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아날로그를 디지털로 변환시켜주는 ‘코덱(codec)’

  • 2015.10.20.
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코덱_01

 

풍경, 혹은 가수의 목소리, 악기의 연주를 저장하기 위한 방법은 무엇이 있을까요?
바로 디지털 기기들을 이용하면 쉽게 저장하고 기록할 수 있습니다. 그렇다면 디지털 기기가 없었던 과거에는 어떻게 기록을 했을까요?

레코드판에 기록을 하거나 필름을 이용해서 기록을 했고, 더 과거에는 펜을 이용해 기록을 남겼습니다. 하지만 아날로그적 기록방식은 외부요인에 의해 쉽게 손상될 수 있는 단점이 있습니다.

그래서 이러한 아날로그 기록을 디지털 기록으로 변환하는 작업이 시작되었는데요. 이러한 작업을 도와주는 소프트웨어가 있습니다. 바로 코덱입니다. 오늘은 아날로그를 디지털로 변환시켜주는 코덱(codec)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

◆ 코덱이란?

코덱은 음성 또는 영상의 신호를 디지털 신호로 변환하는 코더와 그 반대로 변환시켜 주는 디코더의 기능을 함께 갖춘 기술을 뜻합니다.

어원을 살펴보면 코더(coder)와 디코더(decoder)의 합성어로, 음성이나 비디오 데이터를 컴퓨터가 처리할 수 있게 디지털로 바꿔 주고, 그 데이터를 컴퓨터 사용자가 알 수 있게 모니터에 본래대로 재생시켜 주기도 하는 소프트웨어 입니다.

동영상처럼 용량이 큰 파일을 작게 묶어주고 이를 다시 본래대로 재생할 수 있게 도와주며, 파일을 작게 해주는 것을 인코딩(encoding), 본래대로 재생하는 것을 디코딩(decoding)이라고 합니다.

 

◆ 아날로그에서 디지털로

모든 기록물들은 저장하기 위해서는 2가지 방법을 사용할 수 있습니다.
바로 아날로그적인 방식과 디지털적인 방식 입니다.

그 중에서도 직접 그림을 그리거나 악보 형태로 받아 적는 것이 가장 원시적인 형태의 아날로그 방식이라고 할 수 있는데, 저장하는데 시간이 너무 오래 걸리고 원본에 비해 형태의 변형이 심하기 때문에 20세기에 들어와서는 사용 빈도가 크게 줄어들었습니다.

이러한 아날로그 방식에는 문제가 있기 때문이죠. 바로 원본을 완벽하게 보존하지는 못하는 것입니다. LP레코드라면 원반에 먼지가 붙거나 흠집이 생겨서 원음에 왜곡이 생길 수 있으며, 필름이라면 직사광선이나 화학약품 등과 접촉하여 화상의 색상이나 윤곽에 변형이 생길 수도 있기 때문입니다.

이러한 아날로그 저장 방식의 단점을 보완하기 위해 탄생한 것이 디지털 저장 방식입니다. 디지털 신호는 0과 1밖에 존재하지 않는다는 한계가 있지만 이를 조합하면 다양한 형태의 데이터를 생성할 수 있습니다. 즉 같은 기록을 하더라도 한정적인 아날로그에 비해 디지털 방식은 막대한 기록이 가능해진 것입니다.

 

코덱_02

 

◆ 압축기(Compressor) + 압축해제기(Decompressor) = 코덱(codec)

이러한 디지털 방식의 장점 때문에 모든 멀티미디어 기기들은 디지털 방식 데이터를 기반으로 영상이나 음향을 저장/재생하는 방식을 택하고 있습니다. PC, 노트북 뿐만 아니라 카메라, 스마트폰 등 컴퓨터 시스템에 기반하여 설계된 기기라면 모두 마찬가지입니다.

