“무손실? 비트 레이트?” 디지털 오디오 파일에 관해 알아야 할 모든 것

아이튠즈를 이용 중이거나 온라인에서 디지털 음원을 다운로드 해 본 당신이라면, 디지털 오디오 파일을 설명하는 각종 용어와 약어들에 익숙할 것이다. 그러나 이 세계에 처음 발을 내디딘 이들에게, 그 용어들은 혼란 그 자체다. 코덱(codec)은 뭐고 오디오 파일 포맷은 또 왜 이리 많은 건지? 비트 레이트(bit rate)와 샘플 레이트(sample rate)는 어떤 개념이며, ‘고해상도’ 음악은 어떤 기준으로 나누는 걸까?

이 기사는 디지털 오디오 파일에 대한 독자들의 궁금증을 해소해 주고자 기획됐다. 손실 허용 파일과 무손실 파일의 차이, 비트 레이트가 중요한(혹은 중요하지 않은) 이유, 그리고 우리가 접하게 되는 수많은 파일 포맷들에 대한 궁금증을 해결해보자.

압축률 : 손실과 무손실
CD를 통해 들을 수 있는 음원은 압축되지 않은 데이터다. 아이튠즈 등의 소프트웨어는 이러한 CD의 음원을 디지털 오디오 파일로 변환 추출해 컴퓨터나 휴대용 기기에서 감상할 수 있도록 해주는 도구다. 아이튠즈의 경우 WAV나 AIFF 두 가지 비압축 포맷으로 추출을 지원한다(파일 포맷은 소프트웨어에 따라 차이가 있다). 이 두 포맷은 CD에 저장된 데이터를 PCM(Pulse-Code Modulation) 방식으로 단순하게 요약해 컴퓨터가 오디오 파일로 읽어낼 수 있도록 한다. WAV와 AIFF 포맷의 비트 레이트(이 개념은 아래에서 다시 다루도록 한다)는 1,411 kbps다.

WAV나 AIFF는 파일 용량이 꽤 큰 포맷이다. 이로 인한 용량 문제를 보완하고플 때 제안하는 것이 압축 파일이다. 파일을 압축하는 방식은 손실 허용과 무손실 두 가지로 나뉜다. 무손실 방식의 포맷(혹은 코덱(코드-디코드 알고리즘의 약자다))으로는 애플 로스리스(Apple Lossless)와 FLAC(Free Lossless Audio Codec) 등이 있다. 우리가 흔히 접하는 MP3나 AAC 등은 손실 허용 압축 형식이다((dvanced Audio Coding의 약자인 AAC는 사실 MP4 포맷(MP3 포맷의 다음 버전이다)이다. 이는 애플이 초기 아이튠즈에 채택한 포맷이지만, 그것의 개발에는 참여하지 않은 관계로 애플에 이 포맷에 대한 소유권은 없다).

그 밖에도 오그 보디스(Ogg Vordis), 몽키즈 오디오(Monkey’s Audio), 쇼튼(Shorten), 기타등등 다양한 손실 허용, 무손실 오디오 포맷들이 존재하지만, 그리 널리 쓰이지는 않는 것들이 대부분이다. 그리고 아이튠즈와 애플 하드웨어를 이용하는 사람이라면 이런 군소 포맷들은 재생 자체가 불가능하다. 아이튠즈가 지원하는 음악 파일 포맷이 WAV, AIFF, MP3, AAC, 애플 로즈리스로 한정되어 있기 때문이다.

아이튠즈의 추출 기능을 이용하면 음원을 이들 파일로 변환할 수 있다. 원하는 포맷 선택은 아이튠즈 ‘기본 설정’ 메뉴 내 ‘일반’ 탭의 ‘가져오기 설정’을 클릭해 진행 가능하다.

압축되지 않은 음원 파일을 무손실 파일로 추출하거나 변환하는 과정에서는 원본 데이터의 어떤 부분도 손상되지 않는다(다시 말해, CD의 데이터가 그대로 다 읽힌다). 마찬가지로 어떤 무손실 음원을 다른 포맷으로 변환하는 과정에서 역시 품질의 손상은 발생하지 않는다.

하지만 음원을 손실 허용 파일로 추출할 경우, 추후 이를 다른 포맷으로 변환할 때 품질의 저하가 발생할 수 있다. 어떤 풍경을 촬영한 사진을 다시 한 번 카메라로 찍었을 때 화질이 손상되는 것과 같은 이치다.

