영상 스트리밍에서 사용되는 핵심 개념인 ‘스트리밍’과 ‘버퍼링’을 음성합성 서비스에 대입했을 때 어떤 이점을 얻을 수 있는지, 그리고 음성합성 기능을 연동하는 상황에서 어떤 방식으로 비용을 절감할 수 있는지를 살펴본다.

• 음성합성 서비스 등 미디어 리소스를 서빙하는 서비스의 특징
  미디어를 제공하는 서비스는 사용량이 증가할수록 데이터 전송량이 기하급수적으로 늘어난다. 영상 스트리밍에 비해 음성합성 서비스는 전송해야 하는 데이터 양이 상대적으로 적을 수 있지만, 서버 측에서 음성합성을 위한 컴퓨팅 리소스를 계속 소모해야 한다는 점이 문제다.

• 컴퓨팅 자원의 한계
  대량의 동시 요청이 발생하면 음성합성 엔진이 처리해야 할 합성 작업이 한꺼번에 몰리게 된다. 이때 서버의 CPU나 GPU 같은 컴퓨팅 리소스가 급격히 소모되면서 서비스 품질이 떨어질 우려가 있다.

• 음성합성에도 스트리밍 전략이 필요한 이유
  이를 극복하기 위해서는 영상 스트리밍처럼 음성합성 결과를 조금씩 끊어서 전송하고, 사용자 역시 필요한 부분만 요청해 사용하는 전략이 필요하다. 이렇게 하면 제공자(서버)와 사용자를 비롯한 최종 고객까지 모두 전송 비용과 컴퓨팅 리소스 사용량을 줄일 수 있다.

음성합성 스트리밍을 논하기 전에, 먼저 영상 스트리밍 서비스에서 대표적으로 사용되는 비용 절감 전략을 살펴본다.

1. 영상 압축
   • 목표: 동일한 영상을 전송하더라도 데이터 전송량을 최소화하고, 전송 속도를 높이기 위함이다.
   • 방법: 다양한 코덱을 활용해 최대한 원본에 가까운 품질을 유지하면서도 용량을 줄이는 방식이다.

2. 스트리밍과 버퍼링
   • 스트리밍: 모든 데이터를 한 번에 전송하지 않고, 사용자가 재생하고 있는 타임라인에 맞춰 필요한 양만 조금씩 전송하는 방식이다.
   • 버퍼링: 재생이 끊기지 않도록 미리 데이터를 일부 받아놓는 개념이다.
     • 재생 시점보다 뒤쪽 구간까지 회색 재생 바(버퍼)가 나타나는데, 이는 이미 데이터를 수신해놓았다는 의미다.
     • 사용자가 끝까지 보지 않는 부분에 대해서는 서버가 전송하지 않아도 되므로 비용이 줄어든다.

예를 들어, 유튜브를 시청할 때 처음부터 끝까지 전체 영상을 모두 다운로드받지 않아도 중간에 끊김 없이 볼 수 있는 것은 이러한 스트리밍과 버퍼링 기법 덕분이다.

영상 스트리밍의 개념을 음성합성 서비스에 접목했을 때 어떠한 이점이 있는지 살펴본다.

1. 순차적인 청취 패턴
   • 사용자가 음성합성 결과를 들을 때, 일반적으로 텍스트 흐름에 따라 순서대로 청취한다.
   • 긴 텍스트라면 합성음도 길어지는데, 모든 합성음을 서버에서 한꺼번에 생성하고 전송하기에는 비용(컴퓨팅+전송)이 커진다.

2. 스트리밍 방식 도입
   • 음성합성이 시작되면, 생성된 첫 번째 부분(버퍼)을 즉시 클라이언트로 전송한다.
   • 클라이언트는 도착 즉시 재생을 시작할 수 있어 사용자 경험이 크게 향상된다.
   • 서버 측에서는 “모든 합성음을 한 번에 생성”하는 대신, “음성합성 → 전송 → (재생 중) 추가 합성”의 순서를 반복한다.

