[발언] 16K TV에 대하여...

[이군배]

최근 때 아닌 16K TV가 다시 이슈가 되고 있다. 8K TV 조차도 온전하게 구현하지 못하는 현실에서, 16K TV는 아직 언급할 단계는 아니라고 본다. 우선 16K TV를 구현하기 위한 기술도 안 되지만, 16K TV에 대한 표준도 없고, 표준을 언제 논의 할 수 있을지 조차 알 수 없다.

☞UHDTV 국제 표준(ITU-R BT.2020/2100)

UHDTV 표준		구분	4K UHD	8K UHD
영상	ITU-R BT.2020 (2012년)	해상도	3,840x2,160(16:9) 4,096x2,160(17:9)	7,680x4,320(16:9) 8,192x4,320(17:9)
		프레임(fps)	29.97, 30, 59.94, 60, 120
		컬러(bit)	8, 10, 12
		샘플링	4:2:0, 4:2:2, 4:4:4
		색표쥰	BT.2020
	ITU-R BT.2100 (2016년)	HDR	PQ(HDR10/HDR10+/Dolby Vision)
			HLG
음향		2~32ch

현실이 이러함에도 왜 16K TV에 대한 이야기가 나오는 것일까? 사실 그동안 'TV=방송'을 기반으로 진행되어 왔다. 하지만, 최근 방송'보다는 'OTT'를 이용한 스트리밍서비스가 대세가 되면서, 'TV=방송'이 아닌, 'TV=OTT'를 기반으로 가고 있어, 방송 수신기 없는 16K 디스플레이 표준을 정하는 것은 그리 어렵지 않기 때문이다.
 
2018년 8월, 대만 이노룩스(Innolux)는, 100" 16K LCD(LED) 디스플레이(패널)를 공개하였다. 즉, 15,360x8,640 화소수를 갖는 16K 패널을 공개하였지만, 16K TV에 대한 생태계가 없어, 상용화는 진행하지 못하였다.

※참조>Sony가 2019년 9월에 공개한 790" 16K Crystal LED 디스플레이는, 가로x세로 해상도가 15,360x4,320(32:9)다. 이 제품은 사실상 16K 디스플레이는 아니다. 일반적으로 디스플레이 해상도는, 가로 해상도를 기준으로 하지만, 그 기준엔 세로 해상도가 수반이 되어야 한다. 즉, 4K는 2160p, 8K는 4320p, 16K는 8640p가 되어야 하는데, 소니 790" 16K Crystal LED 디스플레이는, 8K 4320p를 기반으로 하고 있어, 사실상 32:9화면비를 갖는 8K 디스플레이다.
 
Innolux의 100" 16K LCD(LED) 디스플레이는, 15,360x8,640이여서 16K TV로서의 해상도 기준은 충족하지만, 그동안 진행되어온 'HDTV→4K TV→8K TV'에 해상도만 높인 것이기 때문에, 한계성은 있다.

다만, Innolux의 100" 16K LCD(LED) 디스플레이에 맞는 인터페이스만 갖추어진다면, 16K 디스플레이로서의 조건은 충분히 가질 수 있다. 다시 말해 아래 도표처럼 HDTV-4K TV-8K TV 표준을 근거로 16K TV에 대한 기준을 정해서 관련 제품을 만든다면, 16K TV는 어려워도 16K 디스플레이는 충분히 가능하다고 본다.

다만, 이왕 16K TV에 대한 이야기가 나왔으니, 16K TV의 가능성과 함께 4K-8K TV의 현재와 미래를 함께 짚어보는 것도 의미가 있지 않을까 싶어, 16K TV가 상용화 되기 위한 항목별 기술 사안들을 짚어 보았다.

☞해상도별 TV표준(기준)

구 분	HDTV	①4K TV	①8K TV		①16K TV
			Ver.1 (~2022년)	Ver.2 (2022년~)
①해상도	1920x1080	3840x2160	7680x4320		15360x8640
②프레임	30fps	60fps	60fps	60/120fps	120fps~
③컬러비트	8bit	8/10bit (8bit+FRC)	10bit	10/12bit (10bit+FRC)	12bit~
④컬러표준	BT.709	DCI-P3	DCI-P3	BT.2020	Human Vision(?)
⑤HDR	X	중반 적용	기본 적용		기본 적용
⑥음향	~5.1	~7.1	~22.2		22.2~
⑦코덱	MPEG-2/ AVC(H.264)	HEVC (H.265)	HEVC (H.265)/ VP9/AV1	VVC (H.266)/ VP9/AV1	VVC (H.266)/ H.267(?)
⑧HDMI	1.4 10.2Gbps	2.0/2.1 18/48Gbps	2.1 48Gbps	2.1 DSC 144Gbps 효율	3.0(?) 100Gbps~ 필요
⑨적정 TV 사이즈 (실 상용화)	30" (20"~55")	60" (50"~98")	120" (65"~98"/75"~120")		240" (100"~)
※16K TV에 대한 표준(기준)은 아직 없다. 제시한 16K TV에 대한 기준은, HD→4K→8K를 기준으로 예상을 해본 것이다.

