영상 시청, 음악 감상 등 음질의 핵심 요소인 사운드 카드에 대해 분석하기

안녕하세요. Jwnism 입니다.

코로나 바이러스로 인해 집에서 활동하는 분들이 많아지면서 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC 등 전자 기기로 Youtube와 Netflix 등 영상 시청, 음악 감상 등 오디오와 함께 하는 시간도 많아졌습니다. 또한, 게임 시장의 발전과 함께 소비자들은 그래픽 뿐만 아니라 소리의 음질도 굉장히 중요한 포인트로 생각하고 있습니다. 이번 포스팅에서는 전자 기기에서 웅장하고 풍부한 소리를 내는 핵심 요소인 사운드 카드에 대해 다루어 보겠습니다.

[사운드 카드]

- 사운드 카드는 중앙 처리 장치, 메인 보드, 보조 기억 장치처럼 기본적으로 컴퓨터에 내장되어 있는 입출력 장치입니다. 초창기 출시한 사운드 카드는 주회로 기판에 장착되어있었으며. 중앙 처리 장치와 동일한 인터페이스를 통해 오디오 신호를 디지털 소리로 변환하여 출력하는 역할을 했습니다. 최초에 개발한 사운드 카드는 오디오를 출력하여 단순히 비프음을 내는 수준으로 개발되어 알림 용도로만 사용했습니다. 하지만, 컴퓨터, 노트북을 더 이상 연산 기능으로만 사용하지 않고 영상 시청, 인터넷, 게임 등 다양한 분야에서 활용하면서 소비자들의 사운드에 대한 기준이 높아졌습니다.

1995년, MS의 Window 95가 출시가 되었고 이에 상응할 수 있는 오디오 출력 성능이 향상된 사운드 카드도 출시하게 되었습니다. 하나의 오디오 신호에 하나의 소리만 출력하는 것이 아니라, 동시에 복합적으로 소리를 내어 입체적인 느낌을 줄 수 있도록 했습니다. 오디오 데이터를 출력하는 기능에 따라 숫자가 달라지는데, 한 개의 데이터를 출력하는 것을 '채널'이라고 합니다. 복합적인 소리를 내기 위해서는 두 개 이상의 오디오를 동시에 출력해야 합니다. 사운드 카드는 채널 2.0을 시작으로, 채널 5.1, 채널 7.1까지 출력하게 되면서 오디오 스피커와의 연동을 통해 대폭적인 음질 향상을 이루어 냈습니다. 채널 7.1을 지원하는 사운드 카드로 인해 영상 시청, 음악 감상, 영화관, 뮤지컬 등 오디오가 중요한 곳에서 사람들은 웅장하고 꽉 찬 소리를 들을 수 있게 됐습니다.

노트북 제조사들도 각 자의 사운드 기술력을 도입한 시스템을 장착하여 노트북을 출시하는 추세인 것 같습니다. 삼성 노트북의 경우, 3대 스피커 회사 중 한 곳인 하만 카돈을 인수했고, 하만 카돈 사운드 시스템을 장착해 출시하고 있습니다. 에이서 스위프트3 SF314-42 노트북은 DTS 오디오 기술을 통해, 미디어에 맞게 소리를 조절하는 기능을 갖추고 있습니다. 가령, 영상을 시청할 때 웅장하고 울리는 듯한 소리가 나도록 세팅하고, 음악 감상 시 베이스 부분을 강조하거나 보컬의 목소리를 강조하는 등 음향을 조절할 수 있습니다. 출력 되는 오디오 데이터를 스스로 조절하여 다양한 음역 폭과 음질을 즐길 수 있는 것이 또 하나의 재미라고 생각합니다.

[사운드 카드의 확장 방식]

1) 메인 보드에 내장된 사운드 카드

- 주회로 기판에 있는 확장 슬롯에 사운드 카드를 장착하여 CPU와 직접적으로 데이터를 교류하고 출력하는 방식입니다. 처음에는 산업 표준 아키텍쳐 방식으로 확장하였으나, CPU 성능에 비해 ISA 방식의 사운드 카드의 데이터 처리 속도가 느려 출력 속도에 제한을 받고 PCI 방식으로 전환되었습니다.