무손실 포맷은 CD의 음원을 그대로 복제해준다는 측면에서 무손실 포맷을 선호하는 이가 있는가 하면, 용량을 줄여 다운로드가 빠르고 기기에 많은 음악을 저장할 수 있기 때문에 일종의 타협으로서 손실 허용 포맷을 압축하는 방식을 선호하는 사람도 있다. 그러나 대부분 사람들은 높은 비트 레이트의 손실 허용 포맷과 CD 사이의 차이를 인지하지 못하며, 따라서 굳이 무손실 포맷을 고집하지 않는다.

파일을 기록, 복제하는 용도로 무손실 추출은 분명 좋은 방식이다. 추후 품질 저하 없이 타 포맷으로 변환이 가능하기 때문이다. 아이튠즈 사용자라면 동기화 과정에서 무손실 음원을 자동으로 AAC로 변환해주는 옵션도 설정이 가능하다.

비트 레이트
최초 음원과 비교한 오디오 파일의 품질을 알 수 있는 가장 좋은 방법은 비트 레이트를 보는 것이다. 오디오파일의 비트 레이트는 kbps, 초당 킬로비트 단위로 측정한다. 앞서 CD 음원의 비트레이트가 1,411 kbps라고 말한 바 있다. 이 음원을 손실 허용 포맷의 파일로 변환할 경우 비트 레이트는 이보다 훨씬 더 낮아진다.

비트레이트는 높을 수록 좋다. 256 kbps의 MP3나 AAC 파일이 128 kbps 파일보다 낫다. 그러나 무손실 파일의 경우는 이야기가 좀 다르다. 무손실 파일의 비트 레이트는 음악의 그 자체의 볼륨과 조밀도에 의해 좌우된다. 같은 앨범의 곡 두 개를 각각 무손실 포맷의 파일로 전환했더니 하나는 400 kbps, 다른 하나는 900 kbps의 비트 레이트를 갖게 되었다고 하자. 비트 레이트에 차이는 있지만 두 곡 모두 재생할 경우 CD의 오리지널 음원을 똑같이 재현해 낼 것이다. 다시 말해 무손실 압축은 음악을 원래 음원대로 재현해 내는 데 필요한 만큼의 비트를 사용하므로 비트가 높다고 반드시 더 좋은 것은 아니다.

이 두 앨범을 애플 로스리스로 변환해 봤다. 비트레이트가 353 kbps인 것부터 845 kbps인 곡까지 다양함을 알 수 있다. 첫 번째 앨범은 실내악 합주이고 두 번째 앨범은 솔로 피아노 앨범이었다. 음악 자체의 밀도와 복합성에 따라 최종 무손실 파일의 비트 레이트가 결정됐다.

만일 손실 허용 형식으로 파일을 변환할 경우 정말 많은 음악을 한 기기에 몰아 넣어야 하는 상황이 아닌 이상 아이튠즈 기본 설정을 256 kbps로 설정해 두는 것이 좋다. 오디오북이나 기타 다른 음성 녹음 파일들을 변환하는 경우에는 이보다 훨씬 낮은 비트레이트를 써도 관계가 없다. 인간 음성의 폭은 악기보다 훨씬 더 협소하기 때문이다. 오디오북의 경우 보통 32 kbps로 변환해도 괜찮다.
고해상도 오디오란?
고해상도 오디오는 한때 오디오 파일 형식의 틈새 시장으로 여겨지기도 했으니 이제는 꽤 잘 알려져 있다. 닐 영의 포노플레이어(PonoPlayer)를 통해 이 파일 포맷에 대한 인식이 넓어지기도 했다. 엄밀히 말해 고해상도 오디오는 CD보다 더 퀄리티가 높은 파일에 사용된다. 고 해상도 오디오는 파일의 비트 심도와 샘플 레이트에 의해 정의된다.

CD의 44,100 Hz의 샘플 레이트에 16-비트 오디오의 비트 심도를 가지고 있다. 따라서 고 해상도 오디오의 경우 (레드 북 스탠다드라고 알려진) CD보다 더 높은 비트 심도나 샘플 레이트를 가지고 있어야 한다. 상당수 고 해상도 오디오는 24-비트에 96 kHz로 보통 24/96으로 축약해 쓴다. 개중에는 24/192, 24/384의 파일을 판매하는 회사도 있다. 또한 DSD(direct-stream digital) 파일에도 여러 종류가 있는데 각 종류마다 레코딩 방식이 다르다. DAD는 SACD(Super Audio CDs)에 쓰이는데 현재는 거의 찾아볼 수 없는, 소니와 필립스가 만든 포맷이다.