3. 버퍼링까지 고려하기
   • 단순 스트리밍만으로도 사용자 경험은 나아지지만, 서버는 여전히 전체 합성음을 모두 생성할 수 있다.
   • 버퍼링을 통해 사용자 청취 시간에 맞춰 합성 작업을 분산하면 서버 리소스 사용량을 완화할 수 있다.
   • 예를 들어, 합성 1초 분량을 생성하는 데 0.1초가 걸린다면, 0.1초 동안 합성 후 0.7~0.8초를 대기하고 전송해도 재생이 끊기지 않는다.

4. 텍스트 단위로 합성 관리
   • 실제 서비스 환경에서는 보통 음성합성을 문장 혹은 문단 단위로 수행한다.
   • 문장 단위가 끝날 때마다 다음 합성을 준비하고, 사용자 재생 시점에 맞춰 순차적으로 전송하면 네트워크와 서버 부하를 효율적으로 분산할 수 있다.

음성합성 서비스를 개발자가 직접 사용하거나 다른 서비스에 연동하는 경우에도 비슷한 전략을 적용할 수 있다.

1. 실시간 오디오북 서비스 예시
   • 한 권 분량의 책 전체를 한 번에 합성해 전송하면 전송량이 많고, 이용하지 않는 구간에 대해서도 리소스를 낭비하게 된다.
   • 문장 단위나 문단 단위로 합성 요청을 보내고, 재생 중 다음 문장을 미리 합성해두면 사용자 경험을 유지하면서도 비용을 절감할 수 있다.
   • 예)
     • 1번 문장을 재생하는 동안 2번 문장을 합성 → 1번 문장 재생 완료 후 곧바로 2번 문장 재생
     • 2번 문장을 재생하는 동안 3번 문장을 합성 → 2번 문장 재생 완료 시점에 3번 문장 재생

2. 비용과 사용자 경험의 균형
   • 불필요한 합성을 최소화해 서버 부하와 전송량을 줄이고, 사용자가 중간에 중단해도 이미 합성해둔 나머지 데이터를 무의미하게 보내지 않는다.
   • 이를 통해 합성 시간이나 API 호출 횟수 기반 과금 등 다양한 과금 체계에도 유연하게 대응할 수 있다.

• 재생 시점 이동 고려
  • 영상 스트리밍과 마찬가지로, 음성합성 서비스에서도 사용자가 재생 위치를 앞뒤로 자유롭게 옮길 수 있다.
  • 스트리밍/버퍼링 전략만 사용하면 예상치 못한 시점 이동에 대응하기 어렵거나 복잡해질 수 있다.

• 서비스 특성에 맞는 타협
  • 스트리밍 구현 없이 완성된 하나의 음성 파일로 제공하면 재생 위치를 자유롭게 이동할 수 있지만, 그만큼 서버는 모든 합성 데이터를 미리 만들어둬야 한다.
  • 스트리밍을 적용하면 네트워크 사용량과 컴퓨팅 리소스를 아낄 수 있으나 구현 난이도가 증가하고, 특정 시점으로 건너뛰기를 할 때 바로 재생하기가 어려울 수 있다.

• 개발 역량과 비용 구조 간의 균형
  • 개발 편의성, 인력 비용, 컴퓨팅 비용을 모두 고려해 적절한 전략을 수립하는 것이 중요하다.
  • 소규모 파일이나 간단한 서비스라면 스트리밍을 적용하지 않아도 되지만, 대량의 요청이나 장시간 음성합성을 제공해야 한다면 스트리밍이 필수적이다.

음성합성 서비스를 대규모로 운영해야 한다면, 영상 스트리밍 기법을 적절히 차용하는 것이 여러 면에서 유리하다. 스트리밍과 버퍼링 개념을 활용하면, 사용자 입장에서는 재생 대기 시간을 크게 줄이고, 서비스 제공자 입장에서는 전체 합성·전송 비용을 절감할 수 있다. 또한, 서비스를 연동하는 개발자의 관점에서도 문장 단위 합성, 스트리밍 전송, 동적 버퍼링 등을 통해 유연한 시스템 구성을 할 수 있다.

결국, 서비스 특성에 따라 “개발 편의성”과 “비용 효율성” 사이에서 균형을 찾는 일이 핵심이다. 대용량 미디어 서비스에서 스트리밍 기법이 이미 자리 잡았듯이, 음성합성 서비스 역시 앞으로 더욱 정교한 스트리밍 및 버퍼링 방식을 도입해 진화하게 될 것으로 보인다.