CD-DA 편집하기

[[파일:CDDAlogo.svg|오른쪽|300px]][[분류:광 디스크]]
CD-DA (Compact Disk Digital Audio)는 [[컴팩트 디스크|CD]]를 사용하여 음원을 담는 규격이다. CD-DA는 1980년에 발표된 CD의 최초 표준 규격으로서, 이후 정립된 레인보우 북 규격으로는 "레드 북"에 해당한다. 당시 주로 사용되던 [[LP]]를 대체하고 디지털 [[음원]]을 담기 위해서 설계되었으며 순차 재생을 기본으로 설계되었다.

== 역사 ==
1948년에 [[LP]]가 발표된 이래 음원 시장은 LP와 [[카세트 테이프]]와 같은 아날로그 음원 위주로 운영되었다. 하지만 아날로그 매체는 시간이 지나서 열화되거나, 원판과 복제판의 무결성을 보장할 수 없고 재생 중에 지속적으로 손상되는 문제가 있었고 트랜지스터 [[앰프]]의 발전 등 오디오 기술의 발달로 인해 규격의 한계를 맞이하게 되었다. 따라서 시간이 지나거나 복제본을 제작할 때 무결성을 유지할 수 있는 새로운 음원 저장 방식이 필요했다.

이에 소니와 필립스는 공동으로 신규 규격을 개발하였고, 1979년에 AES에서 시연하였으며 1980년에 규격을 발표하고 1981년에 상용화하게 되었다. 최초의 CD 음반은 베를린 필하모닉이 연주하고 카라얀이 지휘한 알프스 교향곡이고 [[ABBA]]와 같은 대중음악 음반이 CD로 발매됨으로서 활발히 보급되었다.

한국에서는 1986년에 필립스와의 기술 제휴를 통해 SKC가 CD를 생산하기 시작하였으고 세계적으로는 CD가 등장한 후 활발히 LP를 대체하였으나 한국에서는 CD 플레이어와 같은 인프라의 보급과 비싼 음반 가격으로 [http://www.busan.com/view/busan/view.php?code=19940219000136 90년대 초중반이 될때까지 LP와 카세트 테이프 위주로 음반시장이 형성되었으나], 90년대 중반 이후에는 CD로 대체되기 시작하여 2000년대 후반에 이르러서는 카세트 테이프를 대체하였다.

CD는 발표된 이후 소니와 필립스의 특허로 보호되고 있었기 때문에 CD 플레이어 제조사나 음반 제조사는 특허 사용료를 지불해야 했고, [https://www.etnews.com/200303060080?m=1 관련한 분쟁도 있었다.] 하지만 90년대 말에 이르러서는 상당수의 특허가 만료되었고 2000년대 초중반이 되면 대부분의 특허가 만료되었다.

소니와 필립스는 특허수익의 확보를 위해 이후 포맷인 [[SACD]]를 개발하였으나 SACD는 [[DRM]]을 위한 각종 제약과 비싼 플레이어와 음반 가격으로 인해 매니아층에만 이용이 한정되는 등 보급에 실패하였다.

== 기술적 상세 ==

=== 음원 ===
CD-DA는 PCM으로 인코딩된 2채널 스테레오의 44.1khz의 샘플링 레이트를 가진 16비트 음원을 저장한다. 이론상 22.05khz까지의 가청 주파수를 모두 담을 수 있으며, 96db의 [[다이나믹 레인지]]를 확보할 수 있다. 

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=== 기록 구조 ===

CD는 크게 프레임과 서브프레임으로 나눌 수 있다. (물론 우리는 트랙을 가장 많이 생각하게 될 테지만 말이다.) 우선 가장 큰 단위는 프레임이다. 1프레임은 1/75초 분량의 오디오 데이터가 들어있다. 그리고 우선은 오류를 확인할 수 있는 가장 큰 단위라고 생각해도 무방하다. 한 프레임이 오류를 가지고 있어서 알아볼 수 없으면 우리는 1/75초 분량의 데이터를 잃게 되는 것이다. 누가 못으로 CD를 긁었거나 해서 손상이 생겼다면 우리는 N개의 1/75초를 잃게 되는 셈이라고 봐도 무방하다.

