VOL.107 · May 11 · 2018
2017년 5월 31일, 지상파 초고화질 UHD(Ultra High Definition) 개국을 축하하는 ‘유해브어드림(U Have a Dream)’개최와 함께 대한민국 지상파 UHD 방송 시대의 막이 올랐다. 또한 UHD 방송 권역은 ‘2018 평창동계올림픽’을 기점으로 5대 광역시까지 확대됐다. 3년 안에 대한민국 국민은 언제 어디서든 고품질의 차세대 UHD 방송 서비스를 누릴 수 있을 것으로 예상한다. 그렇다면 선명한 화질과 함께 시청자에게 제공될 서비스는 무엇이 있을까? 라는 의문에서부터 이번 호를 시작해본다.
UHD는 해상도가 높은 초고화질 영상기술 방식 중 하나다. 기존 HD 방송보다 4배 이상 선명한 화질과 입체적인 음향을 제공한다. 우리나라는 2017년 5월 31일부터 지상파 3사를 통해 UHD 방송을 시작했다. 그리고 ‘2018 평창동계올림픽’을 통해 전 국민에게 UHD 화질의 생생한 중계를 선보이며, 새로운 방송 시대를 열었다.
대한민국은 ‘2018 평창동계올림픽’에서 세계 최초로 지상파 UHD 방송을 통해 개 · 폐회식 및 주요 경기를 생중계했다. 이뿐만 아니라 평창동계올림픽의 생생한 장면을 미국에서도 중계하는 쾌거를 달성했다. 이로써 우리나라는 5세대 통신(5G) 기술과 ICT 강국의 면모를 전 세계에 알리는 계기가 되었다.
그렇다면 ‘세계 최초’ 타이틀이 붙은 대한민국의 UHD 방송 기술은 어떤 특장점이 있을까? 실제보다 더 실감 나는 UHD 방송은 어떤 기술을 거쳐 시청자들에게 제공되는지 궁금해진다. 앞으로 UHD 방송을 보는 데 필요한 기술과 UHD가 시청자에게 제공하는 것들은 무엇인지 궁금증을 하나씩 풀어보자.
UHD 방송 기술은 크게 전송기술과 압축기술로 나뉜다. 먼저, 미국에서도 UHD 방송으로 평창올림픽을 볼 수 있게 해준 기술은 LDM(Layered Division Multiplexing) 기술이다. 이 기술은 ETRI 연구진이 최초 개발한 방송 전송기술로써 기존에 사용하던 TDM, FDM 기술보다 효율적이고 우수하다는 장점이 있다. 하지만, 시청자의 입장에서는 “어떤 점이 효율적일까?”라는 의문이 들 수 있다.
LDM 기술은 두 개 이상의 방송 신호를 서로 다른 계층으로 나누어 전송하는 방법이다. 즉, 하나의 채널에서 UHD 방송과 이동 HDTV를 동시에 제공한다. 그래서 송출비용뿐만 아니라 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
주파수 자원은 눈에 보이지 않는 한정된 자원이다. 우리는 ‘DTV, HDTV, DMB’라는 방송을 보기 위해 각각의 주파수가 필요했다. 사실 DMB 화질은 썩 좋지 않다. 반면 DTV는 화질은 좋은 편이다. 예를 들어 이 두 개 채널의 화질을 두 배씩 끌어올린다고 생각해보자. 그리고 주파수는 하나만 사용하면 된다. 기존에 각각 두 개의 주파수가 필요했다면, 현재는 하나만 있으면 된다. 물론 남는 주파수는 다른 용도로 사용할 수 있다.
하나의 채널을 통해 UHD 방송과 이동 HDTV를 동시에 제공하는 LDM 기술은 주파수 자원을 효율적으로 사용함은 물론, 송출비용도 절약할 수 있다. 결국 시청자에게 더 좋은 화질의 TV를 제공하는 것이고, 양질의 콘텐츠는 시청자에게 돌아오는 복지가 된다. 이 기술은 지난 2016년 1월, 북미지상파디지털방송규격(ATSC) 3.0으로 최종 확정되었다.
