Packetcraft와 ESPICO, Arm 기반 Bluetooth LE 오디오 기기 개발 가속화

ARM, 차세대 블루투스 오디오 'LE Audio'로 혁신 예고 일상 속 무선 오디오 경험을 한 단계 끌어올릴 차세대 블루투스 오디오 기술인 LE Audio가 베일을 벗었다. ARM은 이 기술이 기존 블루투스의 한계를 극복하고 사용자들에게 전에 없던 오디오 경험을 선사할 것이라고 밝혔다. 현재 우리가 집이나 주머니 속에서 사용하는 기술은 손가락 터치 한 번으로 원하는 영상이나 음악을 재생하고, 이를 집안의 무선 스피커나 이어폰으로 손쉽게 전송할 수 있게 해준다. 블루투스나 Wi-Fi와 같은 기술 덕분에 우리는 유선 세계에서 벗어났지만, 여전히 몇 가지 불편한 제약이 존재한다. 예를 들어, 비행기 안에서 태블릿으로 영화를 볼 때 두 사람이 각자의 이어폰으로 동시에 오디오를 공유하는 것은 불가능하다. LE Audio는 이러한 제약을 해결한다. 손가락 터치 한 번으로 다른 사람들을 초대하여 스마트폰이나 태블릿에서 직접 방송되는 고품질 오디오 스트림을 공유할 수 있게 된다. 더욱이 이 오디오 공유 기능은 이어폰, 보청기, 무선 스피커 등 다양한 기기와 완벽하게 호환된다. 이는 단순히 상상 속의 이야기가 아니라, LE Audio를 통해 곧 현실이 될 것이다. 블루투스는 23년 동안 꾸준히 발전해왔으며, 연간 11억 개 이상의 기기에서 오디오 스트리밍에 사용될 정도로 보편화되고 중요하다. 하지만 고품질 오디오에 대한 요구가 높아지면서 기존 블루투스 기술은 한계에 부딪혔다. 비표준 코덱을 통한 독자적인 확장 기능들이 오디오 품질을 향상시키고 무선 스테레오 이어폰을 가능하게 했지만, 기술 자체의 한계는 명확했다. 이에 따라 기존 블루투스 오디오(Classic Audio)의 업데이트가 절실했다. 지난 10년간 저전력 블루투스(Bluetooth LE)는 사물인터넷(IoT) 시장에서 강력한 입지를 구축해왔다. 이제 LE Audio의 등장은 오디오 시장을 완전히 혁신할 준비를 마쳤다. LE Audio는 근본적으로 새로운 두 가지 기능을 도입했다. 바로 '방송 오디오(Broadcast audio)'와 'LC3(Low Complexity Communications Codec)'라는 고품질 표준 코덱이다. 이 두 가지 개선 사항은 각각 주목할 만하지만, 함께 결합될 때 오디오 기능의 비약적인 발전을 이루고 수많은 새로운 사용자 경험의 문을 열어줄 것이다. 새로운 경험을 가능하게 하는 LE Audio 기존 블루투스 오디오(Classic Audio)는 오늘날 우리가 사용하는 원래의 표준화된 오디오 기술을 의미한다. Classic Audio는 핸즈프리 통화 및 음악 감상과 같은 점대점(point-to-point) 애플리케이션을 지원하기 위해 개발되었다. 하지만 방송 통신을 위한 프로토콜이 설계되지 않았기 때문에, 이를 지원하기 위해서는 완전히 새로운 프로토콜 사양이 필요했다. LE Audio는 이러한 방송 프로토콜을 추가하여 무제한의 사용자가 기기에서 방송되는 오디오 스트림을 수신할 수 있도록 한다. 이제 부모와 아이가 같은 태블릿으로 영화를 보면서 각자의 헤드셋으로 오디오를 듣는 것이 가능해진다. 더 나아가, 공공장소에서의 오디오 공유는 여러 언어 스트림을 동시에 방송하여 대규모 청중에게 전달할 수 있다. 사용자는 자신이 듣고 싶은 언어 스트림을 선택하기만 하면 된다. 이는 회의 참석자나 학생들이 발표자로부터 고품질 오디오를 수신하는 비즈니스 및 학술 환경에도 적용될 수 있다. 또한, 시끄러운 식당이나 바, 체육관에서 TV를 시청하거나, 친구들과 함께하는 사일런트 디스코에서 춤을 추거나, 공항 안내 방송을 개별 이어폰이나 보청기로 직접 들을 수 있는 등 사용자 경험을 풍부하게 하는 수많은 사례가 가능하다. 