 오디오 또는 16비트 에서 24비트의 48KHz 에서 96KHz의 2채널 PCM오디오 사용이 가능하다. 즉 DVD-Video를 통해 매우 좋은 음질의 PCM 스테레오 사운드 또는 괜찮은 음질의 서라운드 사운드 사용이 가능하다는 것이다. DVD 에는 이들 두가지 포맷을 모두 넣어 사용자가 편리에 따라 선택하여 듣는것이 가능하도록 하고있다.  

모든 DVD 장치는 Dolby Digital (AC-3)서라운드를 지원한다.  DVD 비디오를 만들수있는 오소링 프로그램으로 Roxio’s DVDit, MyDVD, Cyberlink Power DVD등이있다.  

DVD Video 에는 8채널 오디오 데이터 스트림이 가능하며 스트림 1은 일반적으로 DVD 디스크 디폴트 세팅을 위하여 DVD 플레이어가 사용하게 된다. 이들 8개의 스트림은 48Khz/16비트의 Linear PCM오디오 (최고 8채널까지), 4채널의 48KHz/24비트 또는 2채널의 96Khz/24비트 데이터 사용이 가능하다. 여기에 더하여 미주지역에서는 거의 사용하지 않고 있으나 최대 8채널의 MPEG-2 로 엔코드된 데이터 또한 자리할수있다.
오디오 데이터 스트림을 위한 최대 비트 비율은 6.144Mbps이며 사용 가능한 스트림의 갯수, 사용가능 최대 트랙, 비트 비율, 코딩 옵션 등에 대한 다양성은 어떠한 수준의 영상 화질을 사용 하느냐에 따라 결정 된다

DVD-Audio  

DVD 오디오에 대한 스팩은 2000년에 들어 결정되었으며 비교적 새로운 서라운드 사운드 매체로 여겨지고 있다.  DVD 비디오와 달리 DVD-Audio 는 오디오 데이터를 전하기에 매우 충분한 저장 공간을 지니는 매체이다.

DVD오디오는 DVD포맷에 오디오 프로그램으로 슬라이드 쇼를 위한 사진과 인터넷 링크, 시각적 효과를 포함하는 메뉴와 온스크린 택스트, 가사, 그리고 3분 가량의 짧은 비디오 (단지 MPEG-2로 인코드된 비디오만 사용가능) 클립을 포함 시킬수있다.  

DVD 오디오 디스크의 최대 비트 비율은 9.6Mbps 이며 192KHz 까지 다양한 샘플링과 24비트 워드 길이 까지를 지원하고있다.  샘플비율과 워드 길이는 사용 가능한 최대 채널 개수와 플레이백 가능 시간에 따라 결정된다.  

DVD오디오 디스크는 PCM 인코딩을 사용한다. 이 인코딩은 CD와 같은 Linear 또는 Meridian Lossless Packing (MLP)을 사용하는 “Packed” 로 된다. MLP방식은 데이터 손실없이 데이터 량을 최대 50%까지 줄일수있다. 2채널 오디오를 지원하는 CD와 달리 DVD 오디오는 고해상도의 멀티채널 서라운드 오디오 포맷이 지원된다. DVD-Audio는 CD와 비교하여 다음과 같은 특징을 지닌다.  

  • 높은 비트와 샘플링 사용이 가능하다 (24비트 96KHz의 6채널 오디오 또는 176.4, 192KHz2채널 오디오) 
  • 보다 긴 플레이 시간 (16비트 44.1KHz스테레오의 경우 최대 6시간 플레이 가능)  
  • 최대 6채널 지원으로 5.1 서라운드 사용 가능 
  • PCM오디오와 함께 MPEG-2, BC, DTS, Dolby Digital과 Super Audio에서 사용되는 DSD (Direct Stream Digital)이 지원된다.  
  • 다양한 포맷의 트랙을 지원하여 16비트의 96KHz샘플링의 서라운드 사운드 트랙과 함께 최고 24비트 192KHz의 스테레오 사운드를 동시 지원한다.   

MLP 인코딩을 사용하는 경우 96Khz/24비트 8채널의 1시간 분량 오디오를 저장 하는것이 가능하다.   

DVD 오디오의 특징으로 멀티트랙을 스테레오 트랙으로 전환시키는 SMART (System Managed Audio Resource Techniques) 라고 하는 내장 다운믹싱 (Downmixing) 기능이 자리한다. 오디오 데이터가 MLP 인코딩이 되면 다이나믹 믹스다운 가능 기능이 더해짐으로 전체적 시간대에 대한 레벨 변화 또한 가능하게 된다.   