UHD 방송을 실현할 또 하나의 기술은 HEVC(High Efficiency Video Coding)이다. HEVC는 고효율 비디오 코덱(High Efficiency Video Codec)의 줄임말이다. H.264(기존 압축기술)는 QFHD, 4K, 8K 같은 초고화질 영상을 다루기에는 무리가 따른다는 판단 아래 개발된 코덱이다.
UHD 방송에서 HEVC를 사용하는 이유는 효율성 때문이다. 일반적으로 HEVC는 H.264보다 약 50%의 압축성을 갖고 있다. 예를 들어 H.264로 제작된 HD 영상을 5Mbps로 서비스하고 있다고 가정해보자. 이를 UHD 해상도로 높였을 때 필요한 네트워크 용량은 20Mbps다. 하지만 HEVC를 활용하면 4K 영상이 10Mbps면 충분하다.
쉽게 설명해 초고화질 영상은 데이터 크기가 어마어마하다. 이 엄청난 양의 데이터를 압축한 후 전송했다가 원래대로 복원하는 기술이다. 즉, 원래 영상을 꽉꽉 눌러 담아 전송한 뒤 원래 영상으로 되돌리는 기술이다. 조금 더 쉽게 말하자면 영화 <앤트맨>과 비슷하다. 앤트맨이 몸을 늘리거나 줄일 수 있듯이, 데이터가 줄었다가 원래대로 돌아오는 것이다.
여기서 꼭 짚고 넘어가야 할 점은, UHD 방송 기술에 LDM 기술과 HEVC 기술만 있는 것이 아니라는 것이다. 크게 나눴을 때 전송기술과 압축기술이 있는 것이고, 그중 하나의 분야가 LDM, HEVC 기술이라는 것이다.
ETRI는 지난해 북미지상파디지털방송규격(ATSC) 3.0 기반의 LDM과 SHVC 두 기술을 접목했다. 이를 통해 고정 및 이동 중에도 방송 서비스를 하나의 지상파 채널로 전송할 수 있도록 만들었다. 이 연구 성과를 토대로 연구진은 제12차 국제 전기전자공학회(IEEE) 방송 및 멀티미디어 심포지엄에서 ‘최우수논문상’을 수상했다.
또한, ETRI는 지난달 4월 NAB에서 영상압축(SHVC)기술을 결합한 멀티 채널 기술을 선보여 호평을 받은 바 있다. SHVC 기술은 기존의 이동 및 고정용 영상을 ‘고효율 비디오 코덱’(HEVC)을 이용하여 독립적으로 부호화하는 방식보다 최대 30%의 전송효율을 높일 수 있다. 이로써 우리나라 방송 장비 기업이 글로벌 시장을 선점하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
‘세계 최초’ 타이틀을 얻은 만큼 우리나라의 UHD 방송 기술력은 우수하다. 그런데 실제 생활에서 UHD 방송이 꿈처럼 느껴지는 이유는 무엇일까? 아직은 국내에서는 UHD 방송을 보기 어렵다는 점이다.
성공적인 지상파 UHD 방송을 위해서는 고품질의 UHD 방송 서비스를 이용할 수 있는 시청자 후생 측면뿐만 아니라 난시청 해소 및 수신환경 개선 등 정책적 측면이 함께 고려돼야 한다. 무엇보다 지상파 UHD 방송이 현실이 되기 위해서는, UHD를 통해 극대화할 수 있는 경쟁력 있는 UHD 콘텐츠를 제작도 고려해야 한다.
2017년 12월 UHD 개시 행사에서 문재인 대통령은 “UHD가 제공하는 생생한 현장감이 전국 방방곡곡으로 전해질 수 있도록 기술, 산업, 조직, 콘텐츠, 제도까지 함께 해결해나가자”며 격려 및 축하와 함께 앞으로의 과제를 언급했다. 세계 최초로 UHD 방송을 이끌어가는 우리나라 기술력이 빛을 발휘할 수 있도록 국민들의 많은 관심과 참여를 소원한다!
