[발언] TV 화질이 향상되려면...

[이군배]

부제 : 12bit 컬러처리 없이는 화질 향상엔 한계가 있다.
 
*LCD(LED/Mini LED) TV
*OLED TV
*Micro LED TV

같은 해상도(8K)에 같은 크기로(88"/100ppi)의 위 3가지 TV를 동시에 나란히 놓고(최적 화질 조정 상태), 화질을 평가한다면, 어느 TV가 화질이 제일 좋을까? 사실 화질을 평가한다는 것은 쉽지가 않다. 그것도 패널 유형이 다른 TV를 평가한다는 것은 더욱 쉽지가 않다. 하지만 화질을 평가하기가 더욱 어려운 이유는, 사람에 따라 화질을 받아들이는 성향이 조금씩 다르기 때문이다.

해서 TV화질은 가능한 많은 분들이 참여를 하여, 평균치로 화질을 평가하는 것이 가장 이상적이지만, 위 3가지 TV를 패널의 특성만으로 우위를 이야기 한다면, Micro LED TV가 화질은 제일 좋다는 데는 이견이 없다고 본다.

헌데, 문제는 Micro LED TV가 컬러처리를 10bit로 한다면, 그 Micro LED TV가 100%의 성능으로 화질을 보여준다고 할 수는 없을 것이다. 해서 지금과 같은 Micro LED TV는, 억대라는 가격에 비해, 온전한 화질을 보여 준다고 할 수는 없을 것이다.

마찬가지다. LCD(LED/Mini LED) TV보다 다소 낫다는 OLED TV도 온전한 화질을 구현하고 있다고 보기는 힘들다. 이유는, OLED TV도 LCD(LED/Mini LED) TV 처럼 10bit로 컬러를 처리하고, RGB럴러필터로 색상을 구현하기 떄문이다.

또한 현재 우리들이 TV로 시청하는 콘텐츠의 90%이상이 HD이고, 10%정도의 4K 콘텐츠(방송/OTT)도, 질이 16Mbps 내외로 무늬만 4K화질이여서, 이러한 수준의 4K 콘텐츠라면, 4K LCD(LED) TV만으로도 4K 화질을 느끼기엔 충분하기 때문이다.

특히 100인치 미만에선, 그것이 LCD TV든 OLED TV든, 4K TV든 8K TV든 화질차이는 거의 느끼기 힘들기 때문에, 굳이 비싸면서 내구성이 떨어지는 4K OLED TV를 구입할 이유와 명분도 없다. 해서 이젠 TV와 콘텐츠의 질적 향상 없이는, 4K LCD(LED) TV 이상의 TV는 굳이 필요치 않다고 본다.

해서 디스플레이(패널)가 표현할 수 있는 TV화질 향상은, 이젠 정점에 다다르지 않았나 싶다. 그럼 TV와 콘텐츠의 질이 향상 되려면 무엇이 달라져야 할까? 답은 컬러비트를 10bit에서 12bit로 처리하거나 제작하면 된다. 즉, TV용 패널이 12bit컬러로 색상을 구현할 수 있게 해야 하고, 콘텐츠도 12bit로 제작이 되어야 한다.

하지만, 지금 TV용 패널은, 그것이 LCD TV든 OLED TV든, 4K TV든 8K TV든, 모두 '10bit'패널로 되어 있고, 일부는 아직도 '8bit'이거나 '8bit+FRC'를 사용한다.

해서 TV화질을 근본적으로 향상 시키려면, 어떤 형태로든 TV용 패널을 12bit로 만들어야 한다. 그리고 콘텐츠를 12bit로 '촬영-편집' 제작해서 '압축-복원'까지 모두 12bit로 처리를 해야만, 온전한 화질 향상이 이루어 질 것이다.

헌데, 왜 퍄널제조사들은 12bit패널은 내 놓지 않는 것일까? 사실 12bit패널은 고난이도(高難易度) 기술이 요구되는데, 아직 기술적 수준이 되지 못하고 있기 때문이다. 반면 고주사율은 패널의 응답속도만 따라준다면 그리 어려운 기술이 아니기에, 패널제조사들은 화질 향상과는 관계가 없는 고주사율을 TV의 혁신으로 내 세우고 있는 것이다.
 
