[발언] 일본 스스로 UHD화질을 무너뜨리나

[이군배]

지금의 UHD에 대한 규격은, 거의 대다수 일본이 제안하고, 확정한 규격이다. 헌데, 일본은 UHD영상에 대한 규격을 만들어 놓고, 상용화에 있어서는 오히려 한국에 뒤처지고 있다. 물론 방송장비나, 카메라 같은 장비들은 일본이 아직도 대다수 주도를 하고 있지만, UHDTV에서는 삼성-LG에 맥을 못 추고 있다.

그런데, 문제는 일본이 8K Full UHD까지 만들어 놓고는 화질보다는 부드러운 영상을 선택하였다는 것이다. 즉, Full UHD라면, 4K-8K@120fps에, 12bit/4:4:4가 되어야 하는데, 일본의 UHD방송 규격은 4K-8K@120fps에, 10bit/4:2:0으로 하위 수준이다(아래 도표 참조).

▶TTA / ITU-R BT.2020기준 UHDTV 표준 규정
구분	4K UHD	8K UHD
해상도	3840x2160	7680x4320
프레임/주사율 (fps/Hz)	29.97, 30, 59.94, 60, 120
컬러비트(bit)	8, 10, 12
샘플링 구조	4:2:0, 4:2:2, 4:4:4
※Full UHD란?  *4K Full UHD : 4K@120fps, 12bit/4:4:4    →현 수준(상용) 4K@60fps, 10bit/4:2:0  *8K Full UHD : 8K@120fps, 12bit/4:4:4    →현 수준-상용제품 없음. 시제품만 공개

▶일본 BS/CS 110 4K-8K방송 규정(NexTV-F)
BS방송 전송 비트레이트	현 최대 52Mbps 개선시 100Mbps		우천 시 불안정
방송	4K	8K	-
HEVC압축 전송 비트레이트	30~40 Mbps	80~100 Mbps	현 4K HEVC 압축 효율로는 8K가 최소 120Mbps이상 나와 100Mbps는 논란
주사율/프레임	120/60		120fps과도한 프레임
색상 기준	BT.2020		1~2년 내 적용 어려울 듯
컬러샘플링	YCbCr 4:2:0		4:2:2/4:4:4가 빠져 논란
컬러비트	10bit		12bit 빠져 논란
오디오	22.2Ch		비현실적 과채널
전송시스템	MMT		고용량 전송에 적합
인터페이스	SuperMHL(?)		Full 8K 구현 불가
기타	HDR기능 미포함		논란 예상

▶4K ULTRA HD BLU-RAY(4K 블루레이) 잠정표준
비디오코덱	HEVC		AVC
해상도	3840x2160	1920x1080	1920x1080
화면비	16:9
bit Depth-SDR	10bit		8bit
색 공간	BT.2020, BT.709(SDR Onry)		BT.709(SDR Onry)
컬러 샘플링	4:2:0
프레임	23.976p, 24p, 25p, 50p, 59,94p, 60p		23.976p, 24p
전송비트레이트	100Mbps		40Mbps
bit Depth-HDR	10
HDR EOTF	SMPTE ST 2084
Static Netadata	SMPTE ST 2086, MaxFALL(HDR Onry), MaxCLL(HDR Onry)		N/A

※4K BD에 3D가 빠져있고, 색감이나 디테일감을 낮춘 채, 비트레이트만

  높여놓았다는 비현실적인 표준이라는 지적이 잇따르고 있음.  

그리고 최근 해외 언론을 통해 4K 블루레이 플레이어에 대한 규격(위 도표 참조)이 속속 공개가 되고 있는데, 4K 블루레이도 4K@60fps에, 10bit/4:2:0 수준이다. 물론 압축비트레이트가 105~128Mbps까지 가능은 하지만, 이 또한 아직 50Mbps이상을 지원하는 4K HEVC인코더가 없어, 현실성이 없는 비트레이트다.

결국 UHD표준은 높게 잡아 놓고, 화질 보다는 프레임 향상에 역점을 둔 UHD화질이 과연 적합한지 우리는 고민을 해볼 때가 된 것 같다. UHD영상이 속속 등장을 하면서, 지난 2년여 동안 4K UHD화질을 시청해 보았지만, 4K@60fps의 장점은 거의 느끼기 힘들었고, 오히려, 4K UHD화질의 색감(컬러비트)이나, 디테일감(컬러 샘플링)의 중요성만 느끼게 되었다.

그래서 프레임보다는 질감을 살려주는 것이 더 낫다는 결론을 얻었다. 특히 현재 UHDTV의 99%가 LCD(LED/QD)이고, UHDTV의 화면 크기가 50인치 내외로 대중화가 되고 있어, 30fps이상은 그리 현실적인 프레임이 되지 못하고 있다.

물론, 프레임도 많으면 사용자 입장에서 나쁠 건 없다, 허나, 문제는 전송비트레이트의 한계로 인해, 제한된 전송 용량에 맞추다니, 방송사들이 주로 질감보다는 프레임 향상에 초점을 맞추고 있다는 것이다.

