사운드 카드

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지금은 출시되지 않고 있는 사운드 블라스터 라이브 벨류 카드 - 2000년 경의 PCI 사운드 카드.

사운드 카드(영어: sound card), 또는 오디오 카드(영어: audio card)는 내부 확장 카드의 하나로, 컴퓨터 프로그램의 제어를 통해 컴퓨터를 경유한 오디오 신호의 입출력을 담당한다. "사운드 카드"라는 용어 그 자체는 프로페셔널 오디오 응용 프로그램에 사용되는 외장형 오디오 인터페이스에만 적용된다. 일반적으로 사운드 카드를 이용할 때에는 멀티미디어 응용 프로그램들을 위해 영상/소리 편집, 프레젠테이션/교육, 그리고 엔터테인먼트(오락)와 같은 오디오 구성 요소를 제공한다.

사운드 기능은 플러그인 카드와 비슷한 부품을 사용하여 메인보드에 내장된 경우도 있다. 내장형 사운드 시스템 또한 종종 "사운드 카드"로 부르기도 한다. 사운드 처리 하드웨어 또한 소리 출력을 위해 영상 기능이 있는 HDMI를 갖춘 현대의 비디오 카드에도 존재한다. 그 이전에는 메인보드나 사운드 카드에 SPDIF 연결을 사용했다.

일반적인 특징[편집]

사운드 카드 PCB의 확대 모습. 전해 축전기, SMT 축전기, 저항기, YAC512 2채널 16비트 DAC가 보인다.

대부분의 사운드 카드들은 디지털-아날로그 변환회로(DAC)를 사용하여 녹음되거나 발생되는 디지털 데이터를 아날로그 형식으로 변환한다. 출력 신호는 TRS 폰 커넥터RCA 단자와 같은 표준 상호 연결을 사용하여 증폭기, 헤드폰, 또는 외부 장치에 연결된다. 단자의 수와 크기가 공간에 비해 너무 클 경우, 케이스 밖에서 사용되는 상자형 형태 또는 케이스 전면에 마운트되는 형태로 사용되기도 한다. 더 진보된 카드들은 일반적으로 하나 이상의 사운드 칩을 포함하고 있어서 더 높은 데이터 속도와 여러 동시성 기능을 지원하는데, 이를테면 일반적으로 최소화된 데이터와 CPU 시간을 사용하면서 실시간 음악 및 음향 효과에 쓰이는 합성된 소리의 디지털 출력을 들 수 있다.

디지털 소리 출력은 일반적으로 다채널 DAC를 통해 이루어지며 다른 높이와 볼륨으로 동시의 디지털 샘플을 기능할 수 있으며, 필터링이나 의도적인 왜곡과 같은 실시간 효과를 응용할 수 있다. 다채널 디지털 사운드 재생은 음악 합성에도 사용할 수 있는데, 컴플라이언스,[1] 심지어는 다채널 에뮬레이션을 할 때에도 사용된다. 이러한 접근은 제조업체들이 더 단순하고 비용이 더 낮은 사운드 카드를 강구하면서 일반화되고 있다.

대부분의 사운드 카드들은 카세트 테이프 및 그 밖의 마이크 보다 더 높은 수준의 전압이 있는 음원으로부터 입력 신호를 받기 위해 라인 인 단자를 갖추고 있다. 사운드 카드는 신호를 디지털화한다. DMAC는 샘플들을 메인 메모리에 전송하며, 여기에서 저장, 편집, 추가 가공을 위해 녹음 소프트웨어가 하드 디스크에 이를 기록한다. 일반화된 다른 외부 단자로는 마이크 단자가 있으며, 마이크로폰이나 기타 낮은 수준의 입력 장치로부터 신호를 받을 때 사용된다. 이를테면, 음성 인식이나 VoIP 응용 프로그램을 통해 마이크로폰 잭을 통한 입력을 사용할 수 있다.

사운드 채널과 폴리포니[편집]

8채널 DAC 시러스 로직 CS4382사운드 블라스터 X-Fi Fatal1ty에 위치해 있다.