프레임은 우리가 생각하는 그 의미 그대로를 가지고 있다. 동영상을 재생하거나 할 때 타임코드를 보면 대충 몇분 몇초 몇프레임이라고 나와 있는데, 그 프레임과 비슷한 느낌으로 생각하면 된다. 다만 영화가 24프레임인 반면 음악 CD는 75프레임을 가지고 있다고 생각하면 편할 것이다. 그리고 프레임은 여러 서브프레임으로 나누어져 있는데, (어떤 글에는 프레임을 섹터, 서브프레임을 프레임이라고 부르는데 이것도 맞는 말이다) 대충 98개로 나눠져 있다. 여기서 1초를 재생하려면 이런 프레임이 1176개가 필요하다.

이 서브프레임은 대부분이 헤더와 오류 정정 데이터들로 이루어져 있어 실제 오디오 데이터는 영역의 3분의 1 정도에 불과하다. (그리고 이것도 부족하다고 하는 게 현실이긴 하다) 한 서브프레임에서 동기화와 기타 정보 표시를 위한 헤더를 제거하고 보면 크게 네 부분으로 나누어지는데 대충 오디오 덩어리 1, 오류 정정 1, 오디오 덩어리 2, 오류 정정 2 정도로 부르자. (당연히 얘내들에는 제대로 된 이름이 있기는 하다) 그리고 오디오 덩어리 하나는 12바이트로 이루어져 있다. CD는 16비트의 오디오 신호를 저장하므로 12바이트면 6개의 데이터를 기록할 수 있고, 이게 두 개 있으니 12개의 데이터를 기록할 수 있다. (그리고 1초를 재생하기 위해서는 이 데이터가 88200개 필요하다.) 그리고 이 24바이트짜리 덩어리 두개는 24개의 8비트 단위의 것으로 나눠지고 우리는 이걸 “심볼”이라고 부른다. (뒤의 오류정정에서 이걸 써먹는다.)

그리고 이 서브프레임은 각 프레임마다 시간순으로 배열되지 않고 적절히 나눠서 배치되어 있다. 이걸 인터리빙이라고 하는데 이렇게 되면 CD가 아주 미세하게 손상되었거나, CD 플레이어의 픽업이 잠깐 정신이 나가서 잘못 읽었거나 하는 경우에 연속적으로 데이터가 다 터져나가는 것을 예방한다. CD 플레이어는 이 프레임을 읽은 다음에 데이터를 읽어서 오류가 있는지를 확인하고 오디오 데이터를 추출해서 시간순으로 배열한 후 조립해서 재생하는 것이다. (당연히 CD플레이어의 재생 버퍼에는 이렇게 조립된 데이터들이 들어갈 것이다.)

하지만 많은 사람들이 분산처리되어 있다고 해서 CD의 모든 영역에 이리저리 나눠져 있는 걸로 오해하기 쉬운데, 이렇게 되면 재생을 위해서는 CD 영역의 전체를 읽어온 후에 재생해야 하기 때문에 재생기의 메모리가 터져나갈 것이다. CD의 각종 데이터를 합쳐놓으면 크기가 2GB가 넘어가기 때문에 이걸 메모리에 올린 다음 조립하는 것은 우선적으로는 메모리 부족을 일으키고, 한번 재생하기 위해서는 CD를 먼저 다 읽어야 하기 때문에 불편이 하늘을 치솟을 게 분명하다. 따라서 인터리빙은 프레임 단위로 이루어진다. (그래서 프레임 단위로 탐색이 가능한 것이다.) 그래서 짤없이 못을 긁는다던가 하는 손상이 발생하면 연속된 영역의 데이터가 터져나간다 (…) 그래도 이걸 도입했기 때문에 CD는 2.5mm정도의 연속된 손상까지를 커버할 수 있다고 한다.

