비싼 노트북이나 태블릿, 2in1을 사서 동영상이나 음악을 즐기려고 생각했지만 음질 때문에 실망했던 분 계신가요? 올 하반기부터는 달라질지도 모릅니다. 왜냐면 인텔이 2015년에 열린 IDF의 기술 세션에서 OEM 업체에게 오디오 부분을 개선하도록 요구했기 때문입니다.

 

요즘 PC에서 오디오는 중요한 위치를 차지합니다. 스피커는 디스플레이와 함께 사용자 인터페이스의 하나일 뿐만 아니라, 최근에는 시리나 코타나 등 오디오 기반의 개빈 비서가 등장함으로서 오디오의 비중이 더 커지고 있기 때문입니다. 또 오디오는 인텔이 추진하는 No Wire(무선)이나 비밀번호를 쓰지 않는 사용자 경험 향상 전략에서 핵심 기술이기도 합니다.

 

 

스피커의 개선

 

맥북 에어의 등장 이후 모바일 제품은 슬림형을 추구해 나가고 있으며, 그만큼 스피커가 쓸 수 있는 공간은 제한됩니다. 그러나 인텔은 노트북이나 2in1에서 스피커의 요구 기준을 꽤나 까다롭게 정했는데요. 50cm 떨어진 곳에서 음압 레벨은 85dB, 저음의 -3dB 감쇠점을 180Hz까지 만들라고 합니다.

 

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인텔이 정한 노트북 PC의 음질에 대한 요구

 

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2016년에 나올 제품은 -3dB의 감쇠점을 180Hz 이하로 억제해야 합니다.


일반론을 이야기하면 스피커 볼륨과 풍부한 저음은 인클로저(스피커 상자)의 크기에 의존합니다. 인클로저의 부피가 클수록 중저음을 재현하기 쉽고 작을수록 어렵습니다. 그러나 앞서 말한대로 모바일 제품은 슬림화가 진행되고 있기에 이를 실현하긴 어려워집니다. 그래스 인텔은 몇가지 해결 방안을 제시합니다.

 

 

케이스 어태치드 프랜스듀서(Case Attached Transducer)

 

일반적인 노트북은 스피커 드라이버와 인클로저가 일체화된 모듈로 제공딥니다. 허나 스피커라 쓸 수 있는 공간을 벽으로 분리하고 Case Attached Transducer라는 모듈을 넣어 케이스를 진동시키면, 소리를 낼 때 벽으로 둘러싸인 공간을 인클로저 대신 쓸 수 있게 됩니다.

 

이는 한정된 공간을 최대한 인클로저로 활용할 수 있으며 CAT 드라이버를 크게 만들 수 있으니 볼륨과 저음을 강화하는 것도 가능합니다. 또한 케이스 설계에서 CAT 모듈의 장착을 고려해 설계한다면 고무 O 링으로 쉽게 기밀성을 높인 구조를 실현할 수 있어, 조립시 접착제 사용도 최소화됩니다.

 

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11.6인치의 경우. 기존의 스피커를 썼다면 인클로저의 용적이 4.2cc와 3cc가 됩니다.

 

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CAT를 사용해 케이스에 격벽을 넣고 인클로저로 작동하면 11.4cc와 5.8cc로 늘릴 수 있습니다.

 

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O링 가스켓 밀폐 구조

 

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케이스에 끼워 사용하기에 접착제의 사용을 억제합니다.

 

 

디지털 앰프

 

현재 일반적인 아날로그 앰프는 DSP에서 처리된 신호를 아날로그로 변환, 로우 패스 필터를 거쳐 앰프를 구동시킨 후 출력합니다. DSP와 D/A 컨버터 앰프는 각각 구동 전압(1.8V ~ 20V)이 다르기에 저마다 칩에 따로 전원을 만들어야 하며 변환 회로의 손실도 문제가 됩니다.

 

그래서 인텔은 2012년에 투자했던 Trigence의 Dnote 기술을 제안합니다. Trigence는 디지털 드라이브 스피커를 개발하는 회사로, 이 곳의 Dnote는 DSP를 다른 범용 회로와 같은 1.8V ~ 5V 정도의 전압으로 구동 할 수 있기에 전원의 변환 손실이 적으며 노트북에서도 유리합니다. 그러나 이걸 도입하려면 스피커도 디지털로 구현할 필요가 있습니다.

 

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Trigence의 디지털 앰프를 사용하면 아날로그 앰프처럼 증폭시킬 필요가 없어집니다.

