4K UHD
실시간 압축복원하는
차세대 비디오 코덱 IP

세계 최고수준 UHD 영상 실시간 코덱

더욱 실감나는 경험을 제공하기 위해 각광받고 있는 UHD(Ultra High Definition) 기술. HD를 능가하는 기술이라는 점에서 ‘울트라’ 라는 단어까지 붙은 만큼 UHD를 통한 영상의 선명도가 상당할 것으로 짐작할 수 있다. 전송해야 할 영상정보가 많아진 만큼 데이터 압축률도 상당히 높아지게 되는데, 이에 따라 영상압축기술은 계속해서 발전을 거듭해 왔다. ETRI는 이러한 시대 흐름을 선도하기 위해, 세계 최고 수준의 압축률을 자랑하는 차세대 비디오 코덱 IP(Intellectual Property)를 개발했다. 기존 비디오 코덱과 비교했을 때 두 배 이상의 높은 효율을 가진 기술인 만큼, 차세대 비디오 코덱 IP 시장을 주도할 것이라는 기대를 한 몸에 받았다.

영상정보 커지면
압축률도 커져야죠

더욱 선명한 영상화질을 원하는 시대.
영상기술이 더욱 발전하면서 TV 콘텐츠는 물론 게임 AR/VR 시장에서도 화질의 선명함은 생명으로 불린다. 화질이 선명하다는 것은 그만큼 영상을 표현하는 화소정보가 더욱 촘촘하게 제공된다는 의미인데, 실제 영상을 표현하는 정보가 많아질수록 현실감은 높아지지만 저장이나 전송을 위해 필요한 용량이 커지기 때문에 이를 작은 용량으로 압축하는 기술 역시 필수로 개발돼야 했다.

시장 요구에 발맞추기 위해 많은 기업 및 연구소는 영상정보를 압축하는 코덱기술을 계속해서 업데이트 해왔다. 하지만 4K UHD 시장을 앞둔 지금 기존의 코덱기술로는 미래 시장을 대응하는 데 한계가 있었다. 4K UHD란 Full-HD보다 4배 더 선명한 영상기술로, ETRI는 이러한 4K UHD 영상을 기존의 코덱기술보다 2배 이상의 높은 효율로 실시간 압축·복원해주는 고효율 비디오 코딩(이하 HEVC) 기술을 개발했다. 더 정확히 말하자면 이 기술은 전용 하드웨어로 구현한 ‘초고해상도 비디오 코덱 IP’ 기술이다. 인코더 및 디코더를 하드웨어로 구현할 수 있는 기술로써, ETRI는 국내 업체에 해당기술을 이전, 상용화를 추진하고 있다.

세계 최초,
HEVC 코덱 지원
하드웨어 개발

ETRI가 이번 기술을 개발해야겠다고 마음먹은 것은 값비싼 외산기술에 의존하는 국내 멀티미디어 기기 산업의 현실을 보면서다. 기술은 계속해서 발전하고 높은 효율을 지닌 코덱 역시 계속 필요하게 될 텐데, 언제까지 외산기술에 의존하도록 할 순 없었다.

디스플레이 크기가 커질수록 영상 데이터량은 급격히 증가하므로 고성능 코덱은 중요해진다. 초고해상도 영상의 데이터 전송량을 줄이기 위한 고효율 비디오 압축(HEVC) 국제표준회의가 2010년 4월 독일 드레스덴에서 시작되었다. 모바일 기기 등을 위한 초소형, 저전력 SoC(System-on-Chip) 제작을 위해서는 HEVC를 지원하는 하드웨어 기반 비디오 코덱 IP가 반드시 필요하게 된다. 개발할 당시 4K UHD급 HEVC 하드웨어 인코더 및 코덱 SoC 시장은 초기 단계였던 만큼 빨리 연구를 진행하는 것이 중요했다.

이러한 필요성을 바탕삼아 연구에 착수한 ETRI는 HEVC 코덱 지원 하드웨어 IP를 개발해 지난 2013년 제네바 MPEG 회의에서 세계 최초로 공개 시연했다. 이후 ETRI는 삼성전자 28 나노미터(nm) 공정을 사용한 SoC 구현 및 검증을 완료해 기술 완성도를 높였다.

1GB 영화,
200배 압축해 5MB로

ETRI가 개발한 코덱 IP는 초고해상도 비디오 압축·복원 기술로 하드웨어 기반인 것이 특징이다. 그에 따라 소프트웨어 코덱의 느린 속도와 높은 전력 소모, 소형화의 어려움 등의 문제를 해결했고, 시스템적인 솔루션 구현이 가능케 됐다. 상용화를 위한 칩 설계 데이터는 당시 총 2개 기업에 이전, 차세대 스마트 블랙박스를 포함해 다양한 멀티미디어 기기에 탑재돼 기술과 가격경쟁에서 강점을 나타내었다.

개발한 HEVC 코덱의 가장 큰 성능은 무엇보다 압축률이다. 기존 H.264 비디오 코덱에 비해 두 배의 압축률을 제공, 기능을 크게 높일 수 있었다. 즉, 기존 H.264 비디오 코덱이 1GB급 영화 한편을 100배 압축해 10MB로 줄였다면 국제표준이 된 이번 HEVC 코덱 IP는 200배 압축해 5MB로 줄일 수 있었다. 이러한 성과를 인정받아, 다수의 SCI급 논문은 물론 국내·외 특허 27건의 실적을 냈다.

블랙박스 시장도
좋은 영향 기대

ETRI가 개발한 코덱 IP는 HEVC 표준에 따라 영상을 압축하는 ‘인코더 IP’와 압축한 데이터를 풀어 원래의 영상을 복원하는 ‘디코더 IP’, 그리고 인코더와 디코더를 집적도를 높이고 하나의 IP로 구성한 ‘코덱 IP’로 구성된다. ETRI는 디코더 개발을 위해 비디오 압축 알고리즘 복원기술과 디지털 회로 기반 하드웨어를 만들기 위한 구현기술 등을 사용했다. 애플, TI, 퀄컴 등 IT산업을 주도하는 비디오 코덱 관련 전문가들이 참석한 스위스 제네바 표준화 회의에서 세계 최초로 공개 시연을 가지기도 했다. 이 회의에서 ETRI의 기술은 ‘하드웨어 비디오 코덱이 지원할 수 있는 사양’, ‘시연된 영상의 품질’, ‘시연을 위해 구성된 플랫폼’, ‘하드웨어 내부의 상세 구성’, ‘IP 제공 방법’ 등에 있어 긍정적인 평가를 받았다. 개발한 기술은 많은 업체들에 희소식으로 전해지는데 특히 블랙박스 시장이 크게 반기고 있다. 블랙박스를 제조하는 회사의 경우 압축률을 높여 저장시간을 늘리는 것이 최대 난제였는데 ETRI의 성과로 문제점이 해결될 수 있으리라는 기대를 갖게 된 것이다. 개발한 하드웨어 비디오 코덱IP는 다양한 곳에 활용할 수 있다. 고해상도 스마트폰 및 태블릿PC, 스마트TV, 고선명 감시카메라, 셋톱박스, 차량용 블랙박스, 의료기기 등이 그것으로 여러 응용 분야에 활용될 수 있는 IT 산업에 큰 영향을 끼칠 것으로 기대를 받는다.