인텔 고선명 오디오

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. AC'97의 한계와 HD Audio의 등장
- 2.2. 보급 및 발전
3. 특징
4. 구성 요소
- 4.1. 호스트 컨트롤러
- 4.2. 코덱
5. 운영체제 지원
6. 전면 패널 커넥터
7. 한계
참조

1. 개요

인텔 고선명 오디오(High Definition Audio, HD Audio)는 인텔이 개발한 오디오 규격으로, 2004년 ICH6 칩셋에 처음 탑재되었다. HD Audio는 AC'97에 비해 최대 15개의 입력 및 출력 스트림, 스트림당 최대 16개의 PCM 오디오 채널, 최대 192kHz 샘플링 주파수 및 32비트 양자화 비트 수를 지원하여 향상된 음질과 기능을 제공한다. HD Audio는 윈도우, macOS, 리눅스 등 다양한 운영체제에서 지원되며, 호스트 컨트롤러, 코덱, 전면 패널 커넥터 등의 구성 요소를 갖는다.

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인텔 고선명 오디오
개요
"HD 오디오 로고"
종류	사운드 카드 규격
개발사	인텔
발표일	2004년
이전 규격	AC'97
기술 사양
샘플 속도	96 kHz 또는 192 kHz
비트 심도	16비트, 20비트, 24비트, 32비트
채널 수	2채널에서 16채널
특징
지원 기능	플러그 앤 플레이 오디오 장치 열거 및 잭 감지 다중 스트리밍 채널 재할당
버스 인터페이스	PCI, PCI Express
코덱 종류	ALC880 ALC882 ALC883 ALC885 ALC888 ALC889 ALC892 ALC898 ALC1150 ALC1200 ALC1220 VIA VT1708 VIA VT1708S VIA VT1718S VIA VT1720 VIA VT1812S

2. 역사

인텔이 개발한 인텔 고선명 오디오(HD Audio)는 1996년에 제정된 AC'97의 후속 규격이다. AC'97은 널리 보급되었지만, 서라운드 시스템을 위한 다채널 디지털 오디오나 높은 비트 전송률 음원 콘텐츠 대응 등 규격 자체에 한계가 있었다. HD Audio는 이러한 한계를 극복하고 PC의 멀티미디어 용도에 부합하도록 설계되었다.

HD Audio는 AC'97과 마찬가지로 논리 컨트롤러와 아날로그 코덱을 분리하는 구조를 채택했지만, 아날로그 코덱 칩은 AC'97과 전기적 호환성이 없으며^[12], 프론트 오디오 잭용 핀 헤더 배열도 호환되지 않는다. 다만, 일부 마더보드 제조사들은 과도기적으로 핀 할당을 HD Audio와 AC'97로 설정하여 구분하는 설계를 채택하기도 했다.

HD Audio는 규격상 고음질 데이터를 처리할 수 있지만, 실제 음질은 인쇄 회로 기판 패턴이나 부품의 하드웨어 실장에 크게 영향을 받는다. 예를 들어, 저가형 온보드 실장의 경우 저주파 아날로그 오디오 회로와 고속·고주파 디지털 회로 간의 전기적 회로 분리가 불충분해질 수 있다. HD Audio는 스테레오 샘플링 주파수 192kHz, 양자화 비트 수 32bit까지의 데이터 스트림(리니어 PCM, float32, AC3)을 지원하지만^[13], 모든 HD Audio 대응 기기가 이러한 스트림을 처리할 수 있는 것은 아니다.

HD Audio는 2004년 인텔의 I/O 컨트롤러 허브 ICH6에 탑재되어 처음 등장했으며, 이후 탑재 제품이 증가하여 2006년경에는 AC'97을 거의 대체하였다.

