[발언] 비현실적인 UHDTV표준

[이군배]

지금 우리들이 보고 있는 UHDTV의 화질은, 최악 그 자체다. UHD는 HD에 비해 단순히 해상도만 상승(4~16배)하는 것이 아닌, 질감(색상/디테일감)까지 향상되어, Full UHD가 온전하게만 구현이 된다면, 거울처럼 자연스런 선명한 영상 구현이 가능하다.

허나, 아무리 좋은 UHDTV가 있다 해도, UHD영상 소스가 좋지 못하거나, 반대로 아무리 좋은 UHD영상 소스가 있다 해도, 그것을 구현하는 UHDTV가 없다면, 모두 공염불에 불과 할 것이다.

지금 우리들이 보는 UHDTV나 UHD소스는, 과연 어느 정도 수준일까? 현재 상용화된 4K UHDTV는 8~10bit 컬러처리 수준에, BT.709의 색상을 채택하여, 색 재현력이 75%를 넘기 힘든 상황이다. 또한 UHDTV의 99%를 차지하는 LCD(LED)형 UHDTV는 빛샘과 시야각으로 온전한 UHD화질(색상)을 구현하기는에는 부족함이 많다.

이러한 현실 속에 UHD콘텐츠의 대다수를 차지하는 지상파방송사나 유료방송사들의 UHD화질 수준이, 4K@30fps 내지 60fps(프레임)에 8bit 또는 10bit 컬러 까지만 구현이 가능하여, HDTV에 비해 해상도만 높아졌다.

▶현 UHD영상 상용 압축 전송 비트레이트

방송	HD방송		4K UHD방송
프레임/ 컬러/샘플링	1080/30fps 8bit/4:2:0		2160(4K)@30fps 또는 60fps, 8bit 또는 10bit에 4:2:0
구분	지상파	유료	스트리밍 IPTV	위성	지상파	케이블
압축전송 비트레이트 (Mbps)	MPEG-2 19.93	H.264 6~10	HEVC (H.265) 15~20	HEVC (H.265) 20~25	HEVC (H.265) 26	HEVC (H.265) 32
기타	*압축 전송 효율 : MPEG-2→H.264→H.265(HEVC)                         각각 압축 효율 2배씩 향상 *일본 4K UHD방송:4K@60fps, 10bit/4:2:0, 35Mbps *4K 블루레이 : 4K@60fps, 10bit/4:2:0, 128Mbps

특히 UHD화질의 척도가 되는 압축 비트레이트도, 16~32Mbps로 최저의 수준이다. 4K 블루레이의 압축 비트레이트가 최대 128Mbps까지 구현이 돈다는 것을 감안하면, 지금의 4K UHD방송이나 4K 스트리밍 영상은 무늬만 4K인 최저 수준의 4K UHD화질 이라는 것이다.

이런 상황에서 TV제조사와 UHD콘텐츠 제작사들은, 기본적인 UHD화질 개선 보다는, HDR로 화질이개선 될 것처럼 호도하고 있다. TV나 콘텐츠에 HDR을 적용한다고 해서, 기본적인 UHD화질이 개선되지는 않는다.

이러한 형실은 8K UHD에서도 그대로 이어질 것으로 보인다. 물론 현재로선 8K UHD구현 자체도 다소 불확실성을 가지고 있지만, 2016년 일본이 시험방송 한다는 8K UHD방송의 화질은 8K@60fps, 10bit/4:2:0, 80Mbps정도로, 이 또한 최저 수준이고, 여기에 HDR을 기본 적용할 계획이다.

ITU-R BT.2020기준 UHDTV표준 규정			UHD영상 대중화 수준
구 분	4K UHD	8K UHD
해상도	3,840x2160	7,680x4320	3,840x2160(50%)
화면율(Hz)/ 프레임(fps)	29.97, 30, 59.94, 60, 120		30. 60(~50%)
크로마샘플링	4:2:0, 4:2:2, 4:4:4		4:2:0(25%)
컬러 비트	8, 10, 12		8, 10(~50%)
색 공간	BT.2020		BT.709(50%)

그럼 왜 UHD영상 수준이 이처럼 최저 수준으로 밖에 가질 못하는 것일까? 그 답은 아래 5가지에서 찾을 수 있지만, 무엇보다 제일 큰 문제는 UHD콘텐츠 다수를 차지하는 4K UHD방송과 4K UHD스트리밍(VOD) 서비스가 전송의 한계로 온전한 UHD화질을 구현하지 못하는 것이다.

물론 방송이 아닌, 미디어로는 그 이상의 4K UHD화질도 구현은 가능하겠지만, 콘텐츠의 화질이 개선이 된다 해도, 4K UHDTV의 패널과 메인보드와 같은 TV의 기술적 한계로 Full 4K UHD화질을 구현하기가 어려워, 사실상 Full UHD는 구현이 어려 울 것으로 보인다.

▶Full UHD(4K-8K)영상 구현의 한계

1.방송 전송 비트레이트 한계

   →DVB-T2/ATSC 3.0 모두 30Mbps이내밖에 송출이 안 됌

   →80Mbps이상을 무선송출시, 엄청난 전력용량 필요(HD에 5배 이상)

2.HEVC압축 인코더/디코더 한계-4K@60fps, 10bit/4:2:0(4:2:2),

   →100Mbps이상 가능한 제품이 없음

   →방송 전송 비트레이트 한계를 극복하지 못한다면, HEVC(H,265)보다

      3~4배 이상 압축 효율이 좋은 새로운 압축코덱 개발 필요.

