블루투스5? 블루투스의 버전, 규격, 프로파일 그리고 오디오 코덱

오랜만에 블루투스(BT) 동글을 업그레이드 했습니다. 컴퓨터에서 사용하는 BT의 용도로는 주로 키보드나 마우스의 연결이 대부분이라서 전송속도나 배터리 수명 등은 그다지 신경 쓰지 않았습니다. 그래서 아주 오랫동안 BT 동글을 불편함이 없이 사용했었는데요. 최근에 BT키보드를 새로 구매하면서 연결에 문제가 발생했고 원인이 BT동글이 너무 구형이라는 결론에 도달하여 새로운 동글을 구입 했습니다.

그러던 와중에 BT에 관해서 알아보게 된 이것저것들을 요약해서 간단히 정리해 봤습니다.

블루투스(BT)

블루투스라는 용어는 고데 덴마크에서 나라를 평화롭게 통일시킨 왕인 블로탄에서부터 유래했다고 하는데요. 전자제품의 무선통신 규격을 통일시키자는 그런 의미로 통신기술의 이름이 정해졌다고 합니다. 전송량이 많지 않은 근거리 무선통신용으로 사용되기 때문에 아직까지는 이름처럼 무선통신 천하를 평정하진 못했지만 그래도 대부분의 디지털 디바이스에 BT기술이 사용되고 있고 업그레이드가 되면서 인터넷에 직접 접속하는 규격이 포함되는 등 이제는 이름처럼 무선통신기술의 평정을 눈앞에 두고 있는 것 같습니다.

약 2.4 GHz 대역의 주파수를 사용하기 때문에 와이파이 혹은 전자레인지 등과 사용 주파수가 겹친다는 게 재미있는 특징 되겠습니다. 그래서 오래된 BT 기기일수록 전파간섭으로 인한 끊김에 취약하다고 하네요. BT기술도 발전을 하면서 최근에는 이런 간섭이 발생하면 최대한 회피를 하도록 하는 기술이 적용되어 끊어짐에 많이 개선되었다고 합니다.

BT기술이 주로 사용되는 분야는, 이어폰이나 헤드폰으로 음악을 듣거나, 무선 키보드 마우스를 사용하는데 많이 사용이 되고 그리고 근처에 있는 스마트폰까지 파일을 주고받는 등 다양한 용도로 사용이 되는데 이들 각각을 가능하게 하는 기술들에 대한 용어와 그 뜻을 하나씩 알아보겠습니다.

버전별 특징

BT는 1.0에서부터 차근차근 버전업을 해서 버전 5까지 출시가 된 상태입니다. 각 버전별 어떤 업그레이드가 있었는지 먼저 보면 다음과 같습니다.

1.0, 1.1, 1.2 버전

최대 전송속도: 721 kpbs

초기버전의 전송속도는 어떤 데이터를 전송하기에는 적합하지 않은 매우 느린 속도였습니다. 그리고 실제 전송속도는 이론상 속도에 한참 못 미치기 때문에 초반에는 큰 관심을 받지 못했습니다.

2.0 버전

최대 전송속도: 3 Mbps - EDR(Enhanced Data Rate) 지원 시

2.1 버전에서는 페어링을 좀 더 간단히 할 수 있는 기능이 추가되어 연결이 쉽도록됨 (SSP, EIR)

2.0 버전대로 올라오면서 BT가 대중화되었다고 합니다. 페어링 개선되고 전송속도도 빨라졌는데요. 그래서 전송속도나 배터리 등 아주 최신의 성능이 필요로 하지 않는 웬만한 곳에는 아직까지도 2.1 버전의 BT가 많이 사용되고 있다고 합니다. 아마 차량에 내장된 핸드프리용 BT들은 아직까지도 이 버전을 사용하고 있을 가능성이 높습니다.

