1.사운드 파일

멀티미디어 환경에서 사운드를 재생할 일은 흔하다. MessageBeep 함수로 삑 소리는 쉽게 낼 수 있고 PlaySound 함수를 쓰면 파일이나 메모리의 Wave 파일을 재생할 수 있다. 그러나 고수준 함수는 소리를 내는 기능만 있을 뿐 일부 구간만 재생한다거나 대용량의 스트리밍 사운드는 처리하지 못한다. 소리를 마음대로 다루어 보고 싶다면 저수준 함수도 알아야 한다.

Waveform API는 윈도우가 기본으로 제공하는 사운드 재생 및 녹음 기능이다. 웨이브 사운드만 재생할 수 있으며 CD-ROM이나 미디는 지원하지 않는다. 더 섬세한 사운드 기능은 MCI(Media Control Interface)를 권장하는데 이것도 오래 되기는 마찬가지이며 이후 DirectX로 대체되었다. 하지만 간편성면에서 예전 라이브러리도 아직은 쓸만하다.

먼저 사운드 파일의 구조부터 알아보자. 가장 흔한 사운드 포맷인 MP3나 OGG는 용량이 작은 이점이 있지만 손실 압축 포맷이어서 다루기 어렵다. Wave는 소리를 있는 그대로 저장하는 비압축 포맷이다. PCM(Pulse Code Modulation) 방식으로 시간의 흐름에 따른 음파를 저장해 놓았다. 소리 하나의 높낮이에 대한 정보를 샘플이라고 하며 샘플이 모여 음악이 된다.

Wave는 마이크로소프트와 IBM이 운영체제 차원에서 지원하는 공식적인 사운드 포맷이다. 비압축이어서 단순하며 복잡한 알고리즘을 동원하지 않더라도 어디서나 재생할 수 있다. 압축 포맷인 MP3도 압축을 풀면 결국 Wave의 샘플과 비슷하다. 구조가 간단해 몇 가지 용어만 익히면 내부를 쉽게 이해할 수 있고 입맛대로 다룰 수 있다.

▶ 샘플 비트수 : 음의 높낮이를 표현하는 가지수이다. 8비트이면 256가지의 높낮이를 표현하고 16비트이면 65536 단계로 섬세하게 음을 구분한다. 비트수가 높을수록 음질이 선명하다.

▶ 샘플 레이트 : 초당 몇 개의 샘플이 있는가를 의미한다. 최소 8000개 정도는 있어야 음을 구분할 수 있으며 44100개 정도면 훌륭한 음질을 들려준다.

▶ 채널 수 : 음파 흐름의 개수이다. 1개이면 모노이고 2개이면 좌우 양쪽의 음을 분리해서 출력하는 스테레오이다. 영화 사운드는 앞뒤까지 최대 7개까지 채널을 가지기도 한다.

이 세 요소는 필요에 따라 각각 다르게 설정할 수 있으며 이 값의 조합에 의해 음질이 결정된다. 사운드를 구성하는 각 요소를 그림으로 그려 보자.

각 요소가 높을수록 음질은 좋지만 용량은 비례해서 늘어난다. 비압축 포맷이다 보니 음질과 용량의 관계가 정직해 모노보다 스테레오가 딱 2배 더 크다. 우리가 흔히 듣는 음악 파일은 16비트 2채널 44K 샘플 레이트로 되어 있으며 소위 말하는 CD 음질이다. 1초의 사운드를 저장하는데 44100 * 2 * 2 = 176K의 용량이 필요하며 1M당 6초의 음을 저장한다. 그래서 640M CD 한장의 재생 시간이 대략 1시간 조금 넘는다.

Wave 파일에는 앞부분에 약간의 헤더 정보가 있고 시간의 흐름에 따라 각 채널의 샘플이 교대로 저장된다. 파일의 샘플을 순서대로 읽어 스피커로 보내 주면 음이 재생된다. 사운드를 재생하려면 먼저 출력 장치가 있는지부터 조사해야 한다. 다음 함수는 시스템에 장착되어 있는 출력 장치의 개수를 구한다.

UINT waveOutGetNumDevs(void);

이 함수로 조사한 값이 0이면 사운드 출력 장치가 없다는 뜻이다. 이 상황에서는 사운드를 재생할 수 없으므로 에러 처리해야 한다. 보통은 한 개의 스피커가 달려 있을 것이다. waveInGetNumDevs 함수는 있는데 입력 장치, 구체적으로 마이크의 개수를 조사한다.

Waveform 라이브러리는 입력과 출력을 모두 지원하는데 출력 관련 함수는 waveOut으로 시작하고 입력 관련 함수는 waveIn으로 시작한다. 이 강좌는 출력만 다루므로 주로 waveOut 함수만 알아 본다. 다음 함수는 장치의 능력치를 조사한다.