중요한 사운드 카드의 특징으로는 폴리포니가 있으며, 이는 여러 개의 "독립적인" 음성이나 소리를 "동시에" 처리하고 출력할 수 있는 기능을 일컫는 말이다. 이러한 구별된 "채널"들은 오디오 출력의 수로 간주되며, 2.0 (스테레오), 2.1 (스테레오와 서브우퍼), 5.1 (서라운드) 등의 구성과 같이 스피커 구성과 일치시킬 수 있다. 가끔은 출력 스피커 구성이 아닌 폴리포니의 수준을 언급할 때 "보이스"와 "채널"이라는 용어가 번갈아 사용되기도 한다.

이를테면, 수많은 오래된 사운드 칩들은 3개의 음성을 수용할 수 있었지만, 오직 하나의 오디오 채널만을 출력에 쓸 수 있었기에, 모든 음성이 함께 혼합되어야 했다. 나중에 애드립 사운드 카드와 같은 카드들이 하나의 모노 출력 채널에 9개 음성의 폴리포니를 병합할 수 있게 되었다.

여러 해에 걸쳐, 대부분의 PC 사운드 카드들은 다중 FM 합성 보이스(일반적으로 9 또는 16)들을 갖추게 되었으며, MIDI 음악에 흔히 사용되었다. 고급 카드들의 온전한 기능들은 완전하게 사용되는 일은 드물었다. 오직 하나(모노) 또는 두 개(스테레오)의 보이스와 채널이 일반적으로 디지털 사운드 샘플의 재생에 사용되었고 하나 이상의 디지털 사운드 샘플을 재생하려면 고정 샘플링 레이트의 소프트웨어 다운믹스가 필요했다. AC'97 표준 등의 오디오 코덱과 같이 가격이 낮은 현대의 내장 사운드 카드들(메인보드에 내장된)과 심지어는 일부 저가형 확장 사운드 카드들은 이러한 방식으로 동작했다. 이러한 장치들은 둘 이상의 사운드 출력 채널(일반적으로 5.1 또는 7.1 서라운드 사운드)을 제공하기도 하지만, 음향이든 MIDI 출력이든 간에 실제 하드웨어 폴리포니를 갖추지는 못했다. 이러한 작업들은 전적으로 소프트웨어에서 수행되었다. 이는 비싸지 않은 소프트모뎀들이 하드웨어 대신 소프트웨어에서 현대의 작업을 수행한 것과 비슷하다.

또, 웨이브테이블 샘플 기반 합성 초기 시절에 일부 사운드 카드 제조업체들은 MIDI 기능에만 폴리포니를 단독으로 광고하였다. 이 경우, 카드의 출력 채널은 적절하지 않은데, 일반적으로 카드는 오직 2채널의 디지털 소리만 구현한 것이다. 즉, 폴리포니 측정 시 주어진 시간 안에 사운드 카드가 재생할 수 있는 MIDI 기기의 수에만 적용된 것이다.

오늘날, 출력 채널의 수에 관계 없이 실제 하드웨어 폴리포니를 제공하는 사운드 카드는 일반적으로 "하드웨어 오디오 가속기"르 부르지만, 실제 보이스 폴리포니는 중요시되는 3차원 사운드의 하드웨어 가속, 포지셔널 오디오, 실시간 DSP 효과 등의 다른 요소와 더불어 필수 사항이 아니다.

디지털 사운드 재생을 이용할 수 있게 되고 합성 시 보다 더 나은 성능을 보이자, 하드웨어 폴리포니를 갖춘 현대의 사운드 카드들은 보이스의 수 많음의 채널을 가지고 실제로 DAC를 사용하지 않는다. 그 대신, 하드웨어에서 보이스 믹싱과 효과음 처리를 수행하며, 전용 DSP 안에서 특정한 효과를 적용하기 위해 주파수 도메인을 통한 디지털 필터링 및 변환을 수행하게 된다. 최종 재생 단계는 보이스 (이를테면 7.1 오디오의 경우 8채널의 경우 즉 32, 64, 또 128 보이스 안에서 구별됨) 보다 상당히 적은 수의 채널을 가지고 외부 (DSP 칩을 의미) DAC에 의해 수행된다.