2. 1. AC'97의 한계와 HD Audio의 등장

1996년에 제정된 AC'97은 단기간에 널리 보급되어 PC 사운드 기능의 주류가 되었다. 그러나 AC'97은 그 규격상, 서라운드 시스템용 다채널 디지털 오디오나 더 높은 비트 전송률의 음원 콘텐츠에 대한 대응 등 규격 자체에 한계가 있어, 확대되는 PC의 멀티미디어 용도에 대응할 수 없었다. 그 때문에 AC'97의 후속 규격으로 High Definition Audio (HD Audio)가 인텔에 의해 제정되었다. 기존 AC'97과 마찬가지로 논리 컨트롤러와 아날로그 코덱을 분리하는 구조를 채택하고 있지만, 아날로그 신호의 입출력을 담당하는 아날로그 코덱 칩은 AC'97의 것과 외관상 매우 유사하지만 전기적인 호환성은 없으며^[12], 시스템 기판에 탑재되는 프론트 오디오 잭용 핀 헤더의 배열도 AC'97과는 호환성을 고려하지 않았다. 다만 마더보드 제조사에서는 마더보드의 프론트 사운드 입출력 단자 블록을 물리적으로 동일하게 하고, 그 핀 할당을 HD Audio와 AC'97으로 설정하여 구분하는 설계를 과도기적으로 채택했다.

HD Audio는 규격상 AC'97을 압도하는 본격 오디오 기기에도 필적하는 고음질 데이터를 처리할 수 있는 스펙을 가지고 있지만, 실제 음질에는 인쇄 회로 기판의 패턴이나 각종 부품의 하드웨어 실장이 크게 영향을 미친다. 예를 들어, 저비용으로 제작된 온보드 실장이라면, 저주파 아날로그 오디오 회로와 고속·고주파 디지털 회로와의 전기적 회로 분리가 불충분해지기 쉽다. HD Audio는 규격상의 상한값으로 스테레오 샘플링 주파수는 192kHz까지, 양자화 비트 수는 32bit의 데이터 스트림(리니어 PCM·float32·AC3)까지 대응하고 있다^[13]는 점은, 모든 HD Audio 대응 기기가 이러한 스트림을 처리할 수 있다는 것을 의미하는 것은 아니라는 점에 주의할 필요가 있다.

2. 2. 보급 및 발전

HD 오디오는 2004년에 발표된 인텔사의 I/O 컨트롤러 허브 '''ICH6'''에 탑재되어 등장했다. 이후 탑재 제품이 증가하여 2006년경에는 거의 AC'97을 대체하는 데 성공했다.

3. 특징

인텔 고선명 오디오(HD Audio)는 다음과 같은 기능을 제공한다.^[2]

최대 15개의 입력 스트림과 15개의 출력 스트림을 지원한다.
스트림당 최대 16개의 PCM 오디오 채널을 지원한다.
8–32비트 샘플 해상도를 지원한다.
6–192 kHz 샘플 속도를 지원한다.
오디오 코덱 (예: ADC, DAC), 모뎀 코덱, 공급업체 정의 코덱을 지원한다.
오디오 잭 감지 및 재할당 기능을 제공한다.

일반적인 마더보드는 7.1 서라운드 사운드를 지원하는 8개 출력 채널과 4개의 입력 채널(후면 및 전면 패널 마이크 입력, 후면 패널 스테레오 라인 입력)을 갖추고 있다. 더 많은 오디오 입출력이 필요한 사용자는 사운드 카드나 외부 오디오 인터페이스를 선택하기도 한다.

3. 1. 음질

인텔 고선명 오디오(HD Audio)는 최대 192kHz 샘플링 주파수와 32비트 양자화 비트 수를 지원하여 고음질 오디오 처리가 가능하다.^[13] 이는 이전 규격인 AC'97의 최대 96kHz/20bit에 비해 크게 향상된 수치이다. 또한 스테레오뿐만 아니라 최대 8채널(7.1 서라운드) 오디오를 지원하여 몰입감 있는 사운드를 제공한다.^[2] (AC'97은 최대 6채널 지원).

HD Audio는 규격상 고음질 데이터를 처리할 수 있지만, 실제 음질은 인쇄 회로 기판의 패턴이나 부품의 하드웨어 실장에 크게 영향을 받는다. 저가형 온보드 실장의 경우, 저주파 아날로그 오디오 회로와 고속, 고주파 디지털 회로 간의 전기적 회로 분리가 불충분하여 노이즈가 발생하기 쉽다. 예를 들어, 헤드폰 잭에서 "윙"하는 험 노이즈가 발생하는 것은 전형적인 오디오 회로와 기타 회로 간의 디커플링 불량 때문이다.^[14] 설계가 나쁜 경우 CPU나 하드 디스크 등의 동작에 따라 전원에 특징적인 노이즈가 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다.