특히 삼성-LG의 경우, LCD생산을 사실상 종료하면서, 같은 중국산 LCD패널을 사용한 LCD TV로는 중국산 LCD TV와 차별화가 안 되기 때문에, 삼성-LG는, 삼성D와 LGD가 생산하는 TV용 OLED패널을 채용한 4K OLED TV로 차별화 하려고 하고 있지만, OLED TV의 한계성 때문에, OLED TV 중심 정책도 쉽지 않은 상황이다.
 
어찌되었든 이젠 TV의 화질을 근본적으로 향상시키기 위한 12bit패널은 반드시 필요해 보인다. 특히 빠르면 1~2년, 늦어도 3~4년 안에 상용화가 예상되는 8K Micro LED TV와 같은 새로운 유형의 디스플레이가 나온다면, 온전한 8K 화질을 구현하기 위해서라도 12bit 컬러처리 기술은 이젠 패널(TV)에 기본적으로 적용이 되어야만 할 것이다.

고로 4K TV는 이미 10bit로 정착이 되었기 때문에, 8K TV부터는 12bit 컬러처리를 기본적으로 가야만 120인치 정도에서도 온전한 8K 화질을 구현할 수 있을 것이다. 또한 이러한 8K TV가 빛날 수 있도록 8K 콘텐츠도 12bit로 제작 되어야만 할 것이다. 그런 점에서 이젠 TV에 적용되는 HDMI 2.1이나 VVC(H.266)와 같은 압축 인코더/디코더도 12bit를 지원해야만 할 것이다.

현재 상용화 되고 있는 HDMI 2.1 DSC는 아직 12bit를 지원하지 못하고 있고, VVC(H.266) 압축 디코더도 Real 12bit를 지원하는 제품은 아직 없다. 해서 12bit로 가기위해서는 당장 HDMI 2.1 DSC에 대한 성능 보완작업과 8K/120fps에 12bit를 지원하는 VVC(H.266) 압축 디코더를 상용화 하는 것이다.
 
끝으로 아래 도표는, TV가 12bit로 컬러처리가 될 경우, 그에 수반해서 함께 향상되어야 할 항목들을 정리해 본 것이다. 즉, TV에 적용되는 패널이나 HDMI 2.1 DSC, VVC(H.266) 압축 디코더만 12bit를 지원해서는 TV의 화질이 향상되지 않기 때문에, 그에 수반해서 함께 향상되어야 할 항목들을 정리한 것이다.

▶화질 구성(향상) 요소

화질 구성 요소	컬러	표준	BT.709 DCI-P3 BT.2020	*BT.709 : HDTV *DCI-P3 : 디지털시네마(UHDTV에 적용) *BT.2020 : UHDTV 표준이지만, 재현률은 ~60%수준
		구현	8bit 10bit 12bit	*8bit(1,600만 컬러) : HDTV *10bit(10억 컬러) : UHDTV *12bit(687억 컬러) : 상용화 자체X
	샘플링 (디테일)		4:2:0 4:2:2 4:4:4 RGB	*4:2:2/4:4:4는 거의 상용화X *RGB는 제한적 상용화(PC는 RGB를 기반으로 상용화)
화질 향상 조건	촬영(카메라)			*8K RAW(무 압축) 촬영 *카메라 성능, 촬영 환경(조명/떨림-조작능력)에 따라 화질 편차 발생
	(편집)압축			*원활한 편집을 위해 또는 압축 인코더 성능에 따라 원본영상 다운 편집하는 경우발생 *압축된 인코더 영상은, 프레임, 컬러비트, 샘플링이 하나만 높아도, 정해진 디코더는 재생(복원)을 못함.
	(인터페이스) TV/디스플레이			*재생기와 디스플레이간 인터페이스(HDMI) 성능에 따라 화질 차이발생 *디스플레이 성능(LCD/OLED/Micro LED)에 따라 화질 차이발생 *디스플레이(TV)의 화면 색상 조정 값에 따라 화질 차이 발생
	HDR	~10,000nit		*HDR10/HDR10+/HLG/Dolby Vision 모두 지원
화질 척도	압축(전송)비트레이트			☞방송(고정 비트레이트) *HD : MPEG-2 20Mbps/AVC(H.264) 10Mbps *4K/8K : HEVC(H.265) ~35Mbps(4K)/~100Mbps(8K) *8K(VVC/H.266) : 120fps, 12bit/4:2:0 100Mbps~ ☞디스크(가변 비트레이트) *HD : AVC(H.264) ~40Mbps *4K : HEVC(H.265) ~80Mbps *8K(VVC/H.266) : 120fps, 12bit/4:2:0 200Mbps~
※화질이 향상되려면, 위 조건들이 그에 비례해서 함께 맞추어가야 화질이 향상된다. ※최근 인터넷을 통한 OTT 화질은, TV/세톱박스의 성능에 따라 화질이 달라지고, 또한 HDR지원 여부와 압축(전송) 비트레이트에 따라서도 화질이 달라지기 때문에, TV/세톱박스의 성능이 무척이나 중요하다.

