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초고화질
영상을 전송하는
꿈의 기술 -
‘시각’은 외부 물체의 크기나 형태, 빛, 밝기를 비롯해 공간의 위치와 운동을 알 수 있어 인간이 사물을 판단할 때 주로 의존하는 감각이다. 최근 이러한 감각을 좀 더 실감나게 느낄 수 있는 영상 시대의 막이 올랐다. 바로 UHD(Ultra High Definition)다. 새로운 방송시대를 열어가는 UHD 기술과 UHD가 시청자에게 제공하는 것들은 무엇인지 알아보자.
UHD는 기존 풀 HDTV(Full HDTV)보다 높은 해상도의 고화질 비디오와 몰입형 오디오로 시청자에게 현장감과 사실감을 제공하는 새로운 영상기술이다. 우리나라는 2017년 5월 31일부터 지상파 3사를 통해 UHD 방송을 시작했다. 아울러 ‘2018 평창동계올림픽’을 통해 전 세계 최초로 UHD 화질의 생생한 중계를 선보이며, 새로운 방송시대를 열었다.
UHD 방송기술은 크게 전송기술과 압축기술로 나뉜다. 먼저 전송기술로는 LDM(Layered Division Multiplexing) 기술이 있다. 이는 국내 연구진이 최초 개발한 방송 전송기술로써 기존에 사용하던 TDM, FDM 기술보다 효율적이고, 우수하다. LDM 기술은 두 개 이상의 방송 신호를 서로 다른 계층으로 나누어 전송하는 방법이기 때문이다. 즉, 하나의 채널에서 UHD 방송과 이동용 HDTV를 동시에 제공하면서 송출비용뿐만 아니라 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 결국, 시청자에게 더 좋은 화질의 영상 서비스와 양질의 콘텐츠를 제공할 수 있는 셈이다. 아울러 본 기술은 2016년 1월, 북미지상파디지털방송규격(ATSC) 3.0으로 최종 확정되었다. 덕분에 본 기술로 미국에서도 생동감 넘치는 평창동계올림픽을 UHD로 볼 수 있었다. 당시 방송은 ETRI 연구진이 미국 노스캐롤라이나주 소재 CBC 방송사와 함께 생중계에 성공했다.
UHD 방송을 실현하는 또 하나의 기술은 HEVC(High Efficiency Video Coding)이다. HEVC는 고효율 비디오 코덱(High Efficiency Video Codec)의 줄임말로, QFHD, 4K, 8K 같은 초고화질 영상을 압축해서 전송하기 위해 개발된 코덱이다. 쉽게 설명해 초고화질 영상은 데이터 크기가 어마어마하다. 이 엄청난 양의 데이터 영상을 꽉꽉 압축해서 전송했다가 원래대로 복원하는 기술이다. 조금 더 쉽게 말하자면 영화 ‘앤트맨’과 비슷하다. 앤트맨이 몸을 늘리거나 줄일 수 있듯이, 영상 데이터의 크기가 줄었다 원래대로 돌아오는 것이다. UHD 방송 기술에 LDM 기술과 HEVC 기술만 있는 것이 아니다. 다만 크게 나눴을 때 전송기술과 압축기술이 있고, 그 기술이 LDM과 HEVC 기술이다.
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LDM
(Layered Division Multiplexing,
계층분할다중화)주파수 이용 효율화를 위한 지상파방송기술로써
하나의 RF 채널로 4K UHD와 이동용 HD 서비스를
서로 다른 계층(전력)을 통해 동시에 송수신하는
지상파방송기술
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01
ATSC 3.0 기반 계층분할다중화(LDM) 기술을
활용하여 평창동계올림픽의 생생한 장면을 미국에
생중계하는데 성공한 ETRI 연구진
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UHD 재난방송으로
국민 안전을 책임지다 -
이처럼 현재 국내 연구진의 UHD 방송 장비·기술 수준은 세계적이다. 특히, ETRI는 매년 미국 라스베가스 컨벤션센터에서 열리고 있는 세계 최대 규모의 방송 장비 전시회 ‘국제 방송 장비 전시회(NAB)’ 에 참가하여 국내 방송 장비 업체들과 UHD 방송에 필수적인 방송기술 및 방송 통신융합 서비스, 재난방송 등을 전시한 바 있다.
전 세계에 소개되는 ETRI의 주요기술은 ATSC(북미의 지상파 디지털 방송 규격을 제정하는 표준화 기구) 3.0 기반 방송·통신 융합 서비스 기술 ATSC 3.0 채널본딩(결합) 시스템 ATSC 3.0 공시청 시스템 ATSC 3.0 소규모 방송 시스템 사용자가 원하는 광고를 방송 중에 수신한 뒤, 광고시간에 맞춤형으로 광고를 보여주는 타겟광고 서비스 시연 등이다.
