내용에 들어가기 앞서, 아래 3가지 링크는 whydsp에 오현오 박사님이 올려주신, 오디오 이야기들입니다. "3D AUDIO 두번째 이야기"를 쓰고 난 뒤, 예전에 오현오 박사님께서 올리신 글들이 생각이 나서 읽어 봤는데, 너무 부끄러워 얼굴이 화끈 거리고, 예고편을 괜히 올렸다는 후회가 막심했습니다. 그래서 오현오 박사님의 검토를 받아 글을 게재하게 되었습니다. 제게 많은 가르침을 주신 오현오 박사님께 감사드립니다.

http://whydsp.org/92
MPEG 94th (Guangzhou) meeting (1) – 2010/10/18

http://whydsp.org/109
Audio Codec 역사 이야기 [1] – 2010/12/05

http://whydsp.org/183
MPEG의 새로운 오디오 표준화 관련하여 (MPEG-H 3D Audio) – 2012/08/06

 

지난 글에 이어 이번에는 과감히 오디오 표준 기술이 어디로 흘러가고 있는지에 대해 쓰려고 합니다. 마치 "내일의 주가가 어떻게 될까?" 라는 질문에 대한 대답처럼 장황하고 근거 없는 내용이 되지 않도록 오디오 기술과 시장의 변화에 기반하여 이야기 해보겠습니다.

 

우선 표준 기술은 천문학적인 특허료를 동반합니다. 최근 UHD-TV/방송에 사용되는 비디오 기술 HEVC의 특허료는 십만대까지 무료이고 초과분에 한하여 대당 $0.20 이라고 합니다 [1]. 업계에서 HEVC를 통해 들어오는 연간 특허 수익을 10억불 (한화 1조)정도로 예상한다고 합니다. (회사 별로 예측이 다를 수 있으며, 특허료 요약 자료는 [2]과 같습니다). 그럼 오디오 표준 특허료는 얼마나 될까요? 대표적인 MP3의 Hardware products에 대한 특허료만 보면 아래와 같습니다 [3].

표 1 MP3 Royalty Rates

아마 감탄사 "헐…." 또는 "헉…." 정도는 나올 것 같습니다. Fraunhofer-IIS는 10년전인 2005년에 이 특허료로1억 유로(약 1300억원)의 수익을 냈다고 합니다 [4]. (표준 특허 시장에서는 음성/오디오가 영상에 비해 투자 대비 수익이 엄청난 것 같습니다.) 1992년 에 표준 문서가 완성된 MPEG-1 Layer-III는 특허의 존속기간을 고려할 때, 현 시점에 사실상 로열티를 거둘 근거가 모두 없어진 상황인 듯합니다. 현재 MPEG 계열의 오디오 코덱 로열티는 VIA Licensing 이라는 특허풀을 통해 운영되는 AAC가 대세입니다. 그리고 AAC의 뒤를 3D audio가 채워나갈 주변 환경이 갖춰줬다고 생각할 수 있겠습니다.

 

MP3 이후 많은 오디오 표준이 있어왔고, 음성 표준까지 통합해서 본다면 아래 표와 같이 많은 코덱들이 존재합니다.

그림 1, Speech/Audio Codec (https://en.wikipedia.org/wiki/Template:Compression_formats)

위의 여러 가지 코덱들 중에 Open source계열과 음성 코덱 계열 등등을 걷어내고, (주)윌러스표준기술연구소 오현오 박사님이 정리한 자료를 인용하여 보도록 하겠습니다.

그림 2, Audio codec history

위의 그림에서 MP3의 성공이야 설명이 필요없을 테고, AAC 또한 알게 모르게 대부분의 mobile 단말기에 포함되어 있습니다. 돌비의 성공은 뭐 예고편의 기사 링크 (http://imnews.imbc.com/replay/2015/nwdesk/article/3745575_14775.html)로 대신하겠습니다. 작년에 한국에서만 2천억 받아갔다고 합니다. 돌비는 위의 그림에서 처럼 AC-3라는 자체 코덱을 가지고, 영화/TV 시장에서 압도적인 힘을 과시하고 있습니다. 또한 돌비는 AAC 계열에 포함된 SBR 원천 기술을 가진 스웨덴의 Coding technologies 사를 2007년에 $250M (약 2800억원)에 인수하였습니다 (http://investor.dolby.com/releasedetail.cfm?releaseid=274917) . 그럼 MPEG에서 불과 몇 년 전까지, 나름 야심차게 준비했던 USAC은 어떻게 됐을까요? USAC은 Unified Speech and Audio Coding의 약자로 통신에서 사용되던 AMR코덱의 최신 버전을 AAC최신 버전과 말 그대로 "Unified"시킨 코덱입니다. 이 USAC는 MPEG-D part 3에 해당하는 단일 표준이기도 하지만, USAC-3D 란 이름으로 확장되어 3D Audio의 코어 코덱(Mono/stereo압축)에 들어가게 됩니다. 여기서 주목해야 할 점은 USAC과 USAC-3D는 단순히 bitstream format 만 호환이 되지 않는 것이 아니라, 새로운 기술이 추가되어 frame-by-frame으로 bit-syntax가 변경되었습니다. 추가된 기술은 Qualcomm과 Fraunhofer의 Bandwidth Extension 이며, 이 기술들은SBR을 대체할 수 있는 기술입니다.