⑴ ISA (산업 표준 아키텍쳐, Industrial Standard Architecture)

- Window 95 이전에 도스를 사용하던 PC에서 주로 사운드를 확장하던 방식입니다. 16비트 속도의 데이터 교류 공간에서 8MHz의 주파수 대역을 통해 데이터를 전달합니다. 최대 데이터 전송 속도는 16mb/s입니다. 중앙 처리 장치의 데이터 전송 속도가 점점 빨라지는 반면, ISA 방식의 사운드 카드의 데이터 처리 속도는 상대적으로 느려졌습니다. 인터페이스를 통해 데이터를 교류할 때, 중앙 처리 장치에서 명령하는 시간이 점점 길어지며 프로그램 실행에 제한 사항이 많아져서 현재는 거의 사용하고 있지 않습니다.

⑵ PCI (Peripheral Component Interconnect)

- 산업 표준 아키텍쳐의 제한 사항을 해결하고자 출시한 새로운 인터페이스 규격으로, 32비트와 64비트 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한, 64비트 PCI 규격의 인터페이스에서 최대 주파수 대역 폭이 524Mb/s로, 중앙 처리 장치의 데이터 전송을 즉각적으로 받아 처리할 수 있게 됐습니다. 이에 따라, CPU의 작업 효율도 높아지게 됐습니다. 현재, 주회로 기판과 입출력 장치는 PCI 규격의 인터페이스를 통해 데이터를 교류하고 있습니다.

2) 외부 사운드 카드

- 노트북의 경우, 입출력 장치를 확장할 수 없는 메인 보드를 장착한 경우가 있습니다. 이 때는 외부 I/O포트에 별도의 사운드 카드를 장착하여 음질의 향상을 이뤄내는 방식입니다. PC메모리카드국제협회가 표준한 규격의 확장 슬롯에 사운드 카드를 장착하여 업그레이드를 하는 방식입니다. 현재는 PCMCIA의 단점을 개선한 PCI-express 인터페이스의 입출력 포트에 USB와 같이 사운드 카드를 장착하여 오디오 음질 향상을 이뤄내고 있습니다.

3) 외장형 확장 방식

- 노트북에 직접 장착하는 방식이 아니라, 소리에 특화된 외부 기기를 구입하여 입출력 포트인 USB, HDMI와 연결하여 확장시키는 방식입니다. 메인 보드와의 동일한 인터페이스를 통한 직접적인 데이터 교류가 아니다 보니, CPU의 명령에 따라 데이터가 전송되어 입력과 출력을 할 때 상대적으로 오디오 데이터로 전환되는 속도가 느리다는 것이 단점입니다. 하지만, 주회로 기판에 사운드 카드를 확장할 수 있는 슬롯이 없다면, 외장형 확장 방식으로 사운드 카드를 확장하는 것이 음질 향상을 위한 대안 방법이 될 것이라고 생각합니다.

근래 출시하는 노트북은 주회로 기판에 사운드 카드가 장착되어 출시하는 것 같습니다. 고도화된 CPU의 데이터 처리 속도에 따라 데이터를 오디오 신호로 전환하는 속도는 가히 체감할 수 없을 정도로 빠르다고 생각합니다. 음질 데이터를 간단한 작업으로 조절하여 들을 수 있는 시스템이 개발된 부분이 굉장히 만족스럽습니다. 소비자들의 취향에 맞게 오디오 데이터를 출력하고 상황에 맞게 소리를 세분화할 수 있는 것을 보면, 그래픽 카드는 나노 공정을 기반으로 압도적인 기술 발전이 이루어진 것이라고 생각합니다. 

이상으로, 영상 시청, 음악 감상 등 오디오 음질의 핵심 요소인 사운드 카드에 대한 포스팅을 마치겠습니다.

감사합니다.