Software is Eating the World (and Now Car Audio)
소프트웨어가 지배하는 세상 - 카 오디오까지
QNX 어쿠스틱스 매니지먼트 플랫폼 3.0 탑재 SW 기반 오디오

QNX 어쿠스틱 매니지먼트 플랫폼은 자동차 제조업체들이 운전자와 승객들 모두를 위한 차내의 전 음향체험(total sonic experience)을 설계·관리하는 동시에 시스템 비용과 복잡성을 줄일 수 있게 해준다. QNX AMP 3.0은 사전 구성된 상태로 오디오 및 음향 기능 핵심 세트와 함께 제공되어 현재의 가장 발전된 시스템 디자인 요건을 충족시키며, 미래의 도전과제에 대응하기 위한 확장 가능성과 유연성을 갖추고 있다.

글│렌 레이튼(Len Layton), 어쿠스틱스 부문 글로벌 비즈니스 개발 매니저, QNX

자동차 오디오 시스템은 복잡해지고 소비자들의 기대치가 높아져 비용이 상승함에 따라 자동차 오디오의 기준 역시 달라지고 있다. 블랙베리(BlackBerry)의 ‘QNX 어쿠스틱스 매니지먼트 플랫폼 3.0’이 대표하는 고도로 통합된 소프트웨어는 이러한 과제에 대해 새로운 ‘사운드’ 솔루션을 제공한다.

주요 자동차 제조업체는 소비자의 사운드에 대한 의식 - 의식적이든 무의식적이든 - 이 자동차의 안전, 신뢰성 및 품질을 평가하는데 있어 중요한 역할을 한다는 것을 알고 있다. 일부 업체는 음향 시스템에 특히 집중함으로써 브랜드 차별화를 시도하기도 한다.

자동차 업체들이 소비자의 까다로운 음향 품질에 대한 욕구를 맞추고 지속적으로 자동차에 새로운 기능을 추가하고 있는 것은 이에 따라 증가하는 복잡성과 비용을 의미한다. 다양한 제품의 개발 주기를 맞추는 기존 과제와 더불어, 지역마다 다르게 나타나는 소비자 취향을 고려하고 자동차 구매자에게 프리미엄 오디오 옵션(여전히 큰 수익의 원동력)을 제공해야 하는 등의 가격 경쟁력과 관련된 고민은 점점 더 다양해지고 있다.

최근에는 소비자가 고품질의 음향을 경험할 수 있는 모든 관련 기술과 설계 방식, 재료가 마련돼 있지만, 과거에는 차체에 새로운 음향 기능을 추가하려는 경우 별도의 전용 제어장치(Electronic Control Unit, ECU)를 설치해 특정 기능을 관리했다. 이러한 과정의 결과로서 지금의 자동차 내부에는 여러 공급업체로부터 만들어진 수많은 ECU가 상호 연결돼 있으며, 자동차 객실 내 마이크 또는 스피커 등 음향기기와 호환돼 조화로운 음향 공간을 만들어 낸다.

사실 이와 같은 접근 방식은 지금까지는 문제가 없었지만, 기능의 종류와 수가 증가함에 따라 한계에 도달한 상황이다. 동시에 무어의 법칙(Moore’s Law)은 그 어느 때보다 달러 당 더 많은 컴퓨팅 성능을 제공하고 있어 해당 이슈를 해결함에 있어 새로운 시각을 불러일으키고 있다. 이를 바탕으로 자동차 오디오 및 음향을 전체적으로 바라보고 소프트웨어 문제를 해결할 수 있다고 전문가들은 입을 모은다.


카 오디오 사중주
(The Car Audio Quartet)

현대 자동차의 음향 기술은 넓게 4 가지 영역으로 분류할 수 있다.

1. 목소리 인식
2. 파워 트레인 소리(Powertrain Sounds), 소음(Noise) 및 경고(Warnings)
3. 차임(Chimes), 경보(Alerts) 및 인터페이스 사운드(Interface Sounds)
4. 음악(Music), 앱(Apps), 및 미디어(Media)

자동차 제조업체가 고객을 위해 어떻게 차량 내 사운드 환경을 설계하는지 각각의 영역을 자세히 들여다보도록 하자.


