FPGA 와 오디오 인터페이스 의 발전.

예전 pci나 pcie 방식의 오디오 인터페이스는 레이턴시가 매우 짧은 장점이 있었지만 (피지컬 연결)
드라이버 제작이 힘들고 안정성의 문제가 있어서
통합으로 기기표준이 만들어진 usb 방식의 오디오 인터페이스로 많이 바뀌었고 또 dsp칩을 내장해서 다이렉트 모니터링 믹서를 제공하여 긴 레이턴시 부분도 많이 해결하는걸로 변해왔다

하지만 usb 는 cpu 의존도가 높고 cpu클럭의 대기시간을 기다려야 하는등의 여러가지 문제 (음질,클럭) 가 아직 잔존하여 제조사들은 오디오 인터페이스에 따로 클럭을 내장시키거나 하는 방법을 쓰기도 했었다
(이런것을 비동기 전송 방식이라고 합니다 다른 클럭이 따로 있어서 컴퓨터의 대기시간에 얽매이지 않고 자체 클럭으로 해서 바로바로 전송해서 레이턴시를 줄임)
지금도 pcie방식의 오디오 인터페이스는 거기에 맞는 소프트웨어의 제작이 힘들고 매우 많은 비용과 시간이 들기때문에 비싸거나 그분야에 아주 실력이 뛰어난 제조사들밖에 못건들고 있다 .하지만 usb 는 쉽게 여러 제조사들에서 제작을 하고 있다

usb audio interface에 대한 이미지 검색결과

그러면서 pcie의 인터페이스를 외장형으로 바꾸면서 어느정도 기기 표준도 마련한 썬더볼트가 나오게 되어 레이턴시나 클럭등도 해결하는것으로 보였는데 인텔의 독점욕심의
개발비용 라이센스 크리티컬,그리고 썬더볼트 기기와 호스트기기 모두에 들어가야하는 썬더볼트 칩의 가격문제 때문에 (fpga보다 비용이 더 많이 들수 있는;;미친;;)
또 생각보다 레이턴시도 그다지 현실적이지 못한 문제로 인해
다이렉트 모니터링을 위한 dsp mix는 계속 포함하면서 쓸대없이 썬더볼트로 제작하는 오디오 인터페이스도 몇가지 나왔었으나 입출력음질에 비해 가격경쟁력이 전혀 없다고 판단되는 제품들도 나왔다.하지만 이런 것들을 제조사들도 잘알고 있기게 썬더볼트 대역폭이 꼭 필요한 기기 말고는 (dsp프로세싱 때문에 필요한 ) 몇 없다

thunderbolt audio interface에 대한 이미지 검색결과

근데 그동안의 다채널 오디오 전송 에서 획기적인 방식이 하나 탄생했는데
그동안 다채널 오디오에서 대기시간을 기다리는등의 레이턴시가 문제였던것을
fpga라는 칩이 나타나면서 한방에 해결이 되었는데 이것은 마치 택배 주소 분류 센터처럼 들어오는 신호를 실시간으로 주소를 붙여서 하나의
신호로 통합해서 바로 보내거나 , 하나로 합쳐서들어온 신호를 실시간으로 주소별로 분리해주는 능력을 가졌다
if it is “1” than _~~이런식의 명령어를 처리해주는 프로그래밍 가능한 기계 논리 게이트가 집적된 프로세서라고 보면된다

그래서 멀티채널로 들어오는 신호를 실시간으로 하나의 신호로 통합하여 전송하고, 실시간으로 그것을 다시 멀티채널로 분리해내는 작업을 통해 레이턴시를 획기적으로 줄일수 있다.


기존에는 소프트웨어 버퍼(asio buffer나 dvs) 가 이작업을 해주었다면 fpga는 실시간으로 이것을 프로그래밍 되어있는데로 처리해준다

fpga에 대한 이미지 검색결과

그렇게 해서 나타난게 내기억으로는 avid사의 hd native카드.이 제품은 써보진 않았지만 내가 알기론 프로툴의 믹서의 컨트롤대로 바로바로 모니터링 뽑아줄수 있게끔 레이턴시가 매우 짧은 수준이라고 알고 있다 ( buffer 64samples 에서 1.7ms 정도 라고 합니다.)

