[발언] HDR이 UHD영상의 표준으로 정착하려면...

[이군배]

▶HDR구현 방식 비교
구현방식		HDMI Ver.	기술특성		참여회사
PQ 방식	정적 메타데이터 SMPTE 2084 SMPTE 2086	HDMI 2.0a (HDR 10)	정해진 수치에 준해서 구현	HDR미지원 UHDTV에서 HDR영상 감상 시, 역효과(화면이 뿌옇지는 현상)발생	대다수의 TV제조사
			3단계 중 1단계 상용화
			▶HDR 10지원 디스플레이(UHDTV) 기준 *BT.2020D지원/DCI P3 컬러 90%~ *LCD(LED/QD):1,000nits(블랙 레벨 0.05nits) *OLED : 540nits(블랙 레벨 0.0005nits) ※HDR 10은 HDMI 2.0a(18Gbps)+HDCP 2.2인증		LG/넥플릭스는 두 방식 모두 지원
	동적 메타데이터 SMPTE 2094-20	HDMI 2.0b/ HDMI 2.1 (Dolby Vision)	단일 레이어 (SDR)	8~10bit ※HDMI 1.4에서도 구현
			듀얼 레이어 (HDR)	Full Dolby Vision구현을 위해 12bit 필요	비지오, TCL
HLG방식		-	*기존 HDTV나 HDR미지원 4K UHDTV에서 HDR영상 역효과 최소화 *실시간 HDR구현에 적합(방송용 HDR 급부상)		개발시연 단계 -BBC/NHK

HDR구현 방식은 크게 두 가지다. PQ(Perceptual Quantizer)방식과 HLG(Hybrid Log Gamma)방식인데, PQ방식은 세톱박스와 같은 재생기중심인 반면, HLG방식은 주로 실시간 방송에 적합한 구조로 구현한다고 볼 수 있다. 상용화는 PQ방식이 2015년부터 시작이 되었고, HLG방식은 2015년부터 제안 단계여서 아직 확정된 표준은 없는 상항이지만, 2017년 UHD방송에서 HDR구현 표준으로 적용한다면, 상당한 파급력이 있을 것으로 보인다.

사실 TV용 디스플레이에 HDR을 처음 제안한 업체는 돌비사다. 돌비사는 모든 TV의 영상을 표준화해서 좀 더 나은 화질을 구현하자는 취지에서 PQ방식을 제안하였다. 그래서 "HDR 10"도 돌비사의 PQ기술을 근간으로 하였지만, HDR상용화는 대다수 "HDR 10"으로 가고 있다.

4K UHD영상의 최고봉이라 할 수 있는 4K 블루레이가 "HDR 10"을 기반으로 하고 있고, 상당수의 영화사나 TV제조사 등이 이미 "HDR 10"을 지원하는 4K 블루레이 타이틀과 플레이어, 4K UHDTV를 출시하고 있기 때문에(UHD얼라이언스), 수세에 몰린 돌비사는 "HDR 10"의 단점을 지적하며, "Dolby Vision"을 확대해 나가려 하고 있으나, 상황은 그리 녹록하지 못하다.

"HDR 10"의 가장 큰 단점은, HDR을 지원하지 못하는 일반 SDR 4K UHDTV에서 HDR지원 콘텐츠를 보면, 화면이 뿌옇지는 현상이 발생하는 역효과가 발생하고, HDR지원 디스플레이가 정해진 범주 안에서만 인증을 해주고 있어, 하드웨어적인 한계가 있다.

반면 돌비비전은, HDR영상을 SDR영상에 HDR데이터를 조합한 듀얼 레이어 방식까지 구현할 수 있어, 돌비비전으로 마스터링 된 HDR영상은 SDR UHDTV에서도 정상적인 재생이 가능하고, HDR구현에 12비트 데이터를 사용하기 때문에, 1024단계를 표현하는 10비트 HDR보다 더 극명한 명암을 표현할 수 있다고 밝히고 있다.