이는 국내 방송사도 마찬가지인데, 이처럼 방송사들이 프레임에 무게를 두는 이유는, HEVC인코더와 디코더가 아직 4:2:2/4:4:4를 지원하지 못하고 있고, 특히 12bit인코더는 아예 없다. 이러한 부분은 HEVC디코더도 마찬 가지다.

현실이 이러니, 방송사들은 좋든 싫든 UHD영상을 4K@60fps에, 10bit/4:2:0 수준으로 갈 수밖에 없다는 것이다. 즉, 방송사들이 규격을 달리해서 송출하고 싶어도, 방안이 없다는 것이다. 그리고 50Mbps이상을 지원하는 HEVC인코더도 없다.

특히 일본이 UHD영상을 4K@60fps에, 10bit/4:2:0로 가려는 데는 또 다른 이유가 있다. 바로 자신들이 주도적으로 만든 HDMI 2.0의 한계성 때문이기도 하다.

만일 삼성-LG가 일본 업체들로부터 TV는 물론, 영상 분야에서 기술적 독립을 하고 싶다면, 이제 삼성-LG가 이러한 모순을 과감하게 털 수 있는 기술을 가져야만 한다. 헌데, 삼성-LG에겐 아직 그러한 기술이 없다.

삼성-LG는 스마트폰도 그렇고, TV에서 세계 1~2위를 하고 있지만, 솔직히 자신들만의 기술로 만든 독특한 기술은 없다. 나와 있는 기술을 발전시켜 상품화 하는 기술은 있지만, 자체 기술로 제품을 만든 경우는 거의 없다.

특히 영상 분야에서의 기술은 아직 대다수 일본이 쥐고 있다. 이제 삼성-LG도 자신들만의 기술을 바탕으로 세계 영상산업과 TV시장을 주도해야 한다.

일례로 이번에 삼성이 실리콘이미지사와 함께 "SuperMHL"을 공개 시연한 것은 의미가 크다고 본다. 특히 HDMI 2.0이 한계점에 노출이 된 상황에서, 이번에 발표한 "SuperMHL"은 2016년 8K UHD방송을 하려는 일본에겐 구세주와도 같은 희소식이었다.

만일 삼성-LG가 HEVC인코더와 디코더에서 기존 일본이나 기타 나라들이 개발한 성능을 넘는 12bit/4:4:4까지 가능한 제품을 내 놓는다면, 삼성-LG는 UHD영상 분야에서, 독보적인 존재가 될 수 있을 것이다. 그런 HEVC는 "SuperMHL"과 함께 TV나 모바일 기기까지 ICT 전분야에서 적용이 되어, 삼성-LG는 ICT를 기술적으로 주도할 수 있을 것이다.

현재 일본이 중심이 되어, 4K-8K UHD방송과 4K 블루레이를 10bit/4:2:0으로 정하였지만, 일본도 12bit/4:4:4이 가능한 HEVC인코더와 디코더가 나온다면, 수용을 안 할 이유가 없다. 현재 4K-8K카메라는 12bit/4:4:4(RAW)까지 촬영이 가능하다. 또한 규격에도 들어가 있기 때문에, 채택을 못할 이유가 하나도 없다.

아시겠지만, 같은 4K UHD화질(4K@60fps)이라 해도 10bit/4:2:0와 12bit/4:4:4는 2배 이상의 압축 비트레이트가 발생한다. 또한 4K@60fps도 4K@30fps에 비해 두 배의 용량이 필요하다. 그럼 현 시점에서, 50인치 내외의 4K UHDTV에서 전송 비트레이트의 한계에 묶인 것이라면, 프레임보다는 질감의 향상이 사용자들에게는 더 이득이라는 것이다.

그래서 12bit/4:4:4를 지원하는 HEVC인코더와 디코더의 개발은 시급한 과제라는 것이다. 그리고 프레임까지 향상시킨 12bit/4:4:4를 전송하기 위한 "SuperMHL"의 상용화도 반드시 필요하다고 본다.

이제 우리도 일본이나 해외 기술 종속에서 벗어나, 우리만의 독특한 기술을 개발해서, 향상된 UHD영상을 구현하는 기술 자립 기반을 마련하였으면 한다.

현재 ETRI같은 곳에서 HEVC인코더와 디코더에 대한 기술을 상당수 확보한 것으로 알고 있습니다. 특히 SW적으로는 절대적인 것으로 알고 있다. 정부기관과 업체들이 잘 협력하여, SW적인 것을 이제는 HW적인 HEVC인코더와 디코더를 개발해 주었으면 한다.

[김진석(UHD)]

일본이 그동안 영상 가전 쪽에서 한국에 뒤지다 보니 이번에는 확실히 칼을 뽑을 모양입니다. 방송, 가전 쪽 움직임이 무척 빨라질 것 같군요.

[이군배]

일본이 UHD영상에 대한 표준을 만들어 놓고, 상용화는 최하위 수준으로 가고 있다는 내용입니다.

[전수현]

일본은 벌써 8K 방송규격까지 만들었나 봅니다. 그리고 10bit-4:2:0이 UHD영상의 표준이 되는건 아닌가 싶네요.