 

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디지털 앰프의 특징

 

 

앰프와 DSP를 CAT에 통합

 

위에서 언급한 CAT와 디지​​털 앰프 등의 구조는 처음부터 개발하기 힘들어, 인텔은 CAT와 DSP 앰프를 합쳐 하나의 모듈로 제공하는 쪽을 고려하고 있습니다. 따라서 샘플도 준비 중이지요.

 

지원하는 HD 오디오 코덱은 리얼텍의 ALC298, DSP는 ALC5677과 ALC5676, 앰프는 ALC1006 / ALC1305 / ALC1307이 있습니다.

 

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DSP와 앰프를 스피커에 통합한 모듈

 

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디지털 스피커 모듈의 예시

 

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리얼텍의 지원 제품 예시

 


디지털 스피커

 

디지털 스피커는 다수의 코일로 구성된 스피커입니다. 3개 또는 4개, 6개의 음성 코일로 구성돼 전류가 흐르는 코일을 디지털적으로 결정해 소리를 내는 구조입니다.

 

당연히 기존의 스피커보다 핀 수가 많고 제조 공정도 복잡해 만들 수 있는 업체가 한정되지만, 앞서 설명한 모듈화로 해결이 가능합니다. 또 코일 1개 당 소비 전류도 적어 효율도 뛰어납니다.

 

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디지털 스피커의 구조와 특징

 

마이크의 개선


마이크는 코타나나 구글 나우 같은 개인 비서의 사용을 고려해서, 헤드셋을 쓰지 않아도 음성 컨트롤이 가능한 수준을 목표로 하며, 여기에 맞춰 마이크의 SNR 비율과 배치를 권장하고 있습니다.

 

마이크는 모든 폼팩터에서 65 ~ 67dB의 SNR 비율을, 감도는 노트북과 컨버터블이 26dB, 도크와 일체형에선 24dB를 권장하고 있습니다. 대체로 2 ~ 4개를 테두리 쪽에 배치하는 식의 멀티 구성을 권장합니다. 또한 캐패시터나 하드디스크, 쿨링팬에서 가능한 먼 곳에 배치하도록 지시하고 있습니다.

 

음성 범위는 앞으로 61cm에서 오류율을 10% 이하로 최소화하고, 사용자 경험을 향상시키기 위해 반경 4.6m의 원형 범위 안에선 노이즈가 더해져도 오류율 15% 이하가 나오도록 권장하고 있습니다.

 

여러 잡음이 섞인 환경에서 안정적으로 사용자 음성 제어 명령을 내리기 위해, CONEXANT가 개발한 AudioSmart 2.0 알고리즘을 권장합니다. 또 사용자의 음성 제어를 항상 응답할 수 있도록 스카이레이크에 도입된 Smart Sound Technology를 이용해 처리를 오프로드시키는 게 가능합니다.

 

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마이크의 요구 스펙

 

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마이크 배치의 예시

 

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소음이 있는 환경에서도 15% 이하의 오류율이 목표

 

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사용자가 멀리 있을 때에도 음성 인식이 가능하도록

 

 

인터페이스의 진화

 

이처럼 2016년 후반엔 오디오 출력이 개선되고 여러 마이크를 쓴 디지털 입력으로 오디오 하드웨어가 큰 발전을 이룰 것입니다. 구형 OS를 지원하는 디지털 마이크 입력 외에 기존의 I2S, I2C 인터페이스를 유지하며, 새로 SoundWire라는 인터페이스를 추가합니다.

 

SoundWire는 MIPI Alliance라는 모바일 디바이스의 카메라/디스플레이 등 여러 인터페이스를 책정하는 단체가 정한 오디오용 시리얼 버스 규격입니다. 2개의 핀을 사용해 낮은 주파수로 DDR 데이터를 전송하며, 하나의 마스터 디바이스에서 11개의 슬레이브를 컨트롤할 수 있도록 합니다. 풋 프린트가 작으니 소비 전력도 낮고 여러 장치를 제어할 수 있습니다.

 

인텔은 이 사운드와이어를 이용해 디지털 스피커나 여러 마이크의 실현이 가능하다고 봅니다.

 

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사운드와이어의 특징

 

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2016년 오디오 하드웨어의 진화

 

이렇게 인텔은 OEM 제조업체에게 오디오를 개선하도록 촉구하고 있습니다. 물론 이걸 따를지는 제조사마다 다르겠지만, 만약 이를 따라 2015년에 개발을 시작했다면 올 하반기에 나오는 노트북이나 태블릿, 그리고 2in1에선 스피커의 음질과 마이크 음성 인식 입력의 정확도를 비롯해, 오디오를 둘러싼 환경이 크게 개선될 가능성이 있는 셈입니다.

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