3.100Mbps이상을 담아낼 미디어(100GB)가 없음.

4.4K@60fps, 12bit/4:2:2 이상의 화질을 전송할 인터페이스가 없거나,

  기술부족으로 한계에 부딪히고 있다.

   →HDMI 2.0(18Gbps)의 한계(4K@60fps, 12bit/4:2:2)→8K 구현 불가
   →방송 전송 인테페이스 한계 : 12G-SDI(12Gbps)→8K 구현의 한계

5.UHDTV가 Full UHD를 구현하지 못함(기술적 한계).

   →UHD패널-이제 겨우 10bit수준 상용화 단계
   →OLED로도 온전한 UHD영상 구현엔 한계→신 디스플레이 개발 필요.

※방송용 UHD카메라 또는 편집은 실시간 리얼로 할 경우, Full UHD를 구현할 수 있으나, 방송 전송 비트레이트, HEVC압축 인코더/디코더, 인터페이스와 같은 기술의 미비로 Full UHD의 표준은 공염불에 불과

▶현 UHD방송 방식에 따른 전송비트레이트

방송 방식		일본식-위성 (ISDB-S)	유럽식 (DVB-T2)	미국식 (ATSC 3.0)
최대 전송 비트레이트		52Mbps(4K) 100Mbps(8K)	40Mbps	(2016년 상반기 표준 제정
상용 전송 비트레이트	4K	35Mbps (2014. 6. 2)	26Mbps (시험방송)	30Mps이내 예상(시범)
	8K	80~90Mbps 2016년 시험방송	8K 대안 없음	8K 대안 없음
※일본의 위성(16PSK-ISDB-S)은 유럽의 위성(DVB-S2)방식과 다름. 국내 유일의 위성방송인 KT스카이라이프의 위성은 "8PSK-DVB S2"로 유럽식 방식을 채택하여, 일본처럼 많은 전송비트레이트로 송출하기가 어려운 실정.

UHDTV의 국제 표준(ITU-R BT.2020)은 넓고 다양하다. 허나, 실제 그 표준이 상용화 되는 것은 최저 수준으로만 상용화 되고 있어, 비현실적 표준으로 전락하고 있다.

기술적으로 구현이 불가능한 표준을 정해 놓고, 제조사와 소비자 모두에게 혼란만 주고 있고, 방송사들도 그러한 표준에 맞추기 위해 불필요한 시설과 막대한 비용만 부담하고 있다.

헌데, 더 큰 문제는 UHDTV의 국제적 표준이 넓고 다양하면서도, 화질의 중요한 척도가 되는 압축 비트레이트는 표준에서 제외(콘텐츠 제작사 자율)함으로서, UHD화질이 변질이 되고 있다. 즉, UHD영상의 압축 비트레이트에 대한 최저 기준이 없다보니, UHD표준 자체가 무의미해지고 있다는 것이다.

같은 4K UHD라도, 압축 비트레이트에 따라 화질은 극과 극을 보여준다. 같은 4K UHD화질인 인터넷 스트리밍 4K UHD화질(15~20Mbps)과 4K 블루레이 4K UHD화질(100~128Mbps)은 극과 극의 4K UHD화질을 보여준다. 그럼에도 15~20Mbps의 스트리밍 화질은 오늘도 4K UHD라며, 많은 분들에게 UHD로 각인이 되고 있다.

헌데 이러한 부족한 4K UHD방송이나 스트리밍(VOD)에 대해, 마땅히 제지할 방법(최저 수준의 UHD화질에 대한 기준)이 없다보니, 최근에는 비트레이트를 쪼개서 MMS(다채널)방송을 하는 꼼수의 방송도 등장을 하는 것이다.

이젠 이러한 모순을 감안해서, 압축 비트레이트에 대한 최저 기준을 정해서, UHD화질의 기준으로 삼아서, 무늬만 4K UHD화질은 철퇴를 시켜야 하지 않을까 한다. 아니면, UHD화질에 대한 인증제나 등급제를 실시하여, 인증을 거치거나 등급 이상만 UHD영상 서비스가 가능하도록 운영하는 방안도 좋은 대안이 될 것으로 보인다.

지상파방송사들은 이미 4K UHD방송(26Mbps)의 압축 전송 비트레이트 용량을 쪼개어, "4K UHD+HD"실험방송을 ATSC 3.,0으로 Test를 하고 있다. 지상파 4K UHD방송 표준을 정하기 전에, UHD방송에 MMS방송을 기본으로 적용하려는 의도가 아닌가 싶다.

이런 지상파 UHD방송에 과연 진정한 UHD화질을 기대할 수 있을까? 저화질의 UHD방송이라면, 지상파방송은 차라리 그냥 HD로만 가는게 낫지 않을까 싶다.

[이기남]

오타 -> 이런한 형실은 8K

---흠, 압축비트레이트 최소 얼마 이상으로 하라고 못을 박아놔야지. 방송정책 담당하는 사람들 몰라서 저리 냅두는건지? 알면서도 저리 냅두는건지?
무슨 이해관계가 있어서 저리 냅두는건지 에혀

---지상파의 비트레이트보다는, iptv의 비트레이트가 약간이라도 더 높죠?