아울러 ETRI는 국내 방송사와 공동으로 ATSC 3.0 기반 지상파 UHD 재난방송서비스 기술도 전시했다. 이 기술을 활용하면 기존 DTV의 텍스트 중심 재난경보 메시지 제공에서 이미지·음향·부가영상 등 멀티미디어와 함께 지역별 정보, 다국어 등 개인 맞춤형 재난방송서비스를 제공할 수 있다는 특징이 있다.
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HEVC
(High Efficiency Video Codec)
HEVC는 고효율 비디오 코덱의 줄임말로 H.264는
QFHD, 4K, 8K 같은 초고화질 영상을 본격적으로
다루기에는 무리가 따른다는 판단 아래 준비되고
있는 코덱
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ETRI 연구진의 지상파 UHD 기반 재난방송 서비스
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기존 재난방송의 경우 방송국이 기상청으로부터 재난 정보를 받으면, 아나운서가 브리핑하거나 TV 하단에 자막을 만들어 수신하는 방식이었다. 그러나 국내 연구진은 UHD를 통해 재난 자막을 방송국을 거치지 않고 바로 시청자에게 제공할 수 있는 기술개발에 성공했다. ATSC 3.0 기술을 통해 방송 신호에 재난에 관련된 정보를 실어 보내는 것이다. 이를 통해 국민에게 발 빠른 재난 정보를 알릴 수 있게 되는 것이다. 아울러 현재 기승을 부리고 있는 코로나 19 대응과 관련하여 지역방송에 국민 행동 요령과 정부에서 발표하는 감염병 최신 진행 상황을 적시에 제공하는 등 재난방송 기능을 더욱 강화할 필요가 있다.
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UHD와 5G의
융합 -
전문가들은 향후 UHD가 5G 이동통신과 함께 상호보완적인 관계로 발전해 나갈 것으로 바라본다. 이동통신은 실내나 지하와 같은 환경에서도 끊김 없는 서비스를 제공할 수 있지만, 통신료 부담에서 자유로울 수 없다. 한편 방송은 사용자가 밀집된 환경에서도 트래픽 초과 없이 무료로 시청권을 제공할 수 있다. 이를 활용해 가령 방송 신호를 원활하게 잡을 수 있는 곳에서는 해당 신호를 이용해 방송을 보고, 수신이 어려운 지역에서는 5G 망을 이용하는 방식으로 시청자의 시청권을 보장할 수 있다. 즉, 초고화질 서비스나 소비자 맞춤형 콘텐츠 등 기존 방송으로 제공하기 어려웠던 방송과 5G를 유기적으로 연동해 제공하는 것이다.
반대로 5G 사용자가 밀집한 지역에서 미디어 트래픽 급증 시 방송망을 이용해 트래픽을 우회시킴으로써 과거 발생했던 통신 서비스 장애와 같은 상태를 예방할 수 있다. 일례로 카카오톡은 지난 1월 1일 새해 첫날에도 트래픽 증가로 메시지 수·발신 오류가 발생해 사용자들이 불편을 겪은 바 있다. 북미 최대 방송사업자 싱클레어 방송 그룹사도 이런 관점에서 방송 통신융합 기술 연구를 적극적으로 추진하고 있다.
이처럼 5G 시대에 UHD 방송기술의 중요성은 이전보다 훨씬 커질 것으로 전망한다. 대용량 미디어 서비스를 제공하기 위해서는 통신망을 활용한 방송 기술인 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 기술의 진화가 필수라는 것이다. MBMS는 3세대 이동통신(WCDMA) 통신망을 이용해 방송을 수신할 수 있는 차세대 모바일 TV 기술이다. 이 기술은 WCDMA 통신망 업그레이드를 통해 기지국 설치 등 추가 투자 없이 통신과 방송을 모두 서비스할 수 있다. 현재 UHD 지상파 방송기술은 5G를 비롯한 다양한 기술과의 융합을 염두에 두고 만든 기술이다. 5G 시대 통신망과 방송망 간 결합을 시장 초기부터 진행한다면, 우리나라는 향후 더 강력한 방송기술 경쟁력을 가진 국가로 거듭날 수 있을 것이다.
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MBMS
(Multimedia Broadcast and Multicast Service)
비동기식 3세대 이동통신(WCDMA)망의 휴대폰
방송기술
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5G 시대 통신망과 방송망 간 결합을 통해
더 강력한 방송기술 경쟁력을 가진 국가로
향하는 대한민국 