더 나은 코덱, LC3 Classic Audio 솔루션의 주요 약점 중 하나는 SBC라는 표준 코덱이었다. SBC 코덱은 스트리밍 오디오 사용자들의 품질 기대치를 충족시키지 못했고, 이로 인해 더 나은 오디오 품질을 제공하는 독자적인 코덱이 Classic Audio의 인기 있는 해결책이 되었다. LE Audio는 이 문제 또한 해결했다. LC3는 블루투스 SIG가 LE Audio를 위해 도입한 새로운 코덱으로, 'Low Complexity Communications Codec'의 약자이다. LC3는 현재 가장 발전된 오디오 코덱 중 하나이며, LE Audio의 필수 코덱으로서 제품들이 상호 운용성과 뛰어난 오디오 품질을 모두 제공하도록 보장할 것이다. LC3는 또한 SBC 코덱보다 50% 낮은 데이터 전송률로도 SBC 코덱을 능가하는 오디오 품질을 제공하여 전력 소비를 절감한다. 예를 들어, 고품질 음악을 48kHz 샘플링 속도로 80kbps 스트림으로 전달할 수 있다. LC3는 데이터 전송률이 절반일 때조차 SBC 코덱보다 모든 면에서 우수하다. LC3의 향상된 기능은 상당한 CPU 처리 능력을 요구하며, 이는 LC3 소프트웨어 구현의 CPU 최적화 필요성을 야기한다. 특히 앞에서 설명한 방송 사용 사례와 같이 여러 오디오 스트림을 동시에 인코딩해야 하는 애플리케이션에서는 이러한 필요성이 더욱 증폭된다. 고도로 최적화된 LC3 코덱은 단일 CPU에서 여러 개의 활성 인코딩 인스턴스를 실행하고 전용 DSP의 필요성을 없앨 수 있다. ARM Cortex-M 기반 솔루션 ARM은 LE Audio 및 LC3 코덱을 포함한 포괄적인 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있다. Packetcraft는 코덱 전문가인 ESPICO Ltd.와 협력하여 업계 선도적인 LE Audio 프로토콜 스택과 ESPICO의 고도로 최적화된 LC3 코덱을 결합했다. Packetcraft의 초기 LC3 제품은 블루투스 SIG 인증을 받았으며, ARM Cortex-M4 및 M33 코어에 최적화되어 있다. Cortex-M33에서 48kHz/80kbps 고품질 오디오 스트림 인코딩을 위해 18MHz의 낮은 CPU 요구 사항으로, Packetcraft의 LE Audio 솔루션은 단일 CPU에서 여러 개의 고품질 스트림 인코딩을 지원하며, 오늘날 ARM Cortex-M4 또는 M33 코어를 사용하는 많은 블루투스 SoC를 통해 LE Audio 제품 개발의 문을 열고 있다. ESPICO는 ARM Cortex-M55 CPU의 고급 신호 처리 명령어 세트를 활용하기 위해 추가적인 어셈블리 언어 최적화를 수행했으며, 이는 Cortex-M33 대비 CPU 활용률을 30~50% 향상시켰다. 이를 통해 애플리케이션은 더 많은 LC3 코덱 인스턴스를 실행하거나 별도의 DSP 없이 다른 오디오 신호 처리 알고리즘을 실행할 수 있는 더 많은 CPU 사이클을 확보할 수 있다. 더 많은 반도체 공급업체들이 강력한 마이크로컨트롤러와 Cortex-M55 코어를 탑재한 블루투스 SoC를 출시함에 따라, 개발자들은 ARM의 광범위한 개발자 생태계에서 제공하는 도구를 사용하여 제품의 CPU 집약적인 오디오 처리 소프트웨어를 ARM 코어에서 자유롭게 코딩할 수 있게 될 것이다. 블루투스 오디오의 미래 LE Audio 기술은 이제 막 등장했으며, 모바일 폰을 포함한 LE Audio 지원 제품들은 올해부터 출시될 것으로 예상된다. LE Audio 제품 생태계가 성장하고 더 많은 칩이 출시됨에 따라, 개발자들은 LE Audio를 활용하여 기존 제품을 혁신하고 새로운 제품을 발명할 것이다.