2018년 8월, Innolux 100" 16K LCD(LED) 디스플레이(패널) 공개

①해상도
현재 UHDTV의 수준은 어느 정도일까? UHDTV는 아직 4K TV가 대다수이고, 8K TV는 3년째 정체 상태다. 이런 현실에서 TV제조사들은, 4K TV중심으로 UHDTV를 주도하고 있지만. TV수요의 감소로 TV를 게임용으로 판매하고 있는 것이 작금의 현실이다. 즉, 4K TV에 HDMI 2.1을 내장(4K/120Hz)해서, TV를 게임용으로 판매하고 있는 것이다.
 
4K TV의 현실이 이러니 8K TV의 현실은 더욱 암울하다. 8K 방송을 실시하는 나라가 일본(2018년 12월)과 중국(2021년 2월)밖에 없어, 대다수의 8K TV엔 8K 방송 수신기가 없다. 심지어 4K TV에도 4K 방송수신기는 제한적으로 들어가 있다.
 
현재 8K TV는, 4K TV에 해상도만 높였뿐 특별한 성능 향상은 없다. 즉, 3년째 8K/60Hz에 10bit수준에 머물러 있어, 온전한 8K TV는 되지 못하고 있다. 하지만, 2022년을 기점으로 8K TV가 8K/120Hz와 차세대코덱인 VVC(H.266)을 내장하여, 진정한 8K TV를 예고하고 있다. 해서 16K TV는, 8K TV가 온전하게 정착이 되면, 그 이후에나 가능하지 않을까 싶다. 고로 시기도 2026년 전후는 되어야 하지 않을까 싶다.

※참조>100인치 내외의 16K TV는, 사실상 LCD외엔 대안이 없다. OLED는 가격이 5천~1억은 될 것으로 보이고, 소비전력(88" 2KW~) 때문이라도 상용화는 어렵다. Micro LED TV는 200인치 내외로는 가능은 하겠지만, 가격에서 현실적이지 못하다. 그렇지만, 16K LCD(LED/Mini LED) TV는, 지금의 4K-8K LCD(LED/Mini LED) TV 가격으로 대중화가 가능하다. 
  
②프레임
초기(2013년) 4K TV가, 4K/60Hz 였다가 1~2년 전부터, 4K/120Hz를 지원하고 있다. 8K TV도 현재는 8K/60Hz만 지원을 하고 있는데, 2022년부터는 HDMI 2.1에 DSC를 적용하여, 8K/120Hz를 지원할 수 있을 것으로 보인다.
 
사실 4K/120Hz는, TV에서 게임을 하지 않는 것이라면, 4K TV에서는 의미가 없다, 하지만, 8K TV는 적정사이즈가 120인치라는 점을 감안하면, 8K/120Hz는 지원을 해야 한다. 그런 점에서 100인치 이상으로 가야는 16K TV는 16K/120Hz를 넘어서야 하지 않을까 싶다. 다만, 16K TV의 적정사이즈가 240인치라는 점을 감안하면, 16K TV는 가정용으로는 다소 과한 사양이 아닌가 싶다.
 
③컬러비트/④컬러표준
TV화면이 커지면 컬러비트도 향상이 되어야 하고, 그러한 향상된 컬러비트가 온전하게 구현되려면, 그에 맞는 색 표준도 적용해야 한다. 즉, 상호 비례한 컬러비트와 색표준 적용은, 16K 해상도에 걸맞는 자연스런 영상을 구현할 수 있다. 하지만, 16K TV에 필요한 16bit 적용은 그리 쉽지가 않다. 현재 8K TV에 12bit도 언제 구현이 될지 모르는 상황에서, 16bit는 허상처럼 느껴진다.

☞컬러비트에 따른 컬러 구현 수

컬러 비트	컬러 구현 단계(색 심도)	컬러 구현 수		상용화
8bit	2^8=256단계	2^8x3=2^24= =16,777,216	1,600만 컬러	HDTV 2000년~
10bit	2^10=1,024단계	2^10x3=2^30= 1,073,371.824	10억 컬러	4K TV(SDR) 2013년~ 4K TV(HDR) 2016년~ 8K TV(8K/60Hz) 2019년~
12bit	2^12=4,096단계	2^12x3=2^36= 68,719,476.736	687억 컬러	8K TV(8K/120Hz) 2022년~
16bit	2^16=65,536단계	2^16x3=2^48= 281,4 74,976,710,656	281조 컬러	16K TV (2026년~/?)