MMRESULT waveOutGetDevCaps( UINT_PTR uDeviceID, LPWAVEOUTCAPS pwoc, UINT cbwoc);

첫 번째 인수로 장치의 ID나 핸들을 지정한다. 장치의 ID는 0번부터 순서대로 붙이는데 개수가 3이면 ID는 0, 1, 2가 된다. 이미 장치를 열었으면 핸들을 전달한다. WAVE_MAPPER 상수는 현재 선택해 놓은 오디오 장치를 의미한다.

두 번째 인수는 능력치를 리턴할 WAVEOUTCAPS 구조체 포인터며 세번째 인수는 구조체의 크기이다. 크기 인수는 정확한 버전 관리를 위해 전달하는데 대개의 경우 sizeof 연산자로 크기를 지정하면 된다. 장치의 능력치를 구조체의 멤버에 채워준다.

멤버	설명
wMid	제조자 ID
wPid	제품 ID
vDriverVersion	드라이버 버전
szPname	장치의 이름
dwFormats	지원 가능한 포맷의 비트 조합이다. 많이 쓰는 포맷은 다음과 같다. WAVE_FORMAT_1M08 : 11K 8비트 모노 WAVE_FORMAT_2S16 : 22K 16비트 스테레오 WAVE_FORMAT_4S16 : 44K 16비트 스테레오
wChannels	채널 개수이다. 1이면 모노, 2이면 스테레오.
wReserved1	미사용
dwSupport	지원하는 기능에 대한 플래그이다. WAVECAPS_PITCH(0x1) : 피치 컨트롤 지원. 재생 속도를 하드웨어로 조정한다. 지원하는 장비가 드물다. WAVECAPS_PLAYBACKRATE(0x2) : 플레이백 레이트 지원. 샘플을 건너 뛰거나 보간하여 속도를 조절하는 기법이다. WAVECAPS_VOLUME(0x4) : 볼륨 조절 가능 WAVECAPS_LRVOLUME(0x8) : 좌우 볼륨 분리 조절 가능 WAVECAPS_SYNC(0x10) : 동기적인 재생 가능 WAVECAPS_SAMPLEACCURATE(0x20) : 정확한 위치 정보 조사 가능

현재 시스템의 출력 장치와 능력치를 조사해 보자. 비주얼 스튜디오로 콘솔 프로젝트를 생성하고 WaveTest로 이름을 준다. 특별한 설정은 필요 없고 디폴트 그대로 쓰면 된다. 유니코드 문자 집합을 사용해도 별 불편은 없다. 다음 소스를 작성한다.

#include <stdio.h>

#include <windows.h>

#pragma comment(lib, "winmm.lib")

int main()

{

UINT wavenum;

char devname[128];

wavenum = waveOutGetNumDevs();

printf("장치 개수 = %d\n", wavenum);

WAVEOUTCAPS cap;

for (UINT i = 0; i < wavenum; i++) {

waveOutGetDevCaps(i, &cap, sizeof(WAVEOUTCAPS));

WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, cap.szPname, -1, devname, 128, NULL, NULL);

printf("%d번 : %d 채널,지원 포맷=%x,기능=%x,이름=%s\n",

i, cap.wChannels, cap.dwFormats, cap.dwSupport, devname);

}

}

장치 개수 = 3

0번 : 2 채널,지원 포맷=fffff,기능=2e,이름=스피커(Realtek(R) Audio)

1번 : 2 채널,지원 포맷=fffff,기능=2e,이름=UHD HDMI1(NVIDIA High Definitio

2번 : 2 채널,지원 포맷=fffff,기능=2e,이름=LG Ultra HD(NVIDIA High Definit

mmsystem.h 파일을 인클루드해야 하는데 windows.h에 의해 자동으로 포함된다. winmm.lib는 프로젝트 속성창의 링크/입력란에 지정하되 소스에서 #pragma 문으로 링크하면 간편하다. 실행 결과는 시스템마다 다른데 위 결과는 나의 컴퓨터에서 실행한 예이다.

스피커를 2개나 달아 놓고 쓰는 갑부는 설마 없겠지 했는데 내 컴퓨터에 3개나 달려 있다는 것을 처음 알았다. 요즘은 모니터가 스피커 역할을 겸하기도 하는데 진짜 스피커 하나에 듀얼 모니터가 달려 있다. 실제로는 거지지만 나도 모르는 사이에 갑부가 된 기분이다.

모두 2채널 스테레오 스피커이며 표준 포맷은 다 지원한다. 비압축 포맷이면 어떤 것이든 재생할 수 있다. 지원 기능은 0x2e로 조사 되는데 볼륨은 좌우 각각 개별적으로 조절 가능하고 동기 재생이나 피치 조절 기능은 제공하지 않는다.

이후의 예제도 같은 프로젝트에 계속 작성하기로 한다. 콘솔 프로젝트는 소스만 바꾸면 되니 프로젝트를 일일이 만들 필요는 없다. 배포 프로젝트는 한 소스에 여러 예제를 주석으로 묶어 두었다. 실행해 볼 예제의 주석을 풀어 컴파일해 보면 된다.