현재 각광 받고 있는 음악 파일 포맷 = Flac 이란 무엇인가?

디지털 오디오 포맷의 출발은 CD(compact disc )의 출현과 함께 본격화 되는데 가장 기본이 되는 포맷이 PCM ( pulse code modulation ) 이다.

이 PCM 신호를 근간으로 하여 오디오 포맷의 기본이 되는 Wav 파일 포맷이 생기게 되었다. Wav 파일 포맷은 마이크로소프트사의 window OS( 운영체제 소프트웨어 )에서 사용하는 기본 오디오 파일 포맷인데 반해 애플사의 기본 오디오 포맷은 AIFF이다. 이들 두 포맷은 모두 무손실 , 무압축 포맷인데 실제 사용에 있어서는 데이터 양을 줄이는 압축 과정을 통하여 사용하는 경우가 많다. MP3가 대표적인 경우이다.

DVD와 HD를 중심으로 디지털 방송이 본격화 된 2000년 초 부터는 기존의 스테레오 2 채널이 아닌 디지털 서라운드 5.1 오디오와 같은 멀티 채널 포맷이 일반화 함에 따라 디지털 오디오 데이터양은 더욱 크게 늘게 되었다. 가능한 최상의 음질을 유지하면서 데이터량을 줄이려는 압축 포맷이 많이 개발 되어 나오게 되었다.

데이터를 압축 하는 기법은 크게 무손실 압축과 손실 압축으로 나뉜다. 무손실 압축은 lossless compression 이라고 하며 대표적인 것은 영국 Meridian 사에서 개발한 MLP ( meridian Lossless compression ) 과 누구나 자유롭게 사용할 수 있는 FLAC (Free Lossless Audio Codec )이 있다.

FLAC은 Josh Coalson에 의해 2000년부터 개발이 되었으며 Free Lossless Audio Codec을 의미한다. 말 그대로 자유로이 사용할 수 있는 비손실 오디오 코덱을 의미한다.

MP3와 비슷한 면이 있지만 비손실 (lossless) 방식이어서 음질을 원본 그대로 유지시킬 수 있다는 점이 다르다. 비손실 이란 측면에서는 문서 파일의 압축에 자주 사용하는 ZIP 포맷과 유사한 점이 있지만 특별히 오디오 신호의 압축에만 사용하기 때문에 오디오에만 있는 고유의 성격을 이용하여 훨씬 더 압축율을 높일 수 있다.

FLAC은 오직 고정 소수점만 지원한다. 4내지 32 비트 샘플 크기를 지닌 PCM을 처리할 수 있으며, 샘플링 레이트는 최대 644 khz까지 지원 할 수 있다. 1 채널에서 부터 8 채널 까지 처리할 수 있는데 채널은 2 채널 스테레오나 5.1 채널 서라운드 사운드처럼 묶음으로서, 채널간 상관 관계(correlation)을 이용하여 압축률을 더 높일 수 있다.

한편 태깅(tagging) 기능을 위해, FLAC은 보비스 코멘트( Vobis comment )와 똑같은 시스템을 사용한다.

FLAC 파일은 컴퓨터 상 뿐만 아니라 다양한 기기에서도 재생 할 수 있는데 당연 DRM( digital right management ) 신호는 내장 되어 있지 않다. 이 같이 라이선스를 받지 않고 자유로이 사용 할 수 있어 이 FLAC 포맷을 지원하는 기기가 크게 확대 되고 있다.

FLAC은 지적 재산권이나 특허에 구속되지 않고 사용할 수 있는데다 소스가 공개되어 있고 API(application programming interface : 응용 프로그래밍 인터페이스 )와 관련 자료가 잘 정리되어 있어 이를 사용하는 응요 프로그램이나 기기를 만들기가 쉽다. 또한 윈도우 뿐 아니라 Unix 등과 같은 주요 운영체제를 모두 지원한다.

FLAC의 주요한 특징은 다음과 같다.