스피치와 보이스:
자동차 안에서 (혹은 자동차와) 대화하기

음성인식이 가능한 디지털 어시스턴트를 떠올리면 스마트 스피커나 스마트폰을 떠올리기 십상이지만, 음성인식 소프트웨어가 가장 먼저 적용되었던 것은 다름 아닌 자동차였다. 하지만 일반 대중들에게 널리 이용되리라는 초기 예상과는 반대로 음성인식 엔진이 상대적으로 제한된 임베디드 컴퓨팅 플랫폼에서 오프라인으로 실행돼야 했기 때문에 초기 계획은 실제로 실행되지 못했으며, 결과적으로 성능과 어휘가 제한되는 한계가 있었다. 하지만 그 이후로 기술에 있어 많은 변화가 있었다. 소비자들은 100달러짜리 스마트 스피커에서와 마찬가지로 비싼 새 차에도 같은 성능을 기대하고 있다. 이제 유비쿼터스 스마트폰을 통한 인터넷 연결은 물론 자동차에 직접 인터넷 연결이 가능한 시대다. 이러한 기술의 발달은 자동차 제조업체가 클라우드 기반 음성 서비스를 활용해 음성 지원이 가능한 자동차를 생산할 수 있음을 의미한다.

이러한 기술의 발달에도 불구하고 아직 많은 한계가 남아있다. 일반적인 가정집에서는 시속 200 km/h로 주행할 때와 같은 소음이 발생하지 않는다. 음성인식 서비스뿐 아니라 사람들은 달리는 자동차 안에서 편하게 대화를 하기를 원하며 전화를 걸고 받는 기능을 필요로 한다.


파워트레인, 소음 및 경고:
빠르게 달리고 시끄러워도 편안한 대화를

차가 고속으로 주행할 때 발생하는 소음은 탑승자들끼리의 대화를 방해하곤 한다. 특히 좌석이 세 줄 정도인 SUV의 경우 끝에 앉은 사람들은 거의 맨 앞에 앉은 사람의 이야기를 전혀 들을 수 없다. 운전자가 자신의 말을 전달하기 위해 몸을 틀어 소리치는 행위 또한 상당히 위험할 수 있다. 핸즈프리 전화 시스템이 장착된 차량의 경우 운전자의 목소리를 담을 수 있는 마이크가 설치돼 있으며 이를 통해 목소리가 증폭돼 후방에 설치된 스피커를 통해 뒷좌석에 앉은 사람들에게 전달될 수 있다. 이것이 바로 ICC(In-Car Communication) 기술의 핵심이다.

운전자와 승객들은 차내의 여러 소리의 불협화음 외에도 OEM 업체들이 생산한 여러 제품의 인공적인 소리들도 견뎌내야 한다. 사실 현대의 엔진은 과거와 같은 소음을 내지 않고, 이에 따라 자동차 생산업체들은 10년 이상의 세월 동안 차량의 스피커 시스템을 통해 합성 사운드가 나오게 함으로써 엔진의 소리를 인공적으로 키워 들려주고 있다.

역설적으로, 전기차의 낮은 소음은 앞선 생각을 하는 자동차 업체들에게 보행자들과 자전거 이용자들이 차량의 접근을 알 수 있도록 외부 소음을 증폭시켜야 하는 새로운 과제를 안겨주기도 했다.
끝으로, 내연기관의 연료 경제성이 탁월하게 향상되면서 이를 더 이용하려는 자동차 업체들은 저주파의 “붕” 소리 같은 부작용을 일으킬 수 있는 실린더 비활성화 같은 기술을 도입했는데, 이에 대해서는 스피커 시스템에 “소음방지(anti-noise)” 신호를 작동시키는 능동소음제어(active noise control: ANC) 기술로 대응이 가능하다.

인간-기계 인터페이스:
벨 소리와 비상경보

벨 소리(chimes)나 비상경보는 운전자에게 다가오는 위협 또는 차량의 상태를 알려주기 위해 울리는 신호이다. ADAS와 자율주행 기능의 채택 증가는 자동차 업체들에게 벨 소리와 안전 경보를 안전자에게 더 많은 내용을 알려주는 청각 정보로 재설계할 동기를 부여하고 있다. 예를 들면 벨소리가 보행자의 확인된 위치에 따라 특정 스피커에서 공간화되게(spatialized) 하거나, 차내 소음이 증가하면 도로 소음에 가려지지 않기 위해 벨 소리가 커지도록 하는 식이다. 또는 주차를 지원하기 위해 장애물에 대한 거리가 가까워지면 벨 소리 음이 높아지게 할 수 있다. 벨 소리에 오디오 스트림(audio streams)보다 높은 우선순위를 부여할 수 있고(예: 경보가 울리면 음악 중단), 일부 시스템의 경우 경보가 운전자에게 들릴지 모니터하기 위해 차내 마이크(microphone)를 이용해 벨소리 발생장치의 안전성을 개선시킬 수 있다.


오디오 및 스피커 관리

자동차 오디오 시스템의 기능 중 가장 자주 이용되고 많은 사항이 요구되는 것이 인포테인먼트(infotainment) 기능이다. 차량에 연결된 디바이스와 인터페이스의 수가 늘어나면서 인포테인먼트 미디어 소스들(media sources)은 더욱 다양해지고 있으며, 여기에는 디지털 FM/AM 라디오, 차내 미디어(on-board media), 블루투스, USB, 보조 입력장치(AUX input), DVD, 스트리밍 애플리케이션, 위성 라디오 등이 포함된다.

