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기존의 지각적 오디오 파형 부호기(Perceptual Audio Waveform Coder)의 압축 효율은 이미 상당한 수준에 도달해 있지만 여전히 아날로그 및 디지털 전화망을 기반으로 하는 시스템이나 무선 및 방송 시스템의 요구를 충족하기에 충분히 높은 것은 아니다. 또한 압축 효율을 높일 목적으로 단순히 비트 전송률을 허용 범위 이하로 낮추는 것은 부호화 과정의 양자화 오차를 오디오 신호의 차폐 경계치(Masking Threshold) 이상으로 초과하게 함으로써 잡음이 발생하는 심각한 음질의 저하를 초래한다. 기존의 지각적 오디오 부호기에서 이러한 문제를 극복하기 위해 사용되는 방법 가운데 하나는 부호화될 오디오 스펙트럼의 대역폭을 줄임으로써 부호화에 사용될 자원을 제한된 스펙트럼 대역에 집중시키는 것이다. 그러나 이 방법은 심각한 음질의 저하를 막을 수는 있지만 스펙트럼 대역폭이 제한된 결과 힘없고 억눌린 음질의 발생을 불가피하게 한다. 이런 문제에 대한 방안으로서 오디오 신호의 고주파와 저주파 성분 사이의 연관성에 대한 연구에 기초하여 소량의 데이터를 사용하여 저주파 스펙트럼으로부터 고주파 스펙트럼을 복원해내는 기술을 일컬어 일반적으로 ‘대역폭 확장(Bandwidth Extension)’이라고 한다. MPEG-4 High-Efficiency(HE) AAC는 대역폭 확장 기술의 하나인 SBR(Spectral Band Replication) 알고리즘을 MPEG AAC와 결합한 오디오 부호기로서 MPEG AAC와 비교할 때 동일한 비트전송률에서 압축 효율이 약 두배 정도로 향상된다. HE AAC는 128kbps의 비트전송률에서 5.1 채널 스트리밍과 다운로드 서비스를 제공할 수 있고, 48kbps에서 CD 음질 수준의 스테레오 오디오 부호화가 가능하다. 또한 HE AAC로 부호화된 비트열의 구조가 SBR 부호화 정보를 기존의 AAC 비트열의 내부에 포함하는 형태로 되어있기 때문에 HE AAC는 이전 MPEG-2/4 AAC 비트열을 문제없이 복호화할 수 있고, 기존의 AAC 복호기는 HE AAC로 부호화된 비트열의 AAC 부분을 정상적으로 복호화할 수 있는 역방향 및 전방향 호환성(Backward/Forward Compatibility)을 갖는다. 본 글에서는 MPEG-4 HE AAC의 기술적 원리 및 성능, 그리고 가능한 응용 분야에 대해 살펴본다. 먼저, 심리음향 모델과 이를 기본 원리로 하는 지각적 오디오 부호기에 대해 살펴본 후 MPEG-4 HE AAC를 구성하는 기본 요소인 MPEG AAC 및 SBR에 관해 소개하고자 한다. 글/ 엠큐브웍스 기획팀(jeanius@mcubeworks.com)