1. 무손실 : 디지털 오디오의 PCM 데이터를 정보의 손실 없이 압축하고 복원 할 수 있다. 복원된 데이터는 원 신호와 비트 비트 마다 동일하다. FLAC 파일의 각 프레임의 말미에는 16 비트의 CRC 데이터가 있어 전송 중의 오류를 감지 할 수 있다. 또한 오디오 데이터의 건전성을 확인하기 위해 일종의 원본 오디오 데이터에 대한 디지털 지문 시스템인 MD5 서명 (signature)을 생성하여 이를 파일 헤더에 넣어 전송한다. 전송 후 디코딩 한 오디어 데이터로 다시 MD5 서명을 생성한 다음 헤더에 들어 있는 것과 비교하여 봄으로서 원본 오디오 데이터가 오류 없이 전송 되었음을 확인할 수 있게 하였다.

2. 고속 처리 가능: FLAC은 디코딩 처리 속도를 향상시키기 위해 인코딩과 디코딩 과정이 서로 다르다. 특히 디코딩 과정은 정수 연산 처리 만을 하기 때문에 MP3 와 같은 認知코딩 ( perceptional coding) 방식 보다 훨씬 빠르게 처리 할 수 있다. 일반적인 능력의 하드웨어로도 충분히 실시간 디코딩이 가능하다.

3. 다양하고 유연한 메타 데이터 제공: FLAC은 태깅(tagging), 앨범 아트, 빠른 건너뛰기(fast seeking)을 지원하며 또한 CD의 곡목 정보를 담은 큐 시트( Cue sheet ) 생성 및 보관 기능까지 제공한다. 한편 이 FLAC 포맷을 이용한 개발자 들은 그들만의 메타 데이터를 써 넣을 수 있도록 준비 되어 있다. 이렇게 새로 정의 되고 생성된 메타 데이터 블록이 있더라도 과거 메타 데이터 블록과의 충돌 없이 사용 할 수 있고 이를 지원하지 않는 디코더에서도 문제 없이 사용할 수 있도록 설계 되어 있다.

4. 검색기능 : FLAC은 샘플 단위로 정확하게 검색할 수 있도록 지원한다. 이것은 재생 뿐 아니라 편집 할 때도 유용하게 사용 할 수 있다.

5. 스트림 플레이 기능 : 스트림 플레이가 가능하도록 FLAC의 프레임은 충분한 데이터를 갖고 있을 뿐 아니라 전,후의 프레임 데이터와 독립적으로 디코딩이 가능하다. 또한 쉽게 동기를 맞추기 위한 싱크 코드와 CRC를 사용하여 지연을 최소화 하면서 스트림 중간 부터도 재생이 가능하다.

6. 데이터 보관에 적합 : FLAC은 개방된 포맷이고 몇번 복사하여도 그 과정에서 손실이 없는데다 다른 포맷으로 변환이 쉽기 때문에 아카이빙( archving)과 같은 음악 데이터의 보관에 적합하다. 프레임 CRC와 MD5 시그니처 와 더불어 FLAC은 인코딩을 하면서 동시에 인코드한 파일이 원본과 같은지를 확인 할 수 있는 옵션을 마련하고 있다.

7. CD의 음악 내용의 보관 : CD의 곡목 정보를 담은 큐 시트( Cue sheet ) 생성 및 보관 기능을 이용하여 CD를 리핑 할 때 선택적으로 큐 시트을 생성할 수 있는데 CD를 FLAC으로 완전히 리핑해 두면, 훗날 이 CUE 파일의 도움을 받아 정확히 동일한 CD를 만들어 낼 수 있다.

8. 에러에 대한 강한 내성 : FLAC의 프레임 특성상 에러가 생겨도 발생한 프레임에서만 영향을 미치도록 함으로서 에러의 영향을 최소화 시켰다. 이는 다른 비손실 압축 포맷과 다른 특성이다.

유럽 방송 연합 (EBU)은 유로라디오(Euroradio) 네트웍에서 고품질의 오디오를 배포하는 데 FLAC 포맷을 사용하기로 하였다.