[이군배]

일본의 4K-8K UHD규격 표준은 3년이 넘었습니다. 그래서 일본은 당시의 기술적 수준에서 UHD를 4K-8K@60-120Hz에 10bit/4:2:0으로 한 것인데, 문제는 당시 대다수의 방송 관계자들이 UHDTV는 80인치 이상이 될 것으로 보았다는 것입니다. 그래서 대화면에 맞게, 프레임을 최소 60fps이상으로 본 것인데, 현실은 4K는 50인치 전후, 8K는 80인치 이내로 대중화가 될 것으로 보입니다. UHDTV가 80인치 이상을 넘기가 힘든 이유는, 가정에 80인치 이상을 운반 설치가 쉽지 않기 때문입니다.

[이군배]

그래서 일본도 현재 4K-8K@60-120Hz에 10bit/4:2:0으로 되어 있는 것에 대한 논란이 많습니다. 그러자 일본 총무성은 지난 3월 17일 4K-8K UHD방송에 대한 규격을 재차 천명하연서, 추진일정까지 다시 공개를 하였고, 4K 블루레이 표준을 주도하는 일본 업체들도 4K 블루레이 표준(10bit/4:2:0)을 재차 강조함으로서 표준화 변경을 철회할 생각이 없음을 내 비치고 있습니다. 허나, 다른 나라들은 4K 블루레이 표준에 3D가 빠져있고, 색상이 제한적이라 방송보다 못한 화질이 될 거라며, 반기지 않는 분위기입니다.

[이군배]

또한 HEVC인코더가 일본 외에 다른 나라에서, 10bit/4:2:2외에 12bit까지 처리가 가능한 칩셋도 속속 등장을 하면서, 일본의 입지는 점점 좁아지고 있는 것입니다. 거기에다, 8K UHD방송을 2016년에 시험방송을 해야 하는 일본이 그동안, 8K를 지원하는 인터페이스가 없어 고민을 하고 있었는데, 일본이 아닌, 실리콘이미지와 삼성이 주도하여 "SuperMHL" 칩(SiI9779)을 전격 발표 시연을 하면서, 일본의 4K-8K UHD방송 규격은 더욱 논란이 커지고 있는 것입니다.

[이군배]

지금 우리의 UHD방송 규격은 모두 일본 것을 그대로 적용하고 있습니다. 허나 우리가 언제까지 일본에 끌려 다닐수는 없습니다. 일본이 그동안 'TV-방송'에서 앞서 갔던건 사실이지만, 현재도 상당수 우위에 있지만, 그렇다고 그들이 정답은 아니라는 것입니다. 이제 우리도 어느 정도 일본외에 다른 나라와 그리고 우리의 자체 기술로 'TV-방송' 기술을 주도 할 수 있다고 봅니다. 물론 아직 역량이 부족한 점도 있을 것입니다. 헌데, 일본의 4K-8K UHD방송 규격은 3~4년전 기술에 맞추어진 것이기에, 문제가 있기 때문에, 우리는 미래 지향적인 기술에 그 표준을 맞추어야 하지 않을까 싶습니다.

[박중근]

재생기기 (PC, TV) 등 성능과 방송송출, 통신 등 기술에 따라 하향조정하지 않았나 싶은데요... 왜 최고화질이 좋은지 모르겠어요.. .
아직은 감당이 안되니 그런게 아닌가 싶습니다. .
최고 품질만 쫒는 연구만 하다가 실용화 기술, 투자에서 한발 뒤쳐지던 이전의 실기를 하지 않겠다는 의도이지 않을까 싶네요

[이군배]

저는 아날로그에서, 디지털인 SD→HD→4K UHD의 새로운 영상을 보면서, 과연 그 이상의 화질이 나올까 싶기도 했습니다. 처음 접할 때는 너무 화질이 좋았기 때문입니다. 그런데, 문제는 새로운 화질이 나오면, 지난 SD, HD화질이 정말 못볼 정도가 되더군요, DVD가 그랬고, 요즘의 블루레이 화질과 HD방송 화질 그렇습니다. 그러니까 최고의 화질은, 다른 최고의 화질이 나오면 그때가서나 좋은 것을 느낀다는 것입니다. 그래서 최고의 화질은 없다고 봅니다.

[이군배]

참고로 본 글은 최고의 UHD영상 화질을 다름아닌 일본이 만들어 놓고, 제일 앞서나가는 일본이, 4K-8K 대중화는 프레임만 높이고, 화질은 저화질로 가고 있다는 것입니다. 어떤 면에서는 8K 자체만으로도 최고의 화질입니다. 허나, 'TV-방송' 기술도 ICT기술들과 연계가 되면서, 그 개발이 일본과 같은 몇몇 국가에서 해오던 것을 애플이나, 인텔, 엔비디아등 기존 IT업체나 통신업체들까지 뛰어들면서, 그 속도는 가속도가 붙는 양상입니다. 만일 16K가 5년 후, 어느 정도 대중화가 된다면, 지금 어려워하는 Full 8K 기술도 한낫 우수운 기술이 될 수도 있을 것입니다. 그리고 최저의 화질이 될 수 있다고 봅니다.