그런데 아날로그 형태로 존재하는 음성이나 영상을 녹음, 녹화하여 컴퓨터 기반의 시스템에서 사용하기 위해서는 이를 디지털 데이터로 변환시키는 과정이 필요합니다. 이미 기록된 디지털 데이터의 용량을 압축하여 파일의 크기나 프로그램 호환성이 다른 형식의 파일로 만들기도 합니다. 이러한 일련의 과정을 ‘인코드(encode: 부호화)’라고 합니다.

그리고 이렇게 인코드된 디지털 데이터를 원래대로 되돌리는 것, 즉 디지털 음성이나 영상을 스피커나 모니터 등의 출력 장치로 출력하는 과정을 디코드(decode: 복호화)라고 한다. 이러한 인코드와 디코드는 각각 압축기(Compressor)와 압축해제기(Decompressor)의 역할을 하므로 이를 합쳐 코덱(codec)이라고 합니다.

 

◆ 하드웨어 코덱과 소프웨어 코덱

코덱은 인코드 및 디코드 기술 자체의 의미 외에 이러한 작업을 독자적으로 할 수 있는 하드웨어, 혹은 일반적인 컴퓨터 운영체제에 설치되는 소프트웨어의 의미도 가지고 있습니다.

인코드나 디코드 작업을 수행하는 것을 인코딩(encoding), 디코딩(decoding)이라고 하며, 이러한 작업을 하는 특정 하드웨어나 소프트웨어를 인코더(encoder), 디코더(decoder)라고 부릅니다.

하드웨어 형태의 코덱은 데이터 변환 속도나 결과물의 품질이 우수한 편이지만 가격이 비싸고 기능의 변경이나 추가가 어려운 단점이 있습니다. 반면, 소프트웨어 형태의 코덱은 컴퓨터 CPU에 의존하여 작동하기 때문에 상대적으로 성능이 떨어지는 편이지만 비교적 싼 가격, 혹은 무료로 대량 보급/배포가 가능하고 기능 추가도 용이합니다.

최근에는 컴퓨터 CPU의 처리 속도가 대폭 향상되어 소프트웨어 방식의 코덱도 기존 하드웨어 방식 코덱에 뒤지지 않는 성능을 냄에 따라 소프트웨어 코덱 사용이 점차 늘어나는 추세입니다.

 

코덱_03

 

◆ 용량은 줄이고 품질은 그대로

디지털 음악을 생성/감상하는 과정을 살펴보면 코덱의 역할을 잘 알 수 있습니다. 컴퓨터에 연결된 마이크를 통해 녹음된 음성 데이터는 기본적으로 PCM 방식으로 저장되게 되는데요.

하지만 압축되지 않은 PCM 음성 데이터는 용량이 너무 커서 디스크 용량도 많이 차지하고 네트워크를 통해 전송하는데도 시간이 많이 걸리게 됩니다. 때문에 이런 경우 가장 많이 사용하는 코덱이 우리가 잘알고 있는 ‘MP3(MPEG Audio Layer-3)’입니다.

MP3 코덱을 갖춘 인코더를 이용해 PCM 데이터를 MP3 데이터로 변환하면 원본 데이터 중에서 인간의 귀로는 들을 수 없는 초고역대, 혹은 초저역대 범위에 있는 주파수 데이터가 모두 제거되게 됩니다. 이렇게 하면 체감적인 음질은 유지하면서 데이터 용량을 크게 줄일 수 있게 됩니다.

오늘은 아날로그를 디지털 기록을 변환시켜주는 코덱의 기능에 대해서 알아보았는데요.
대부분 하드웨어 코덱보다는 소프트웨어 코덱을 많이 사용하고 계실 것 같습니다.

지금은 대부분 무료로 배포되어 영상 소리만 나오거나 소리만 나오는 현상을 쉽게 해결해주고 있는데요.
편리하게 사용하고 있는 코덱 원리를 알고 사용하시면 더욱 의미 있지 않을까요?

 

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