하지만, 돌비비전이 제시한 부분이 비록 SDR UHDTV와의 호환성에 역점을 두었다고는 하지만, Full 돌비비전의 HDR영상을 구현하기 위해선, 12bit를 지원하는 디스플레이(UHDTV)가 필요한데, 아직 12bit를 지원하는 디스플레이(UHDTV)도 없고, 또한 12bit를 지원하는 재생기도 거의 없는 실정이다.

이러한 연유로 돌비비전은, 파일로 된 데모버전 하나 구하기 힘든 것이다. 돌비비전은 그래서 대다수 IP(인터넷)와 같은 스트리밍 서비스로 영상을 보내어 돌비비전 지원 4K UHDTV에서 직접 HDR을 구현하고 있는 것이다.

또한 돌비비전은 4K@24fps을 기본으로 하고 있고, 12bit를 요하는 Full 돌비비전의 HDR영상 중, 2bit를 HDR데이터로 사용하여, 실질적 컬러 구현은 10bit밖에 안 되어, 실제 12bit패널이 있다 해도 색감표현은 10bit밖에 안 된다는 지적도 있다.

돌비비전이 동적 메타데이터를 사용하여, SDR UHDTV와도 연동이 좋을 것 같지만, 그 이면에는 "HDR 10"보다 더한 단점과 더한 하드웨어 한계가 있다. 그래서 돌비비전을 구현하기가 더 힘들다는 견해이고, 실제 돌비비전을 구현하기 위한 라이센스 비용도 지불해야 하는 부담도 있다.

어찌되었든 "HDR 10 Vs Dolby Vision"의 대결에서 현재는 "HDR 10"이 4K 블루레이와 4K UHDTV를 상당수 확보하고 있어, 우위를 점하고 있지만, 이러한 양쪽의 대결에, 최근에는 UHD방송에 HDR을 어느 방식을 택하느냐가 중요한 변수로 떠오르고 있다.

하지만, 방송에선 메타데이터를 사용하는 PQ방식(HDR 10 또는 Dolby Vision)을 적용하기는 쉽지 않을 것으로 보인다. 우선 PQ(Perceptual Quantizer)방식은 실시간 방송에는 아직 한계가 있기 때문이다.

방송은 기존 HD방송과 UHD방송, 즉, SDR HDTV나 UHDTV에서 HDR영상이 역효과 없이 지원이 되면서, HDR영상을 구현할 수 있어야 하고, 또한 실시간으로 HDR을 구현하는 기술이 필요한데, "HDR 10" 또는 "Dolby Vision"은 그러한 구현에 한계가 있기 때문에. 방송에선 다른 HDR방식이 선을 보인 것이다.

그래서 등장한 것이 HLG(Hybrid Log Gamma)방식인데, HLG방식은 주로 영국 BBC와 일본 NHK가 제안해서 상용화를 주도하고 있다. HLG방식은 PQ방식과 전혀 다른 감마커브와 로그형커브를 조합한 방식이라서 구현방식이 전혀 다르지만, 시그널 기준에 따라 SDR영상에 사용하는 감마커브를 그대로 사용할 수 있기 때문에, 하나의 영상신호만으로 SDR과 HDR에 모두 대응이 가능하다.

HLG방식의 재생기는 현재 출시가 되고 있으며(2~3종 출시), 4K UHDTV는 빠르면 2017년부터 상용화된 제품이 나올 것으로 예상되며, 국내 4K UHD방송에도 HLG방식의 HDR이 적용 될 가능성이 높은데, 문제는 과연 TV제조사들이 얼마나 많은 HLG방식의 4K UHDTV를 출시해주느냐가 관건이 될 것으로 보인다.

결국 HDR은 상호 장단점이 있어서, 현재로서는 LG 4K UHDTV처럼 "HDR 10"과 "Dolby Vision"을 모두 지원하면서, "HLG방식"까지 모두 포함하는 4K UHDTV와 4K 재생기(세톱박스/미디어 플레이어)의 등장으로 각각의 특성에 맞게 모두 구현되는 형식으로 나가지 않을까 조심스레 예상을 해본다.