3.0 버전

최대 전송속도: 24 Mbps - HS(High Speed) 지원 시 속도이며 미지원시 2.1 버전과 동일

2.1 버전과 동일한데 HS라는 부스터가 추가되었다고 합니다. 이게 뭐냐면 연결은 기존의 BT방식을 사용하지만 고속 전송이 필요한 데이터는 WIFI를 사용해서 전송하는 방법이랍니다.

4.0, 4.1, 4.2 버전

4.0 버전으로 넘어오면서 Classic, High Speed, Low Energy 프로토콜이라는 개념이 추가

Classic 프로토콜은 2.0 이하의 기존의 BT 기술을 말하는 것이고 3.0 버전의 HS기술을 BT High Spped 프로토콜로 구분하고 마지막으로 배터리 수명을 최대화하는데 중점을 둔 프로토콜을 BT Low Energy(BLE) 프로토콜로 구분하게 됩니다.

그리고 동시에 BT Smart Ready와 BT Smart라는 개념이 추가되었는데, IOT기술에 사용되는 각종 센서류들처럼 단순히 특정 상황의 정보만 수집해서 뿌리기만 하면 되는 온습도 센서나 방범용 모니터링 센서 등은 BLE연결만 지원하도록 하여 극도로 배터리를 아껴서 수년동안 베터리 걱정 없이 사용할 수 있도록 하였는데 이런 디바이스들을 BT Smart라고 부릅니다. 그리고 이런 디바이스와 통신을 하면서 기존의 BT Classic연결을 동시에 지원하는 듀얼모드의 디바이스는 BT Smart Ready라고 분류를 합니다. BT마우스나 키보드 같은걸 사보면 블루투스 Smart를 지원한다 어쩐다 하는 것들이 있는데 그런 것들이 바로 BLE가 적용되어 오랫동안 배터리를 사용할 수 있도록 하는 기술이 적용되었다는 것입니다.

4.1 버전에서는 연결성과 전송성 등을 개선하게 되고 4.2 버전에서는 전송속도의 개선과 인터넷에 직접 연결할 수 있는 규격의 추가 그리고 개인정보에 대한 보안 강화가 추가되었다고 합니다.

5 버전

저전력으로 데이터를 더 멀리 전송할 수 있도록 개선된 버전으로 대역폭과 전송거리를 상호 희생하여 필요에 따라 더 멀리 보낼 수 있는 혹은 거리는 짧지만 더 빨리 전송할 수 있는 인터페이스를 유연하게 선택 할 수 있는 기술이 추가된 버전입니다. 주로 사물인터넷 시장 적응을 위해서 BLE와 관련된 개선이라고 합니다. 그래서 버전 5가 나온지는 좀 되었지만 BT5를 지원하는 제품이 많지 않은 이유인 것 같습니다.

BT 프로파일

BT로 음성을 전송하는 헤드폰이나 이어폰 등의 사양 설명을 보면 다양한 영어 약자들이 적혀있습니다. 주로 많이 보이는 것들을 보면 다음과 같습니다.

A2DP(Advanced Audio Dissribution Profile)

블루투스를 통해서 스테레오 음악을 다른 장치로 스트리밍 하는 방법을 정의한 프로파일

AVRCP(Audio/Video Remote Control Profile)

멀티미디어 기기를 제어하기 위한 인터페이스로 연결되어 있는 장치를 원격으로 제어할 수 있도록 합니다. A2DP가 있는 장비에서는 기본적으로 지원하는 프로파일이라고 합니다.

HFP(Handsfree Profile)

BT장비를 이용해서 전화를 걸고 받도록 하는 방법을 정의한 프로파일입니다.

HSP(Headset Profile)

헤드셋 기능을 위한 프로파일로 헤드셋의 쌍방향 모노 오디오 전송을 담당하는 프로파일입니다.