HD Audio는 스테레오 샘플링 주파수는 최대 192kHz, 양자화 비트 수는 최대 32bit의 데이터 스트림(리니어 PCM, float32, AC3 등)까지 지원하지만,^[13] 모든 HD Audio 대응 기기가 이러한 스트림을 처리할 수 있는 것은 아니다.

3. 2. 기능

인텔 고선명 오디오는 다음과 같은 기능을 제공한다.^[2]

최대 15개의 입력 스트림과 15개의 출력 스트림을 동시에 처리할 수 있어 여러 오디오 장치를 동시에 사용할 수 있다.
스트림당 최대 16개의 PCM 오디오 채널을 지원한다.
8–32비트 샘플 해상도를 지원한다.
6–192 kHz 샘플 속도를 지원한다.
오디오 코덱 (예: ADC, DAC), 모뎀 코덱, 공급업체 정의 코덱을 지원한다.
오디오 잭 감지 및 재할당 기능을 통해 연결된 장치를 자동으로 인식하고 설정을 변경할 수 있다. (AC'97은 수동 설정이 필요하다.)
어레이 마이크를 사용한 다중 채널 동시 입력을 지원하여 화상 회의 등에서 음질을 개선할 수 있다.

일반적인 마더보드는 8개 이상의 내장 출력 채널(7.1 서라운드 사운드)과 4개의 입력 채널(후면 및 전면 패널 마이크 입력, 후면 패널 스테레오 라인 입력)을 가지지 않는다. 더 많은 오디오 입출력이 필요한 사용자는 일반적으로 사운드 카드나 외부 오디오 인터페이스를 사용한다.

3. 3. 하드웨어

인텔 고선명 오디오는 초당 48 Mbit/s 대역의 전용 버스를 사용하여 아날로그 코덱과 로직 컨트롤러를 연결한다.^[2] 이를 통해 데이터 전송 속도가 향상되었다. 또한, 하드웨어 호환성이 개선되어 다양한 제조사의 코덱 칩을 사용할 수 있게 되었다.^[2]

4. 구성 요소

AC'97과 마찬가지로 HD 오디오는 소프트웨어 아키텍처, 링크 프레임 형식, 프로그래밍 인터페이스를 정의하여 장치 드라이버 역할을 한다. HD 오디오는 PCI 버스 하드웨어의 호스트 컨트롤러와 컴퓨터 소프트웨어에서 사용되는 코덱을 연결한다.^[7]

HD 오디오 시스템은 다음 구성 요소를 가진다.

오디오 코덱: 오디오 신호 처리를 담당하는 코덱은 아날로그-디지털 변환(ADC), 디지털-아날로그 변환(DAC) 등의 기능을 수행한다.^[7] 코덱은 리얼텍, 코넥산트, IDT, VIA, 아날로그 디바이스, 시러스 로직 등 다양한 제조사에서 제공한다.^[8]^[9]

4. 1. 호스트 컨트롤러

AC'97과 마찬가지로, HD 오디오는 아키텍처, 링크 프레임 형식, 프로그래밍 인터페이스를 정의하여 장치 드라이버 역할을 한다. HD 오디오는 PCI 버스 하드웨어의 호스트 컨트롤러와 컴퓨터 소프트웨어에서 사용되는 코덱을 연결한다.^[7] 엔비디아(Nvidia), VIA, AMD 등 타사 공급업체에서 호스트 컨트롤러(칩셋) 구성을 제공하며,^[7] 리얼텍(Realtek), 코넥산트(Conexant), IDT, VIA, 시그마텔(SigmaTel), 아날로그 디바이스(Analog Devices), C-미디어(C-Media), 시러스 로직(Cirrus Logic) 등 타사 공급업체에서 코덱을 제공한다.^[8]^[9]