다만, 여기서 관심을 가질 수밖에 없는 것은, HDR을 구현하기엔 과연 디스플레이(UHDTV)의 nit는 어느 정도가 적당하며, 또한 HDR구현에 있어서, LCD(LED/QD)가 좋은지, 또는 OLED가 좋은지, 그리고 LCD(LED/QD)는 직하형이 좋은지, 엣지형이 좋은지에 대한 논란도 커질 것으로 보인다.

현재까지의 경험으로 볼 때는, 디스플레이(UHDTV)에서 nit의 한계는 4,000nit이내가 될 것으로 보인다. 물론 4K 블루레이가 10,000nit까지 구현이 가능하고, 또 샘플 4K UHDTV가 7,000~10,000nit까지 구현한 제품이 일부 선을 보였지만, 가정에서 시청하기엔 너무 밝아 시청엔 무리가 따른다. 그리고 무엇보다 TV의 밝기가 1,000nit이상을 넘어가면, 소비전력 상승도 간과하지 않을 수 없다.

해서 소비전력 상승문제까지 감안한다면, 4.000nit미만의 4K UHDTV가 HDR지원 디스플레이(UHDTV) nit의 한계가 아닐까 한다. 그렇지만, 여기서 논란이 되는 것은, HDR구현에 직하형이 다소 낫다는 지적인데, 삼성-LG의 최상위 프리미엄(9000시리즈) LCD(LED/QD)형 제품들이 모두 엣지형으로 출시가 된다는 점은, 좀 납득이 가지 않는 부분이다. 또한 LG전자 LCD(LED)형 4K UHDTV의 nit가 400nit정도밖에 안 되는 반면, 삼성 LCD(QD)형 4K UHDTV는 1,000nit가 되는 점도 새겨볼만한 대목이다.

같은 LCD패널을 사용하는 삼성-LG HDR지원 4K UHDTV의 HDR구현에서 nit가 2배 이상 차이가 나지만, HDR구현 성능은 생각처럼 그리 큰 차이는 없다. 사실 자연광 같은 실외의 밝기가 보통 100,000nit가 넘는다. 반면 어두운 경우는 1nit도 안 되는 점을 감아해 볼 때, 이러한 자연의 nit를 1,000nit내외의 디스플레이(TV)로 구현한다는 자체가 넌센스 일 수도 있다.

그리고 또 다른 관심거리는 HDR구현에 있어서, LCD(LED/QD)형 UHDTV와 OLED TV중 어떤 것이 좋으냐를 비교해 보면, OLED가 우수함을 보여준다. 이는 OLED가 차체발광이기 때문에 HDR도 830만(4K) 화소 개별로 구현을 할 수 있다. 여기에다 OLED자체가 명암에서 LCD(LED/QD)형 제품보다 우수하고, 색 재현력이 우수하기 때문에, HDR구현에서도 OLED가 우수하다.

끝으로 우리는 과연 HDR구현이 정말 화질 향상에 도움이 되느냐 하는 것을 살펴볼 필요가 있다. 물론 HDR이 제대로만 적용이 된다면, 화질 향상은 분명 있다. 하지만, HDR이 그렇다고 화질의 혁신을 주는 것은 아니다. 실제 대다수의 영화나 방송(2시간)에서 HDR의 효과를 만끽할 수 있는 부분은 채 5분도 안 된다.

이처럼 HDR효과가 기대만큼 크지 않은 상황에서, HDR을 감상하기 위한 UHDTV와 재생기, 홈시어터까지 대다수의 AV장비들을 모두 새로 구입해야하는 부담은, 적지 않은 난제가 될 것으로 보인다. 결국 HDR도 3D처럼 TV제조사와 콘텐츠 제작사 등의 마케팅 전락으로 끝날 가능성도 배제할 수 없다.

해서 HDR이 UHD영상의 기본으로 정착이 되려면, HDR을 프리미엄 상품으로 끌고 가지 말고, UHD화질 향상을 위한 기본으로 간다는 생각으로, 하나의 방식으로 표준화해서, 소비자(시청자)들에게 득이 되는 방안으로 가야만, HDR이 3D처럼 비운을 맞지 않을 것이다.

[전수현]

잘 보았습니다. HDR에 대해 이제 좀 정립이 되는것 같습니다.

[김동욱(dw)]

HDR인 뭔지 조금 알겠네요