A2DP 코덱

다음으로 음질에 중요한 역할을 하는 코덱입니다. 음향신호가 BT로 전송될 때는 디지털 신호 상태로 이동을 하는데 이때 가능한 한 많은 정보를 손실 없이 보낼 수 있는가가 결정되는 부분입니다. 좋은 음질은 충분하고 풍부한 음성정보가 바탕이 되어야 하는데 정해진 대역폭 안에서 이것을 수행하기 위해서는 추구하는 목표에 따라 전략적 선택이 필요할 수밖에 없기 때문이죠. 그리고 이 코덱은 헤드폰/이어폰에서 뿐만 아니라 음악을 전송해주는 호스트 장비에서도 상호적으로 지원이 되어야 하기 때문에 내가 가지고 있는 장비가 어떤 코덱을 지원하는지 알아둘 필요가 있습니다. 구형 스마트폰을 사용하면서 음질을 핑계로 수십만원하는 헤드폰을 구매하는 건 말이 안 된다는 거죠.

간단하게 많이 언급되는 4가지 코덱의 특징에 대해서 간단히 정리하겠습니다. 

SBC(Sub Band Codec)

오디오 기능의 BT장치를 개발하는 회사의 경우 기본적인 호환성을 위해서 의무적으로 지원하게끔 하는 기본 코덱입니다. BT 연결 상태가 좋은 경우 328 kbps의 전송률을 지원하는 코덱이지만 상태가 좋지 않다면 120 kbps까지도 떨어진다고 합니다. 그리고 평균 100ms의 지연율로 지연율 면에서 취약한 코덱입니다.

흔히들 SBC는 음질이 가장 떨어지고 지연이 심한 코덱이다 라고 얘기들을 하는데 반은 맞고 반은 틀린 얘기입니다. 코덱 자체의 스펙만으로 비교하면 다른 코덱들에 비해서 음질이 결코 떨어진다고 얘기할 수 없습니다. 하지만 이를 구현하는 측면에서 제조사들마다 차이가 있기 때문에 같은 코덱을 사용한다고 하더라도 음질의 차이가 있는 것이죠. 코덱을 구현함에 있어서 코덱의 필수적인 규약 외에는 제조사의 저마다의 노하우가 녹아드는 부분이 있기 때문에 같은 코덱을 사용하더라도 음질의 차이가 발생합니다. 그리고 스트리밍 받은 정보를 BT수신기에서 연산을 통해서 다시 원래 음악으로 복호화를 해야 하는데 어떤 하드웨어를 사용하느냐에 따라서 그 처리속도가 달라질 수도 있는 것입니다. 앞서 SBC는 A2DP에서 필수적으로 지원해야 하는 코덱이라고 말씀드렸는데요. 그래서 저가의 보급형을 목표로 하는 수신기에서는 겨우 기능만 구현되는 그런 장치를 만들 수도 있는 반면, 고급 하드웨어를 구비한 비싼 프리미엄 수신기로 만들어서 같은 SBC코덱이지만 음질도 좋고 지연율이 현저히 낮은 그런 결과가 나타날 수도 있는 것입니다.

aptX

퀄컴 소유의 코덱으로 요즘 가장 많이 사용되는 코덱입니다. 352 kbps 전송률을 보여주고 있으며 파생 코덱으로 지연율 문제를 대폭 개선한 aptX-LL과 576 kbps의 전송률을 지원하는 고음질용 코덱인 aptX-HD가 있습니다. 

AAC (Advanced Audio Coding)

aptX와 비슷한 수준의 코덱이라고 할 수 있는데 주로 애플 기기에 적용되는 코덱입니다. 같은 코덱을 사용하더라도 그걸 구현하는 회사의 노하우에 따라서 음질이 달라질 수 있는 여지가 있다는 얘기를 했는데, 애플하면 또 나름의 장인정신을 발휘하는 회사로써 그런 특징이 두드러지는 코덱이라고 하더군요. 저는 차이를 잘 모르겠지만 그런 말씀을 하시는 분들이 계시더군요.