☞컬러비트+컬러표준에 비례한 색 영역

⑤HDR
2016년부터 4K TV에 HDR을 적용하면서 시작된 HDR은, 현재 UHDTV에선 대다수 기본으로(HDR10/HLG) 채용하고 있지만, 이제는 기본 외에 HDR10+와 Dolby Vision까지 적용하고 있어, HDR방식에 대한 표준화가 시급한 실정이다. 하지만, Ver.2의 8K TV부터는 거의 모든 HDR방식을 지원할 것으로 보여, HDR방식 논란은 잦아질 것으로 보인다. 이러한 부분은 16K TV에서도 동일하게 적용이 될 것으로 보인다.
*방송용 : HLG
*PQ용 : HDR10/HDR10+/Dolby Vision(IQ)
 
⑥음향
TV가 얇아지면서, TV에 내장된 스피커 음질이 다소 떨어지면서, 최근엔 TV에 사운드 바 기능을 내장하거나, 사운드 바를 기본 제공하는 사례가 부쩍 늘고 있다. TV내장 음향(서라운드)도 STEREO에서 5.1→7.1.4→22.2ch까지 나오고 있지만, 서라운드 효과나 음질이 많이 부족한 실정이다
 
그렇지만, 홈시어터를 사용한다고 해도, 거실 환경 미비와 장비 성능 문제등으로 7.1.4ch이상은 가정용으로 구축하는데는 한계가 있다. 이러한 음향에 대한 문제와 한계는 16K TV에서도 크게 달라지진 않을 것으로 보인다.
 
⑦코덱
영상 구현의 핵심이 되는 코덱은, TV 해상도의 발전에 맞추어 향상되어 왔다. 즉, MPEG-2(HD)→AVC(H.264/HD)→HEVC(H.265/4K-8K)→VVC(H.266/8K)로 압축 효율이 50%씩 향상 되어 왔지만, 16K 영상을 압축 복원하기 위해서는, 2022년 상용화가 되는 VVC(H.266)를 넘어서는 또다른 새로운 압축 코덱(H.267/?)의 개발이 필요해 보인다.

⑧HDMI
HDMI 2.1에 DSCx3을 적용한다고 해도 16K 영상 신호는 전송할 수 없다. DisplayPort 2.0이 16K/60Hz, 10bit/RGB(4:4:4)를 지원한다고 하고 있으나, 실제 계산을 해보면 전송을 못한다(단, 16K/60Hz, 8bit/4:4:4는 전송이 가능). 해서 16K 영상을 전송하기 위한 새로운 인터페이스가 필요하다.

★DisplayPort 2.0 전송량 : 80/77.37Gbit/s(DSCx3적용시 240/232.11Gbit/s 전송 효율)
★16K 해상도 전송량 : 15,360x8,640/60Hz, 10bit/4:4:4
1)CVT-RB Timing Format 기준 전송량
15,360+160=15,520 / 8,640+246=8,886
15,520 x 8,886 x 60Hz x 30bit=248,239Gbit/s
(DP 2.0 DSCx3(232Gbit/s)의 전송 효율을 넘어섬)
 
2)CVT-R2 Timing Format 기준 전송량
15,360+80=15,440 / 8,640+246=8,886
15,440 x 8,886 x 60Hz x 30bit=246,959Gbit/s
(DP 2.0 DSCx3(232Gbit/s)의 전송 효율을 넘어섬)
 
⑨적정 TV사이즈
PPI기준으로 보면, 16K TV의 적정 TV 크기가 가정용 한계(~100") 사이즈를 넘어선다. 해서 16K TV는, 운반(이동) 설치 문제부터 해결하는 것이 우선이 되어야 할 것으로 보인다.

☞PPI기준으로 본 적정 TV화면 크기

구분	100ppi	75ppi	50ppi
HDTV	22"	29"(30")	44"
4K TV	44"	59"(60")	88"
8K TV	88"	117"(120")	176"
16K TV	176"	235"(240")	352"
*100ppi : 디테일감이 살아있는 기준 *75ppi : 동영상을 무난하게 감상할 수 있는 기준 *50ppi : 방송사 로고가 깨져 보이지 않는 기준

현재 UHDTV는 98인치까지 가정용TV로 상용화가 되고 있지만, 8K 화질을 온전하게 느끼기 위해서는, 8K TV 는 120인치 내외가 되어야 한다. 헌데, 100인치 이상은 운반(이동) 설치 문제로 대중화가 쉽지 않다. 해서 떠오르는 대안이 모듈(조합)형 Micro LED TV가 대안이긴 하지만, 초고가여서 대중화 여부는 아직 불투명하다.
 
그런 점에서, 16K TV는 가정용으로는 다소 과한 해상도가 아닌가 한다. 즉, 16K TV를 가장 작게 본다고 해도, 176인치나 되기 때문에, 16K TV는 사이즈부터 대중화가 쉽지 않다.

 
이상에서 살펴본 것처럼 16k TV는, 기술도 기술이지만, 실효성 측면에서도 가정용으로는 과도한 사양이다. 해서 16K TV는 가정용보다는 일부 특수한 용도내지는 B2B용으로나 제한적으로 상용화가 되지 않을까 싶다. 만일 16K TV가 가정용으로 사용이 된다면, TV가 아닌 16K 모니터(디스플레이)용으로 사용화가 가능하지 않을까 싶다.