갈수록 폰이나 태블릿, 노트북 등 포터블 디바이스의 사용이 급증하면서 오디오 품질에 대한 요구도 함께 높아지고 있다. 오디오의 품질은 높은 퍼포먼스를 구현하면서 전력 소모를 최소화해야 하는 숙제를 안고 있다. 엔지니어의 고민도 여기에서 시작된다.

특히, 가볍고 작은 크기를 특징으로 하는 포터블 디바이스의 경우, 통합 기능을 가진 솔루션 크기와 낮은 전력 소모를 요구한다. 이에 맥심 코리아의 황정기 부장은 좋은 오디오 코덱을 고르는 5가지 Tip을 제시한다.

황 부장은 최근 포터블 디바이스의 트렌드에 따라 오디오 코덱의 입력부, DSP 코어, 출력단의 차별적인 특징과 함께 사이즈, 적은 전력소모를 따져야 한다고 말했다. 

1. 입력단을 보자; 디지털과 아날로그 신호 인터페이스 지원
맥심의 MAX98091 스테레오 오디오 코덱은 총 3개의 입력단자를 지원하는데, 3개 모두 스테레오 single-ended/differential 아날로그 신호를 처리할 수 있고, 그 중 2개는 디지털 마이크로폰 신호도 처리할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 3개의 단자 모두를 스테레오 아날로그 입력으로 사용할 수 있고, 혹은 2개의 단자는 디지털 마이크 인터페이스로 사용하고 나머지는 일반 오디오 아날로그 인터페이스로 사용할 수 있다. 이는 맥심의 오디오 코덱이 아날로그 및 디지털을 포함한 다양한 인터페이스를 지원하는 것을 의미한다

스테레오 ADC는 외부 신호를 처리하는데, 이 때 2개의 디지털 마이크로폰의 입력 신호는 노이즈 캔슬레이션, 에코 캔슬레이션 기능에 사용될 수 있도록 처리된다. 또한 라디오와 같은 일반 아날로그 입력 신호도 바로 디지털로 전환되는 등 포터블 디바이스에서 다양한 어플리케이션을 지원할 수 있도록 설계됐다. 

황 부장은 “맥심은 여기에 잭 디텍션이라고 명명한 추가 기능을 지원하는데, 이는 헤드셋 종류에 따른 극성 등을 구별하기 위한 것이다. ”라고 말했다.  

2. 코덱 DSP의 성능 한계, 어디까지 가 봤니
오디오 코덱의 핵심으로 떠오른 DSP 코어의 성능을 살펴보는 것도 중요하다. 입력단과 ADC에서 넘어온 신호에 사운드 이펙트를 주는 역할을 하게 되는 코어를 맥심은 FlexSound® DSP라고 부른다. FlexSound DSP 코어는 biquad 필터, 이퀄라이저, 다이나믹 레인지, 디지털 게인 및 디지털 필터링 등을 최적화했다. 

황정기 부장은 “신호가 마이크로폰에서 들어와 AP로 전달되는 보이스 패스 상에서 biquad 필터 기능을 통하여 여러가지 보이스 필터 셋팅기능을 제공한다. 또한 신호가 AP에서 앰프나 헤드셋까지 전달되는 플레이백 패스 상에서는 7밴드 파라미터 이퀄라이저를 통해 신호가 튜팅 되는데 이러한 과정을 통해 실제로 재즈나 팝 등 음악 사운드에 다양한 이펙트를 줄 수 있다”고 말했다. 기존에 사용된 이퀄라이저 방식은 1, 2, 5 밴드였던 반면, 맥심의 MAX98091 코덱에서는 7밴드 이퀄라이저까지 지원한다.

주목해야할 점은 다이래믹 레인지 컨트롤에 컴프레션와 익스펜더 기능 추가됐다는 것이다. 이들은 사용자 환경에 따라 높고 낮은 음폭에 변화를 준다. 그리고 보이스 패스와 플레이백 패스상에서 각각 제공되는 DIA 필터링은 사람의 보이스를 위한 IIR 필터와 음악을 위한 FIR 필터가 제공된다. 

3. 코덱 출력단에 증폭기를 따로 달아야 한다고?
출력단에 자체 스피커 앰프가 없으면 앰프를 따로 써야한다. 리시버, 헤드폰 앰프도 마찬가지다.맥심의 스테레오 오디오 코덱(MAX98091)은 라인 아웃 또는 리시버로 사용할 수 있는 앰프가 내장돼 있다. 스테레오 앰프이기 때문에 스테레오 스피커앰프 출력을 가지고 있다. 또한 헤드폰 앰프에서는 클래스 H를 구동하여 전류 소모를 줄여주는 효과를 가져왔다. 클래스 H 증폭기를 사용하면 포터블 디바이스에서 이유가 되고 있는 소비 전력을 줄여주고 내부적으로 차지 펌프를 내장해 주변소자를 줄여준다. 

4. 저전력 코덱인가 아닌가
포터블 디바이스에서 가장 중요하게 검토되는 요소중 하나가 전력 소모이다. 한정된 배터리를 좀더 오래쓰게 만들기 위해서는 각 디바이스단에서 전력소모를 최소화해야 한다. 맥심의 스테레오 오디오 코덱의 키포인트는 스테레오 스피커 플레이백 기준으로 4mW만을 사용한다는 점이다. 황 부장은 “중요한 것은 헤드폰 플레이백 조건 뿐만 아니라, 전력 소모가 큰 스테레오 스피커 플레이 백 조건에서도 저전력 지원이 앰프의 핵심 기술”이라고 말했다. 즉, 오디오 코덱의 대기 동작, DSP, ADC 등의 소비 전력 기술이 저전력으로 구성되어야만 포터블 디바이스에서 고민되고 있는 저전력 이슈를 만족시킬 수 있다는 얘기다. 

5. 디바이스 설계에 맞는 칩 사이즈를 충족하는가
마지막으로 칩 사이즈이다. 포터블 디바이스의 회로 설계상 솔루션의 크기가 크다면 퍼포먼스가 아무리 높아도 장애요소가 될 수 있다. 자체 칩 사이즈의 크기를 얼마나 줄이냐는 것은 주변 소자를 얼마나 많이 통합했으냐와 직결된다. MAX98091 오디오 코덱의 경우, 3.2 x 3.6 mm의 굉장히 작은 패키지로 지원된다. 작게 만들면서 증폭기나, 출력단의 커패시턴스 등을 통합해 회로 설계의 여유를 주었다.

이 밖에도 최근 가장 많이 쓰이는 디지털 인터페이스 등을 모두 지원하는지 인터페이스 확인도 빼놓을 수 없는 요소이다. 예를 들어, 오디오 포맷에 가장 많이 사용하는 I2S Interface 지원 여부와 LJ/RJ/TDM 디지털 오디오 인페이스 지원 여부도 확인해 봐야 한다고 황 부장은 덧붙였다.