이어서 MPEG-H 3D Audio 이야기를 더 해봅시다. MPEG-H 3D Audio표준화 하면서, 돌비는 표준화 회의에 참석하지 않습니다. 자체 코덱인 AC-3의 다음 버전인 AC-4를 가지고 시장에서 승부를 하겠다고 선언을 하기 때문입니다. 그렇게 미국 TV 방송 표준 중에 하나인 ATSC 3.0에서 돌비와 MPEG, 그리고 DTS가 경합을 벌이게 됩니다. DTS는 경합도중 "Withdraw"를 선언하고 물러납니다 [8].

(그림3 URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ISDB-T_International#/media/File:Digital_broadcast_standards.svg)

위의 그림은 전 세계 방송 시장의 국가별 표준을 보여주는 그림입니다. 한국은 ATSC, 그리고 일본은 ISDB-T에 포함되어 있습니다. (남미는 일본 방송 표준을 쓰는 군요. 재미난 일본과 남미 관계 링크 [9][10]) 오디오 코덱에 있어서 ATSC 는 돌비의 AC-3를 사용하여왔고, 나머지 방송시장에서 MPEG Audio기술을 사용하여 왔습니다 [11][12][13][14]. 또한 향후 ATSC 3.0를 제외한 방송시장에서도 세계 표준 기술인 MPEG의 3D Audio기술이 채택될 것으로 예상됩니다.

앞에서 언급했던 것과 같이 돌비는 SBR기술을 가지고 상당한 표준 특허를 보유하고 있기 때문에, ATSC외 방송 시장에서도 돌비의 기술이 사용되어 왔다고 볼 수 있습니다. 그러나 현재 MPEG에 돌비가 참여하지 않고MPEG과 경쟁하는 상황에서, USAC-3D에 돌비의 SBR을 대체할 기술들이 포함되어 있는 상황입니다. (Sony와 Panasonic도 MPEG-D USAC의 SBR관련 표준 특허를 하나씩 보유하고 있습니다.) 향후, MPEG이 확보한 3D Audio시장에서 SBR기술이 들어갈지 재미있는 관심사가 되겠네요. 또한 USAC이 USAC-3D와 호환이 되지 않는 상황에서 AAC 계열의 후속으로 잘 자리를 잡을 수 있을런지 또한 저의 관심 대상입니다.

 

 

[Reference]

1. http://www.mpegla.com/main/programs/HEVC/Documents/HEVCweb.pdf

2. http://hevcadvance.com/pdf/RoyaltyRatesSummary.pdf

3. http://mp3licensing.com/royalty

4. https://en.wikipedia.org/wiki/MP3

5. http://www.tunequest.org/a-big-list-of-mp3-patents/20070226/

6. http://www.kuro5hin.org/story/2008/7/18/232618/312

7. http://www.tta.or.kr/data/weekly_view.jsp?news_id=3824

8. http://www.tvnewscheck.com/playout/2015/04/dts-exits-competition-to-be-atsc-3-0-sound-system/

9. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%8C%EB%B2%A0%EB%A5%B4%ED%86%A0_%ED%9B%84%EC%A7%80%EB%AA%A8%EB%A6%AC

10. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%BC%EB%B3%B8%EA%B3%84_%EB%B8%8C%EB%9D%BC%EC%A7%88%EC%9D%B8

11. https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Television_Systems_Committee_standards

12. https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Terrestrial_Multimedia_Broadcast

13. https://en.wikipedia.org/wiki/DVB-T

14. https://en.wikipedia.org/wiki/ISDB-T_International

15. http://usac.yonsei.ac.kr

16. ftp://ftp.tnt.uni-hannover.de/

 


필자 소개

James Song, 
Senior Engineer in Qualcomm Technologies, Inc.

하는 일
3D audio standard

오디오 말고 할 줄 아는 일
Speech Coding (Audio Coding보다 잘 함), Angle Tracker 가지고 놀기 (H/W 가지고 노는 걸 정말 재밌어 함), Gstreamer로 실시간 streaming service 구현(은 했으나 많이 알지 못함)

하고 싶은 일
Amazon Echo, Oculus 가지고 놀기


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