색 코드[편집]

사운드 카드의 단자들은 PC 시스템 디자인 가이드에 의거하여 색으로 부호화된다.[2] 각각의 잭 위치와 관련하여 화살표, 구멍, 사운드웨이브가 있는 기호를 갖춘 경우도 있으며, 각각의 의미는 아래와 같다:

기능 단자 기호
  분홍 아날로그 마이크로폰 오디오 입력. 3.5 mm TRS 마이크로폰
  밝은 파랑 아날로그 라인 레벨 오디오 입력. 3.5 mm TRS 원으로 향하는 화살표
  라임 초록 아날로그 라인 레벨 오디오 출력 (메인 스테레오 신호, 프론트 스피커나 헤드폰) 3.5 mm TRS 원의 한쪽에서 소리로 나가는 화살표
  갈색 아날로그 라인 레벨 오디오 출력 (특수 패닝, "Right-to-left 스피커") 3.5 mm TRS
  검정 아날로그 라인 레벨 오디오 출력 (서라운드 스피커, 일반적으로 후면 스테레오) 3.5 mm TRS
  주황 아날로그 라인 레벨 오디오 출력 (중앙 채널 스피커, 서브우퍼) 3.5 mm TRS
  은색/회색 아날로그 라인 레벨 오디오 출력 (양쪽 스피커) 3.5 mm TRS
  금색/회색 게임 포트 / 미디 15 핀 D 두 면에서 소리로 나가는 화살표

IBM PC 아키텍처의 사운드 카드의 역사[편집]

애드립 뮤직 신시사이저 카드는 1990년 경 최초의 사운드 카드들 가운데 하나였다. 수동 볼륨 손잡이가 보인다. ISA-8 버스.
ISA-16 버스용 사운드 카드 모자르트 16.
터틀 비치 사운드 카드. PCI 버스.
에코 디지털 오디오의 인디고 IO — PCMCIA 카드 24비트 96 kHz 스테레오 입출력 사운드 카드.
PC용 비아 테크놀로지스 엔비 사운드 카드. PCI 슬롯 5.1 채널

IBM PC 호환 컴퓨터용 사운드 카드들은 1988년까지 그리 흔하지 않았으며, 하나의 내부 PC 스피커를 통해 초기의 PC 소프트웨어가 소리와 음악을 출력할 수 있었다.[3] 이 스피커 하드웨어는 일반적으로 방형파에 제한되어 "비퍼"(beeper)라는 별칭이 붙게 되었다. 출력되는 소리는 일반적으로 비프(beep)나 부프(boop)로 기술되었다. 액세스 소프트웨어와 같은 일부 기업들은 PC 스피커를 넘어선 디지털 소리 출력을 위한 기술들을 개발했다. (리얼사운드 참고) 기능만 겨우 지원되는 수준의 출력음은 왜곡된 출력과 낮은 음량의 문제가 있었고 소리 재생을 하는 동안에는 일반적으로 다른 모든 출력이 중단되어야 했다. 1980년대의 다른 가정용 컴퓨터 모델들에는 디지털 소리 재생의 하드웨어 지원, 음악 합성을 포함하였고, 음악 합성이나 게이밍과 같은 멀티미디어 응용 분야에서는 IBM PC에 불이익을 안겨주었다. IBM PC 플랫폼용 사운드 카드의 초기 디자인과 마케팅은 주로 게이밍에 기반하지 않았고 음악 합성(애드립 퍼스널 뮤직 시스템), IBM 뮤직 피처 카드, 크리에이티브 뮤직 시스템)이나 음성 합성 (디지스피치 DS201, Covox Speech Thing, 스트리트 일렉트로넥스 '에코')에 초점을 두었다.

1988년, 소비자 가전 전시회에서 컴퓨터 게임 CEO 패널은 PC의 제한된 소리 기능이 주도적인 가정용 컴퓨터에 방해가 되고 있고, 현재의 제품 보다 더 나은 기능을 갖춘 $49~79 사운드 카드가 필요하며 하드웨어가 널리 보급된다면 기업들이 이를 지원할 것이라고 언급했다. EGA, VGA 비디오, 3 1/2" 디스크 지원에 앞장선 시에라 온라인은 그 해에 게임에 애드립, IBM 뮤직 피처, 롤랜드 MT-32을 지원하기로 약속하였다. 이 카드들은 $195~$600대에 가격이 형성되었다.[4] 1989년 컴퓨터 게이밍 월드 조사에 따르면 25개 게임 회사 중 18곳이 애드립, 6개의 롤랜드 / 코복스, 7개의 크리에이티브 뮤직 시스템/게임 블라스터를 지원할 예정이라고 밝혔다.[5]

하드웨어 제조업체[편집]

IBM PC용 사운드 카드의 최초 제조업체들 중 하나는 애드립이었으며, OPL2라는 야마하 YM3812 사운드 칩 기반의 카드를 생산하였다.[3]

크리에이티브 랩스 또한 크레에이티브 뮤직 시스템이라는 사운드 카드를 상품화하였다.