DVD 오디오 디스크에 Dolby Digital 또는 DTS 인코딩된 오디오 스트림이 자리하는 경우 이들은 단지 DVD 비디오 플레이어 에서만 재생이 가능하게 된다. DVD 오디오 디스크가 지니는 전체 범위의 오디오는 MLP 엔코딩 기능을 지니는 DVD 오디오 플레이어 또는 DVD 비디오 디스크와 DVD 오디오 디스크 플레이가 가능한 유니버설 플레이 장치를 통해 재생이 된다. 유니버설 플레이 장치는 일반적으로 CD와 SA-CD 또한 재생 할수있다.         

DVD오디오 컨텐츠는 DVD 디스크내 독립된 DVD 오디오 자리에 저장이 되며 AUDIO_TS 디랙토리 명을 지닌다.  

일반 DVD플레이어가 DVD 오디오 디스크를 재생 하는것 또한 가능한데 그 경우 DVD디스크의 DVD 비디오 지역내에 Dolby Digital 오디오가 자리하고 있어야 재생이 가능하게 된다. 대부분의  DVD 플레이어의 디지털 출력은 PCM오디오와 Dolby Digital을 출력 시키며 일부 플레이어는  DTS와 DSD출력, 멀티채널 아나로그 출력 또한 지원한다. 보다 진보된 플레이어는 FireWire (IEEE1394)연결 까지도 지원한다.  

DVD오소링 소프트웨어로 Avid Express Studio HD, Cirlinca DVD Audio Solo가 있으며 저렴한 오소링 프로그램으로 Minnetonka 의 discWelder Bronze (www.discwelder.com) 이 있는데 이 프로그램은 24비트 192KHz의 PCM스테레오 파일 저장이 가능하고 24비트 48KHZ 의 PCM 5.1파일을 저장하는것이 가능하다.  

Blu-Ray Disc (BD)  

블루레이 디스크는 옵티컬 (Optical)디스크 형태로 고화질 비디오 (HD Video)와 DVD의 5배가 넘는 데이터 저장이 가능하다. 싱글 레이어의 경우 최대 25GB 용량의 데이터 저장이 가능하며 듀얼 레이어의 경우 50GB 용량의 데이터 저장이 가능하다. 블루레이 디스크는 다음의 오디오 코덱을 지원하고있다.  

  • Linear PCM (LPCM) : 최대 8채널  
  • 5.1 서라운드 Dolby Digital  
  • 7.1 서라운드 채널 위한 Dolby Digital Plus (DD+) 
  • 8채널의 비손실 (Lossless) 인코딩 오디오 (Dolby True HD)  
  • 5.1서라운드 Dolby Digital 서라운드 (DTS) 
  • DTS확장 포맷인 7.1채널 서라운드를 위한 고음질 오디오 DTS-HD  
  • 최대 8채널의 비손실 인코딩 오디오 (DTS-HD)   

Super Audio CD  

 수퍼 오디오 CD는 소니와 필립스에 의해1999년 만들어 졌으며 CD, DVD 와 동일한 크기의 디스크 형태이나 그들과는 완전히 다른 포맷의 오디오인 Direct Stream Digital (DSD) 을 사용하며 2.8224MHz샘플링 비율에 대하여 1비트 포맷으로 디지털 시그널을 인코딩 하는 프로세스를 지니는 것이다. DSD 는 Single-bit delta-sigma modulation coding 방식을 사용하는 것으로 2.8224Mhz라는 매우 높은 샘플 비율을 사용하며 그 결과로 매우 확장된 주파수 반응을 내보인다.
 

SA-CD 스팩은 “Scarlet Book” 이라 부르는 문서에 의해 명시되고있으며 싱글 레이어 DSD, 듀얼 레이어 DSD, 듀얼레이어 하이브리드와 같이 3가지 디스크 형태가 있다. 여기에 일반 CD 포맷을 포함시켜 일반 CD 플레이어 에서도  SACD 디스크 재생이 가능하도록 하고있다. 또한 높은 밀도의 레이어를 사용함으로 8채널의 DSD 또한 전달하는것이 가능하게 된다. SACD 멀티채널 이라 표기된 멀티채널 SACD는 단지 멀티채널 플레이백이 가능한 전용 SACD 장치 에서만 플레이가 가능하다.   

Scarlet Book 스팩은  소니사의 Super Bit Mapping Direct 또한 포함하고 있는데 이것은 DSD를 PCM으로 전환시키는 방식으로 SACD가 일반 CD플레이어에 의해 재생 될때 오디오 특성을 향상 시키도록 하는 것이다.  