fpga chip avid native에 대한 이미지 검색결과

또 비슷한 제품으로 스타인버그 누엔도와 같이 쓰게끔 만들어진 dante 시스탬인 누아쥬 시스탬 fpga칩이 들어있는 단테 카드를 같이 사용하면 내부 레이턴시 가 1ms정도로 운용가능 버퍼 설정에 따라 0.5ms도 가능하다고 함 믹스때는 5ms정도로 쓰고

nuage dante card에 대한 이미지 검색결과

또 비슷한 제품으로 나온게 포커스라이트 레드넷 이것도 그냥 외장 입출력을 네트워크에 연결해서 사용허면 5ms정도의 레이턴시로 쓰지만 (단테나 사운드 그리드 같은 네트워크 인터페이스는 fpga카드 없이 입출력 기기들만으로도 이미 썬더볼트를 능가하는 수준임)
역시 누아쥬나 아비드 처럼 fpga칩이 있는 카드(네이티브카드나 단테카드) 를 같이 사용하면 0.5ms나 1ms라는 놀라운 레이턴시를 볼수 있다

이렇게 되년 더이상 dsp mixer가 필요없는 상황이되어서 레드넷이나 누아쥬,avid native는 dsp mixer를 이용한 다이렉트 모니터링이 없고 그냥 daw 를 통해 native모니터링을 쓰게끔 된다.(하지만 어느정도 믹스시의 상황을 고려해서 다이렉트 모니터링 기능도 들어있긴하다 -누아쥬,아비드 네이티브)
결국 daw가 리얼 믹서처럼 동작하게 된다는 말

아비드나 야마하의 이러한 fpga 기술은 daw자체를 매우 낮은 레이턴시의 믹서로 쓸수 있는 해결방안을 마련해주었고
이걸 토대로 디지털 믹서를 제작하여 두 회사는 그쪽 분야의 기술이 급성장하게 된다
야마하는 daw회사였던 스타인버그를 인수하여 그 daw믹서 소프트웨어제작 기술과 그 vst이팩터 제작 기술을 자사의 디지털 믹서 기술과 융합하여 dm2000이후의 디지털 믹서들은 fgpa +daw소프트웨어&플러그인+입출력의 형태가 내부 구조의 핵심

yamaha cl에 대한 이미지 검색결과

아비드도 daw회사였던 디지디자인 프로툴을 인수하여 fpga기술에 그 daw 믹서 구조를 그대로 갖다박은듯한 베뉴 씨리즈 믹서를 만들기 시작

최근의 그런 fgpa기술이 슬슬 등장하면서 디지털 콘솔 제작이 쉬워졌도 업계도 포화되어서 가격대도 낮아지고 그러면서 이더넷 케이블을 이용한 디지털 오디오 전송(장점이 아주 많음) 의 시대가 오고 있다고 해도 과언이 아닌것같다.

사실 먼저 뛰어들었다가 개피보고 망해가는 회사도 있음 echoaudio

Streamware NIC-1

이회사의 경우 자사의 칩셋을 이용한 (역시 fpga라 생각됨) 아주 극 저 레이턴시의 avb 이더넷 오디오 전송 카드를 아주 일찍이 자사의 레코딩 솔류션을 모두 접으면서 까지 투자해서 만들었지만 avb쪽 이 주춤 거리면서 호환되는 기기나 입출력기기들이 생각보다 늦게 나와버리는 바람에 지금도 그냥 세월에 묻혀있는 경우도 있음

soundgrid,dante,ravenna,avb
지금 현재 이중에서
컴퓨터에 fgpa칩셋 카드를 설치해서
초 저래이턴시로 돌아가게끔하는 시스탬은 dante 쪽이고
이쪽은 dsp 와의 연결 방향을 모색하는 중이고 (dante 기반의 rack mixer나 ssl 디지털 콘솔등)

dante.focusrite yamaha에 대한 이미지 검색결과

soundgrid 쪽은 dsp server를 이용한 dsp mixer쪽으로 먼저 시작을 하고서
이제 fpga기반의 pcie카드 로의
발전가능성이 보인다

soundgrid network에 대한 이미지 검색결과

앞으로 레코딩 시스탬은 이러한
이더넷 오디오 기반이 가장 강세를 이룰것이며,
프리앰프,헤드폰 앰프,등의 오디오 입출력기기들은 모두 이더넷 단자를
지니게끔 발전할것이다

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