크리에이티브 랩스가 사운드 블라스터 카드를 선보였을 당시 IBM PC 호환 사운드 카드 시장에 큰 변화를 주었다.[3]

1980년대 말 롤랜드 또한 사운드 카드를 만들었으며, 다수가 MT-32, LAP-I와 같은 고품질 프로슈머 카드였다.[3]

확장 카드 이외의 사운드 장치[편집]

PC 메인보드에 포함된 통합형 사운드 하드웨어[편집]

1984년, 최초의 IBM PCjr은 여러 진폭으로 3 방형파 톤을 만들 수 있는 매우 기본적인 3 보이스 사운드 합성 칩 (SNS6489)를 갖추었으며, 의사 화이트 노이즈 채널은 원시적인 타악기 소리를 낼 수 있었다.

다른 플랫폼 위의 통합형 사운드[편집]

다른 플랫폼 위의 사운드 카드[편집]

외장형 사운드 장치[편집]

드라이버 구조[편집]

사운드 카드를 사용하기 위해, 운영 체제는 특정한 장치 드라이버를 요구한다. 일부 운영 체제는 사용할 수 있는 일부 사운드 카드들의 드라이버를 포함하고 있을 수 있고, 아니면 사운드 카드를 구매하면 드라이버 CD 등으로 배포되거나, 인터넷에서 내려 받을 수 있게 되어 있다.

  • IBM PC를 위한 도스 프로그램들은 공통의 미들웨어 드라이버 라이브러리(HMI 사운드 운영 체제, 미들 오디오 인터페이스 라이브러리 (ALI), 마일즈 사운드 시스템 등)를 사용해야 했다. 이러한 라이브러리들은 도스가 자체적으로 사운드 카드라는 개념을 가지고 있지 않았기 때문에 대부분의 공통 사운드 카드들에 동작하는 드라이버를 포함하였다. 몇몇 사운드 카드 제조 업체들은 미들웨어 TSR 기반의 드라이버를 제공하였으며, 일부 프로그램들은 프로그램 자체에서 사운드 카드를 지원하게끔 소스 코드를 단순히 프로그램에 통합하기도 했다.
  • 마이크로소프트 윈도는 사운드 카드 제조 업체가 만든 드라이버를 사용한다. 많은 메이커들은 마이크로소프트에 드라이버를 제공하여 윈도 설치본에 포함시킨다.

윈도 CD는 웹이나 FTP 사이트와 같이 주기적으로 업데이트되는 것이 아니기 때문에 버그 수정과 다른 개선 사항들은 드라이버를 내려 받아 설치하여 얻을 수 있다. 비스타는 UAA를 사용한다.

  • 수많은 유닉스 버전들은 포팅할 수 있는 오픈 사운드 시스템 (OSS)을 사용한다. 드라이버들은 사운드 카드 제조업체들이 거의 만들지 않는다.
    • 대부분의 현대 리눅스 기반의 배포판들은 ALSA를 사용한다.

사운드 카드 제조업체 목록[편집]

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. “Studio Recording Techniques - Recording Devices”. 《joelezekielconfetti》. 2016년 1월 20일에 확인함. 
  2. PC 99 System Design Guide, Intel Corporation and Microsoft Corporation, 14 July 1999. Chapter 3: PC 99 basic requirements (PC 99 System Design Guide (Self-extracting .exe archive). Requirement 3.18.3: Systems use a color-coding scheme for connectors and ports. Accessed 2012-11-26
  3. http://www.joeylatimer.com/pdf/Compute!%20April%201990%20PC%20Sound%20Gets%20Serious%20by%20Joey%20Latimer.pdf
  4. “Winds of Progress Unleashed in "Windy City". 《Computer Gaming World》. July 1988. 8면. 2013년 11월 3일에 확인함. 
  5. “The Gamer's Guide to Sound Boards”. 《Computer Gaming World》. September 1989. 18면. 2013년 11월 4일에 확인함. 

외부 링크[편집]