4. 2. 코덱

코덱은 아날로그-디지털 변환(ADC), 디지털-아날로그 변환(DAC) 등 오디오 신호 처리를 담당한다.^[7] 코덱은 리얼텍, 코넥산트, IDT, VIA, 아날로그 디바이스, 시러스 로직 등 다양한 제조사에서 제공한다.^[8]^[9] AMD의 TRX40 칩셋은 HD 오디오 인터페이스 대신 리얼텍 ALC1220 칩을 사용하며, HD 오디오 코덱 통합을 위해서는 별도의 USB 또는 PCIe 오디오 장치가 필요했다.^[10]

5. 운영체제 지원

윈도우 XP 서비스 팩 3 업데이트와 그 이후의 모든 윈도우 버전(비스타 이후)은 HD 오디오 사양에 맞춰 제작된 오디오 장치를 지원하는 범용 오디오 아키텍처(UAA) 클래스 드라이버를 포함했다.^[3] 윈도우 2000, 서버 2003, XP 서비스 팩 1/2용 소급 UAA 드라이버도 제작되었다.^[3] macOS는 AppleHDA 드라이버를 통해 인텔 HD 오디오를 지원한다. 리눅스, OpenSolaris,^[4] FreeBSD,^[5] 및 OpenBSD도 HD 오디오를 지원한다.^[6]

6. 전면 패널 커넥터

컴퓨터 마더보드는 마이크와 헤드폰 신호를 컴퓨터 전면 패널로 연결하는 커넥터를 제공한다. 인텔은 이 연결에 대한 일반적인 사양을 제공하지만, AC'97과 HD 오디오 헤더는 서로 다른 신호 할당을 사용한다.^[11]

AC'97 및 HD 오디오 커넥터의 핀 할당은 다음과 같다.^[11]

핀	AC'97		HD 오디오(HDA)
핀	신호	설명	신호	설명
1	MIC		PORT 1L	오디오, 왼쪽, 포트 1
2	AUD_GND	접지	GND	접지
3	MIC BIAS		PORT 1R	오디오, 오른쪽, 포트 1
4	AUD_GND	접지	PRESENCE#	HDA 동글/커넥터 감지, 액티브 로우
5	FP_OUT_R	오디오 출력, 오른쪽, 출력(헤드폰 레벨 가능), 전면 패널	PORT 2R	오디오, 오른쪽, 포트 2
6	FP_RETURN_R	오디오, 오른쪽, 반환(잭이 연결되지 않은 경우), 전면 패널	SENSE1_RETURN	포트 1 잭 감지
7	AUD_5V	전원, +5 V	SENSE_SEND	잭 감지 감지, 저항 멀티플렉스
8	KEY		KEY
9	FP_OUT_L	오디오 출력, 왼쪽, 출력(헤드폰 레벨 가능), 전면 패널	PORT 2L	오디오, 왼쪽, 포트 2
10	FP_RETURN_L	오디오, 왼쪽, 반환(잭이 연결되지 않은 경우), 전면 패널	SENSE2_RETURN	포트 2 잭 감지

HD 오디오 3.5mm 서브미니어처 오디오 잭은 AC'97 규격 및 일반 오디오 장비에 사용되는 커넥터와 다르다. AC'97은 일반적인 3.5mm 오디오 잭을 사용하며, 접지, 스테레오 신호, 반환 신호를 위한 핀이 있다.^[11] 플러그가 연결되지 않으면 스테레오 신호가 반환 핀에 연결되고, 플러그가 삽입되면 스테레오 신호는 플러그의 해당 채널에 접촉하고 잭의 반환 핀에서 분리된다. HD 오디오 3.5mm 잭에는 반환 오디오 신호가 없으며, 대신 잭에 플러그가 있는지 감지하는 절연 스위치가 있다.^[11]