위 이미지는 아이튠즈에서 본 고 해상도 오디오 파일 정보다. 비트 레이트가 일반적인 무손실 파일보다 훨씬 높음을 알 수 있다. 여기에 샘플 사이즈라고 표기된 것이 바로 비트 심도다.

고해상도 오디오에서 말하는 비트란 위에서 말한 비트 레이트가 아니라 비트 ‘심도’를 뜻한다. 비트 심도란 각 샘플당 비트 수를 말하며 음악의 최대신호와 최소신호 진폭의 차이인 다이내믹 레인지(dynamic range)에 영향을 미친다. (위의 이미지에서 알 수 있듯 실제 고 해상도 오디오 파일의 비트 레이트 자체도 CD나 무손실 포맷 파일의 그것보다 훨씬 높지만 말이다.)

다이내믹 레인지가 넓은 음악의 좋은 예는 말러 교향곡 제3번이다. 마지막 부분을 듣다 보면 아주 작은 소리와 매우 큰 크레센도를 들을 수 있다. 아니면 레드 제플린의 ‘Stairway to Heaven’도 마찬가지도. 처음에는 아주 조용한 어쿠스틱 기타로 시작하여 마지막으로 갈수록 고막을 때리는 음악으로 변모해간다.

비트 심도가 높으면 음악의 가장 조용한 부분부터 가장 큰 부분까지 다양한 범위의 볼륨을 들을 수 있다. 그러나 대부분 현대 음악들은 볼륨을 ‘압축해서’ 큰 소리를 낸다. (이 때의 압축은 파일 크기를 줄이기 위해 하는 압축과는 다른 다이내믹 레인지 압축이라고 부른다.) 이런 류의 오디오에서는 비트 심도가 높더라도 크게 차이를 느낄 수 없다.

샘플 레이트는 한마디로 아날로그 형태의 소리를 디지털로 바꾸는 과정에서 초당 얼마나 많은 정보를 저장할 수 있는가를 보여주며 헤르츠(Hz)를 단위로 쓴다. 샘플 레이트가 44,100 Hz라는 것은 해당 음악을 1초당 44,100번 샘플링 했음을 뜻한다. 96kHz는 초당 96,000번 샘플링 했음을 뜻한다. 샘플 레이트는 음악의 전반적 밀도에 영향을 미치기도 하지만 복사될 수 있는 주파수의 폭도 결정한다. 44,100 Hz로 샘플링 한 파일은 20KHz까지 복사가 가능한데 이는 인간이 들을 수 있는 가장 높은 주파수다. 고해상도 파일은 이 주파수 이상으로, 즉 인간의 청각이 들을 수 없는 소리를 복사할 수 있다. (192 kHz정도의 극단적으로 높은 샘플 레이트의 경우 왜곡되고 뒤틀린 듯 한 소리로 들릴 수도 있다.)

그러나 수치상으로 훌륭하다고 해서 반드시 소리가 더 좋을 거란 보장은 없다. 사실 대부분 사람들에게 있어 고해상도 오디오란 하나의 마케팅 전략으로서 음악 애호가들에게 새로운 형식의 파일을 경험하게 하기 위한 미끼에 가까우니 말이다. 당연한 얘기지만 값비싼 스테레오 기기를 구비해놓고 듣는 이들 중에는 고 해상도 오디오의 차이를 절감하는 사람도 있겠지만 전체 감상자의 1%도 채 되지 않는 이들 때문에 고해상도 음악에서 별다른 차이를 느끼지 못하는 나머지 감상자들이 휘둘릴 필요는 없다. 게다가 포터블 기기로 음악을 들을 경우 헤드폰의 품질과 주변 소음 때문에 큰 차이를 느끼기가 더더욱 힘들다.

중요한 건 음악을 듣는 행위 그 자체다.
이런 글을 읽다 보면 음악을 들을 때 숫자 계산을 먼저 하게 된다. 하지만 그럴 필요 없다. 자신이 좋아하는 음악을, 자신이 가장 편리하게 이용할 수 있는 파일 포맷으로, 자신이 원하는 기기에서 재생하면 그만이다. 헤드폰이나 스피커 성능이 좋아서 나쁠 건 없지만 진정한 명작은 하드웨어를 넘어서서 청자에게 와 닿는 법이다. editor@itworld.co.kr

Kirk McElhearn editor@itworld.co.kr
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