▶컬러비트에 따른 컬러 구현 수

컬러 비트	컬러 구현 단계(색 심도)	컬러(R/G/B 3색) 구현 수		적용 컬러	상용화
8bit	2^8=256단계	2^8x3=2^24= =16,777,216	1,600만 컬러	BT.709	HDTV 2000년~
10bit	2^10=1,024단계	2^10x3=2^30= 1,073,371.824	10억 컬러	DCI-P3	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	BT.2020	8K TV(8K/120Hz) 2024년~
16bit	2^16=65,536단계	2^16x3=2^48= 281,474,976,710,656	281조 컬러	Human Vision	16K TV (2026년~/?)

▶컬러비트+컬러표준에 비례한 색 영역

▶컬러비트에 따른 색심도 비교

모든 디스플레이(패널)는 'RGB'로 색상을 구현한다. 반면 영상소스는 크로마 서브 샘플링(YCbCr) 10bit/4:2:0으로 주로 제작하여, YCbCr 10bit/4:2:0로 제작된 콘텐츠가, 디스플레이(패널/TV)에서는 다시 'RGB'로 변환되어 구현이 되어, 디스플레이(패널/TV)가 온전한 색상을 구현한다고 보긴 힘들다.
 
해서 콘텐츠(영상) 제작을 'YCbCr'가 아닌, 'RGB'로 제작할 수 있도록 하는 방안이 강구 되어야 할 것이다. 즉, 촬영-편집-압축(인코더/디코더)-디스플레이(패널)까지 모든 과정이 '12bit/RGB'로 제작 구현이 되어야 온전한 색상을 구현할 수 있을 것이다.

참고로 'YCbCr'은 예전 흑백 영상과의 호환성을 위해 만들어진 것이다. 물론 당시 HDMI 전송량이 적다보니, 'RGB'의 절반 용량으로 전송이 가능한 'YCbCr'가 영상의 표준으로 정착이 된 것도 사실이기에, 이젠 HDMI 전송량이 증가하고, 흑백 영상이 없다는 측면에서, 영상의 모든 기준을 'RGB'로 바꿀 필요가 있다고 본다. 

[임금수-보일러박사]

소중한 정보 참으로 감사 드립니다.

[김현철(노니는곰)]

저도 방장님 의견에 100%이상 공감을 하는 입장입니다. 그리고 디스플레이가 앞서가야 컨텐츠가 따라 오는 형국이 되어야 합니다. 과거 영화관 화질을 집으로 옮겨 놓는 역할에 집중했다면 이제는 가정용 TV만의 색채를 만들어야 한다고 생각됩니다. 아마도 영화관 영상도 나름의 환경을 살려 발전할 것이라 믿구요.. 결국 경제성에 모든 것이 결론나겠지만 그래도 혁신이라 하는 것은 애플의 아이폰과 같이 시장에 방향을 지시해주는 좋은 길잡이가 되어야 한다는 생각에는 변하지 않는 가치가 될 듯 합니다.