AC'97 설계에서 오디오 출력은 기본적으로 잭으로 전송된다. 헤드폰이 감지되면 스피커의 반환 신호 핀이 분리되어 헤드폰으로 오디오가 전송된다. HD 오디오 설계에서는 플러그가 삽입되지 않은 경우 코덱이 오디오를 직접 스피커로 보내고, 플러그가 삽입되면 잭 내부의 절연 스위치가 마더보드에 알려 코덱이 오디오를 헤드폰으로 보낸다. HD 오디오는 오디오 동글의 존재를 감지할 수 있다. 10kΩ 풀업 저항이 4번 핀에 연결되고, HDA 동글이 연결되면 1kΩ 저항으로 4번 핀을 접지로 당긴다. 마더보드는 4번 핀의 논리 레벨을 검사하여 동글 연결 여부를 확인한다.^[11]

인텔은 HDA 마더보드와 함께 HDA 동글을 사용해야 한다고 경고한다.^[11] AC'97 잭은 SENSE 라인 연결을 지원할 수 없어 전면 패널 잭 감지 및 재할당 기능이 손실되기 때문이다.

서로 다른 신호 할당은 AC'97 전면 패널 동글을 HDA 마더보드와 함께 사용하거나 그 반대로 사용하는 경우 문제를 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 일부 마더보드는 BIOS에서 HDA와 AC'97 전면 패널 간의 선택을 허용한다.

7. 한계

AC'97 표준과 마찬가지로, HD 오디오는 헤드폰 잭에 부착된 미디어 버튼(예: 재생/일시 정지, 다음, 이전, 볼륨 높이기, 볼륨 낮추기)에 대한 처리기를 지정하지 않는다.

HD Audio는 규격상 고음질 데이터를 처리할 수 있지만, 실제 음질은 인쇄 회로 기판의 패턴, 부품 실장, 노이즈 차폐, 전원 공급 등에 따라 달라질 수 있다. 저가형 온보드 구현의 경우, 저주파 아날로그 오디오 회로와 고속·고주파 디지털 회로와의 전기적 회로 분리가 부족하여 노이즈가 발생하기 쉽다.^[14]^[15]

참조

_[1] 웹사이트 Intel completes hi-def audio spec https://www.theregis[...] 2004-04-16
_[2] 웹사이트 High Definition Audio Specification 1.0a http://www.intel.com[...] Intel Corporation
_[3] 웹사이트 Universal Audio Architecture (UAA) High Definition Audio class driver version 1.0a available for Windows XP, Windows Server 2003, and Windows 2000 http://support.micro[...] 2022-09-19
_[4] 웹사이트 Open Sound System at OpenSolaris.org http://www.opensolar[...] OpenSolaris 2022-09-19
_[5] 웹사이트 Intel High Definition Audio bridge device driver http://man.freebsd.o[...] FreeBSD 2012-01-25
_[6] 웹사이트 Azalia — Generic High Definition Audio device https://man.openbsd.[...] OpenBSD 2012-03-15
_[7] 웹사이트 AMD SB600 Product Information Page https://www.amd.com/[...] 2022-09-19
_[8] 웹사이트 ALC888 {{!}} 7.1+2 Channel High Definition Audio Codec http://www.realtek.c[...] Realtek 2022-09-22
_[9] 웹사이트 Conexant - PC HD-Audio http://www.conexant.[...] Conexant 2022-09-22
_[10] 웹사이트 The AMD TRX40 Motherboard Overview: 12 New Motherboards Analyzed https://www.anandtec[...] 2019-11-28
_[11] 웹사이트 Front Panel I/O Connectivity Design Guide http://www.formfacto[...] 2005-02
_[12] 웹사이트 Intelの新規格「HD Audio」を検証する〜前編：対応マザーボードを使って環境を構築〜 https://av.watch.imp[...] インプレス 2004-09-06
_[13] 서적 High Definition Audio Specification https://www.intel.co[...] インテル 2010-06-17
_[14] 웹사이트 「パソコンの音が悪い」は当たり前? オーディオ出力性能を数値で比較 https://av.watch.imp[...] インプレス 2019-02-04
_[15] 웹사이트 ノイズ対策基礎講座【第1部】第3章ノイズ問題を複雑にする要因 https://www.murata.c[...] 村田製作所
_[16] 문서 http://download.intel.com/standards/hdaudio/pdf/HDAudio_03.pdf http://download.inte[...]

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