그럼 여기까지 왔으니 이게 리핑에 무슨 의미가 있는지를 알아야 하지 않겠는가. 앞서 말한 CD의 데이터를 분산해서 저장하고 오류 정정을 위해서 구성하는 알고리즘을 CIRC라고 부른다. 정확히 말하면 CD가 CIRC를 채택한 것이다. 그래서 CIRC를 해독하는 과정에서는 C1 단계와 C2 단계로 나눠지는데 C1 단계는 각 서브프레임을 해독하는 부분이고 C2 디코더는 프레임을 해독하는 부분이라고 생각해도 아주 대충은 무방하다. 흔히 C1 오류는 고칠 수 있지만 C2 오류는 고칠 수 없다고 말하는 게 C2 단계 프레임을 담당하는 부분이라서 그런 것이다.
CD의 데이터 오류

CD를 추출하는데 각종 시간축상의 오류(지터, 오프셋 등)을 제외하고 보면 C1 오류와 C2 오류로 나눌 수 있을 것이다. 앞서 말했듯이 C1 오류는 서브프레임의 오류이다. 각 서브프레임의 데이터가 손상되어서 읽을 수 없거나, 데이터 검산값이 맞지 않고, 이걸 스스로 (수학적인 과정을 통해) 복구할 수 없으면 C1오류를 내뱉는다. 여기서 ODD는 대충 E11 혹은 E21, E31이라고 하는 에러 코드를 뱉어내기 때문에 당연히 플레이어나 PC는 이를 감지할 수 있다. (E11은 서브프레임별로 한개의 심볼이, E21은 두개의 심볼이 망가졌다는 의미이다. 그리고 E31은 세개 이상의 심볼이 망가져서 수학적으로 복구할 수 없다는 말이다.) 그러면 당연히 각 서브프레임별로 데이터가 나눠져서 프레임 안에 기록되어 있기 때문에 플레이어는 프레임 단위의 데이터를 사용해서 이를 복구하려는 시도를 한다. 실례로 C1 오류는 생각보다 많이 일어나지만 대부분은 C2 단계에서 복구된다. 서브프레임은 아주 미세한 수준의 공간에서 발생하는 오류이기 때문에 이를 해결할 수 없으면 CD는 진작에 LP를 넘지 못하고 죽어버렸을 것이다.

C2 단계에서는 서브프레임들을 맞춰서 다시 심볼들을 검사해본다. 여기서 좀 문제가 생기는데 데이터가 분산되어서 저장되었기 때문에 하나의 C1 단계에서 복구할 수 없었던 심볼은 최대 28개까지의 심볼 오류를 유발할 수 있기 때문에 C1 단계에서 복구되지 못한 게 아다리가 잘못 맞으면 짤없이 C2 오류를 유발할 수 있다는 것이다. 하지만 C2 단계는 꽤나 유능해서 최대 4개까지의 심볼을 복구할 수 있다. 하지만 제조사에 따라서 2개까지만 복구 가능한 경우도 있기 때문에 이것도 C1과 같이 2개까지의 오류를 복구할 수 있다고 생각하자.

C2에서는 E12, E22, E32 에러 코드를 뱉는데, C1과 같이 각각 하나, 둘, 세개 이상의 심볼이 망가졌다는 의미이다. 여기서 E32라고 부르는게 우리가 흔히 공포의 대상으로 삼는 C2 에러이다. ODD가 “미안, 더 이상은 힘들어” 하고 포기해버리는 것이다. 여기서부터는 수학적으로 원본을 복구할 수 없기 때문에 묵음처리하거나, 앞뒤 데이터를 가지고 어떻게든 보간해야 하는 상황에 놓인 것이다. 여기서부터는 제조사의 노하우이기 때문에 최대한 비슷하게 만들 수도 있고, 개차반으로 만들 수도 있다. 리핑이 잘못되었을 때 음질이 망가졌다는 이야기는 ODD 혹은 리핑 프로그램이 C2 에러를 적당하게 숨기려다가 이상하게 만들어버린 것이다. (그리고 C2 에러가 사람이 감지할 수 있을만큼 자주 발생했다는 의미이기도 하다.)
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