이 모든 소스의 출력을 관리하는 것은 결코 사소한 임무가 아니다. 실제로 오디오는 여전히 자동차 시장 수익의 주요 원천 중 하나이며 OEM 업체들은 다양한 인구 집단들의 취향에 맞는 기본급, 중급, 고급 오디오 시스템을 비롯한 다양한 선택권을 고객에게 제공하고 싶어 한다. 불행히도 이런 시스템을 상이한 공급업체들이 구축한 레거시 다중 ECU 구조(legacy multi-ECU architecture)에서 제공하는 것은 확장성이 부족할 뿐 아니라 엄청나게 많은 비용이 드는데, 그 이유는 여러 오디오 옵션 패키지들은 각자 처음부터 새로 제작되어야 하는 경우가 많기 때문이다.

또한 새로 개발된 MQA(Master Quality Authenticated) 기술 같은 고음질 오디오 포맷은 음악팬들이 녹음실에서와 동일한 음질을 감상하는 것을 가능하게 하지만, 여기에는 어려운 과제가 도사리고 있다. 30개 이상의 스피커가 갖춰진 일부 차량의 경우 높은 품질을 보장하는 것은 쉬운 일이 아니며, 이를 위해 새로운 접근법이 필요하다.


QNX 어쿠스틱 매니지먼트 플랫폼 3.0

QNX 어쿠스틱 매니지먼트 플랫폼(QNX Acoustics Management Platform(AMP) 3.0 [MC1]은 자동차 제조업체들이 운전자와 승객들 모두를 위한 차내의 전 음향 체험(total sonic experience)을 설계·관리하면서 동시에 시스템 비용과 복잡성을 줄일 수 있게 해준다. QNX AMP 3.0은 사전 구성된 상태로 오디오 및 음향 기능 핵심 세트와 함께 제공되어 현재의 가장 발전된 시스템 디자인 요건을 충족시키며, 미래의 도전과제에 대응하기 위한 확장 가능성과 유연성을 갖추고 있다.

QNX AMP 3.0의 모든 기능들은 QNX의 업계를 선도하는 라이브 AMP(LiveAMP) 튜닝 툴(tuning tool)에 의해 조율되고 구성된다. 라이브 AMP 3.0은 마이크, 실시간 차량 데이터 스트림, 스피커 등에 관한 완전한 개요를 제공함으로써 하나의 장소에서 차량의 음향 체험을 정의하고 제어할 수 있게 한다.

QNX는 또한 수십 년간 수백 가지 OEM 생산 프로그램을 통해 축적된 경험을 기반으로 기본적인 지원과 교육에서부터 완전한 음향 튜닝, 시험, ITU와 업계 표준에 따른 규정 준수 인증에 이르기까지 폭넓은 서비스를 제공한다.

QNX뉴트리노 리얼타임(Neutrino Realtime) OS의 역량을 이용하는 QNX AMP 3.0은 일반용 애플리케이션 프로세서를 통해 실시간 고성능 신호처리를 제공하는 모듈형 저지연성(low-latency) 오디오 구조상에 구축돼 1,000분의 1초에 해당하는 극도로 세밀한 시간 해상도(time resolution)를 실현한다. 자동차 제조업체들은 이제는 더 이상 컴퓨팅 집약적인 음향 신호처리 애플리케이션을 실행하기 위해 독점적인 디지털 신호처리(digital signal processing: DSP) 코어 제품이나 전문 외부 하드웨어에 의존할 필요가 없게 됐다.

뿐만 아니라 QNX AMP 3.0은 시장 선도 제품인 QNX하이퍼바이저(Hypervisor) 2.0을 이용해 가상 환경에서도 실행 가능하다. 이를 통해 리눅스 / 안드로이드 인포테인먼트 게스트 OS들과의 원활한 통합이 가능하고 모든 오디오 기능에 대한 완전한 지원을 받을 수 있다. QNX 어쿠스틱 매니지먼트 플랫폼 3.0은 모듈형의 유연한 시스템으로서 자동차 업체들은 자사의 제품라인이나 각 옵션 패키지에서 필요한 기능들만 골라 활성화시킬 수 있다. 또한 각각의 QNX AMP 3.0 모듈은 독립적인 신호처리 라이브러리(signal processing libraries) 형식으로 구입이 가능해, QNX 뉴트리노 OS나 QNX 하이퍼바이저를 이용할 수 없는 경우 다양한 CPU/DSP와 운영체계에 이식해 사용할 수 있다.