Direct Stream Transfer (DST)는 무손실 (lossless) 인코딩 방식으로 데이터 효율성을 향상 시키고 디지털 워터마크를 사용하여 불법 복제를 방지하도록 하고있다. DST는 멀티채널 SACD에 요구되는 것이며 스테레오 SACD에서는 옵션으로 사용된다.  

싱글레이어 또는 하이브리드 디스크의 경우 압축되지 않은 약110분 길이의 스테레오 오디오 저장이 가능하며 압축된 8채널 (6개 서라운드 채널과 스테레오 채널)은 70분 가량의 오디오 저장이 가능하다.  

Window Media Audio 9 Professional  

 Window media 9은 마이크로 소프트가 개발한 코댁으로 다양한 포맷의 오디오를 인터넷을 통해 전송하거나 고화질 HD 방송과 위성 방송을 통해 전송하는것이 가능 하도록 한 것이다.  

이들 마이크로소프트사의 코댁중 하나가 Window Media Audio 9 Professional (WMA Pro) 이며 이것은 손실 (lossy) 코댁으로 최대 8채널의 96Khz/23비트 오디오 데이터 전송이 가능하도록 하고있다.  

WMA Pro는 128로부터 768Kbps 의 다양한 전송율을 사용함으로 스테레오 플레이백을 위해 MP3가 사용하는것과 동일한 비트 비율이며  이들을 통해 5.1서라운드 사운드 전송이 가능하도록 하고있다. 높은 비트 비율을 사용하여 음질이 향상되도록 하고 있으며 여러가지 인코딩 모드와  2-Pass 변환 가능한 비트 비율 (Bit rate) 비손실 모드 (lossless mode)또한 포함하고있다.   

윈도우 미디어의 또다른 코댁으로 Window Media Audio 9 Lossless가있다. 이것은 마스터링 을 위해 만들어진 것으로 수학적 방식을 사용하는 비손실 인코딩을 제공한다. 압축비율은 44.1Khz/16비트 소스의 경우 약 2:1로 압축 된다. 소스가  44.1Khz/16Bits 보다 더 높은 샘플 비율을 지니는 경우 압축비율은 4:1로 증가하게 된다. WMA9 으로 인코드된 파일을 일반적인 WAV 포맷의 오디오로 전환하는 것 또한 가능하다.  

인코드된 96KHz/24비트 파일에 대한 자동 다운믹싱 기능이 제공되나 이들을 지원하는 시스템과 사운드 카드는  자리하지 않는다. 다운믹스 기능에는 센터, 후방, LFE 채널 레벨이 지원 되며 이들을 인코딩 프로세스 이전 또는 이후에 적용하는 것 또한 가능하다. 디폴트 효율은 센터와 후방 채널의 경우 -3dB 이며 LFE채널의 경우 -12dB로 된다.  클리핑 (소리의 찌그러짐) 현상을 방지하기 위하여 최종 파일인 스테레오 파일의 볼륨은 그들 모든 채널들을 합한것을 노말라이즈 (normalized) 시킨것으로 된다.  

오디오 시그널의 피크 값과 평균값은 인코딩 프로세스가 진행되는 동안 계산되고 파일의 해드 부분에 넣어진다. 플레이백 모드에서 사용자가 “Quiet Mode” 기능을 사용하여 3가지 다이나믹 범위에 대한 세팅을  하는것이 가능하도록 하고있다. 이 기능은 특별히 넓은 다이나믹 범위를 지니는 영화에서 대사의 명료성을 유지 시키고자 하는데 유용하게 사용 되는 기능이다.  

플레이백 될때는 오디오가 사운드 카드의 능력에 맞추어 자동적으로 재샘플링이 된다. 거기에 더하여 사운드 카드에 의하여 요구 되는 경우 비트 댑스를 16비트로 다시 쿠안타이즈 시키는것 또한 가능하다.  

만일 사용자가 2채널 사운드 카드를 사용하고 Dolby Pro Logic 디코더 다운스트림을 지니는 경우라면 서라운드 사운드 모드에서 매트릭스 엔코딩은 스테레오 출력으로 부터 4채널의 LCRS 를 추출해 내는 것이 가능하게 된다. 이와같은 구성은 특히 게임을 위한 오디오 시스템에 널리 사용 되고 있다.  

윈도우 미디어 오디오의 또다른 중요한 기능이 Digital Right Managements (DRM)이다. DRM은 암호화 기술의 하나로 라이센스를 지닌 사람만이 플레이 가능하도록 접근에 제한을 두는 장치이다. WMA9 PRO를 사용하여 서라운드 사운드 컨텐츠를 인터넷을 통해 안전하게 전송하는것이 가능하도록 하고있다.