LDAC 

마지막으로 실질적인 음질면에서 가장 좋은 평가를 받고 있는 소니사의 LDAC입니다. 초반에는 소니 제품에서만 사용 가능한 전용 코덱이었으나 오픈소스 프로젝트로 이제는 다른 회사들 제품에서도 LDAC을 지원하며 안드로이드에서는 기본 코덱으로 포함을 시키면서 초고음질 표준 코덱으로 위치를 굳혔습니다.

BT버전 4.0 이상에서 동작하며 최대 24bit/96kHz까지 전송이 가능하기 때문에 CD 음질의 음원은 손실 없이 전송 가능한 코덱입니다. 전송률로 설명하면 330, 660, 990 kbps를 지원하며 수동으로 이 전송률을 조절할 수 있는 특징이 있습니다. 990 kbps의 전송률을 사용하면 손실이 거의 없이 유선으로 듣는 것과 같은 음악 감상이 가능할 수 있으나 단점은 연결 안정성이 떨어지기 때문에 사람이 많은 곳에서는 끊어짐이 발생할 수 있다고 하네요.

 

내가 사용하는 BT장치 스펙 알고 쓰기

지금까지 많이 봐오긴 했지만 정확하게 무엇을 의미하는지 어떤 차이가 있는지 등 그냥 무심코 넘어갔던 BT와 관련된 여러 가지 용어와 규격에 대해서 알아봤습니다. 대부분의 경우라면 이런 것들 모르고 살아도 BT 사용하는데 아무 문제없습니다. 오히려 복잡해서 귀찮기만 했었죠. 그렇지만 최소의 정보쯤은 알고 있다면 새로운 안목이 생긴다라고 할까요. BT 관련 제품을 살 때 과연 적정한 가격인가, 그리고 똑같이 생겼는데 왜 이렇게 가격차이가 나지?라는 의문이 들 때가 있는데 이제 그 이유를 조금은 이해할 수 있게 되었습니다.

대충 블루투스가 어떤 건지 알게 되었으니 내가 가지고 있는 기기들은 어떤 것들을 지원하는지 좀 찾아봤습니다. 그리고 오디오 코덱에 대해서 재미있는 사실을 발견했습니다.

제가 주로 사용하는 모바일 기기는 아이패드 프로 3세대 모델과 갤럭시 S10e 모델 두 가지이고 이 두가지 기기에서 지원하는 블루투스 오디오 코덱은 다음과 같습니다. 충격적인 게 두 제품 모두 좋아 보이는 코덱들은 모두 지원하지 않는다는 것이었습니다. 모두 최대 지원 스펙은 16bit, 48.0kHz 라고 되어있네요.

출처: https://bluetoothcheck.com/d/samsung-galaxy-s10e/apple-ipad-pro-11

재미있는 건 iPad는 애플 제품인데 AAC 코덱이 빠져있다는 거고 그리고 S10e 같은 경우에는 안드로이드는 LDAC을 다 지원한다고 하더니만 aptX와 SBC만 된다고 합니다. 게다가 aptX 지원이라고 하는데 정말 지원이 되긴 하는 건지 의문이 됩니다. 왜냐하면 아래 그림처럼 개발자 모드에 들어가면 다양한 코덱을 선택할 수 있도록 되어 있습니다. 그런데 설정을 바꾸고 나서 다시 들어가 보면 SBC코덱으로 다시 돌아와 있거든요. 

아무튼 이런 상황에서 고음질의 음악을 듣겠다고 aptX-HD 혹은 LDAC 코덱을 지원한다고 하는 헤드폰이나 이어폰을 사는데 돈을 쓴다면 엉뚱한데 돈을 버리는 꼴이 된다는 거죠. 그리고 최근에 동영상 시청용으로 BT수신기를 하나 장만했는데 동영상을 볼 때는 영상과 소리의 싱크가 중요하다고 해서 aptX-ll을 지원하는 수신기를 샀는데 저에게는 별로 중요하지도 않은 옵션이라는 불편한 사실을 알게 되어 버렸습니다.

언젠가 기회가 되면 다른 코덱들은 얼마나 좋을지 들어나 보고 싶네요.

 

끝!