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[용어로 본 UHD의 모든 것] 대화면 해상도 최적화…평면서 느끼는 입체감 '실감나네'
[용어로 본 UHD의 모든 것] 대화면 해상도 최적화…평면서 느끼는 입체감 '실감나네'
  • 차종환 기자
  • 승인 2018.03.13 09:18
  • 댓글 0
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HD 대비 4배 이상 해상도
8K급 영상…입체감 느껴져

고효율 압축기술 적용해야
촘촘한 명암비로 실재감↑

일반영상 UHD급으로 변환
콘텐츠 부족 문제 해결
60인치 이상 대형 UHDTV 보급이 본궤도에 올랐다. [사진=LG전자]
60인치 이상 대형 UHDTV 보급이 본궤도에 올랐다. [사진=LG전자]

세계 최초의 지상파UHD 방송이 시작된 지 1년여가 다 돼간다.

지난 2월 개최된 평창 동계올림픽으로 UHD방송에 대한 시청자들의 관심도 상당부분 올라왔다. 오는 6월 열릴 러시아 월드컵은 이러한 관심에 방점을 찍을 전망이다.

우선 UHD방송을 수신할 수 있는 TV부터 마련해야 할 터. 가전제품 중 유일하게 10년 이상을 사용하는 TV인 만큼 신중에 신중을 기해야 하는데, 유독 UHDTV 사양에는 생전 처음 보는 단어들이 즐비하다.

용어만 알아도 UHD방송의 거의 모든 것을 이해할 수 있다. 다가오는 월드컵은 새 TV로 나도 UHD 시청자가 돼 보는 건 어떨까.

 

□ 4K = 디지털 영상은 화면을 가로와 세로로 구분했을 때 픽셀(pixel)이라는 아주 작은 점들이 모여 하나의 화상을 만들어낸다. 이 점들이 끊임없이 색을 바꿔가면서 움직이는 영상을 만들어내는 것이다. 해상도는 이 가로와 세로의 픽셀 수를 곱한 값이다.

현재 가장 일반화된 해상도는 1920×1080인데, 이 해상도부터 HD(High Definition: 고화질)급이라고 일컫는다.

여기에 가로세로 픽셀을 2배 더 늘린 해상도(3840×2160)를 UHD(Ultra HD: 초고화질)라고 부른다. 픽셀이 늘어난 만큼 당연히 디스플레이의 크기도 확연히 대형화 된다.

4K란 가로 픽셀의 수가 약 4000픽셀에 달함을 의미한다. 세로 픽셀 값을 고려하지 않는 이유는 영상마다 화면 비율이 약간씩 다르기 때문이다. 엄밀히 따지면 4K 역시 4000픽셀에 다소 못 미치지만 UHD를 지칭하기 편하도록 직관적인 단어로 4K가 통용되고 있다.

4K의 가로 세로 픽셀을 2배 더 늘린 UHD를 8K라고 한다. 8K 수준까지 되면 일상생활에서 사람이 눈으로 인식하는 개체와 영상에서 보는 개체가 크게 구분이 가지 않는다. 사람에 따라 평면임에도 불구하고 8K 영상이 입체감이 느껴지는 것처럼 느끼기도 한다.

8K의 효과를 제대로 느끼려면 통상 70인치 이상의 화면이 필요하다는 것이 전문가들의 의견이다.

□ HEVC = UHD는 HD 대비 4배 이상의 해상도를 구현하기 때문에 현재의 디지털방송 전송 대역폭 역시 4배 이상 확장돼야 한다. 하지만 기존 인프라의 용량을 4배 이상 확대하는 건 막대한 투자비용을 감수해야 한다.

신규 인프라의 투자를 최소화하면서 UHD방송을 실현하기 위해 영상의 압축효율을 더 높인 것이 HEVC(High Efficiency Video Coding) 기술이다.

HEVC는 현재 일반화된 H.264/AVC 표준 보다 50% 이상 향상된 효율로 동일한 품질의 동영상을 전달할 수 있다. 현재 국내 지상파 디지털방송(MPEG)이 19Mbps로 송출되고 있는 것을 감안하면, HEVC 코덱으로는 4~5Mbps의 효율로도 동일한 수준의 화질 구현이 가능하다는 뜻이다.

HEVC의 원리는 비디오 프레임을 더욱 잘게 쪼개 다양한 블록조합을 적용할 수 있도록 함으로써 압축 효율을 높인다. 아울러 영상의 움직임 정보를 예측하고 보상하는 화면 예측기술을 구현하며 다양한 부호화 알고리즘을 포함하고 있다.

□ HDR = HDR(High Dynamic Range)은 1000대 1 이상의 명암비를 지원하는 기술을 뜻한다.

사람이 인지할 수 있는 밝기의 범위는 10⁻⁶~10⁸니트(nits: 1니트는 1㎡ 공간에 촛불이 1개 켜진 밝기) 정도다. 그런데 현재 널리 보급된 TV에서 제공하는 영상의 밝기 수준은 120니트 수준에 머물러 있다. 즉, 사람이 일상적으로 눈으로 인식하는 실제 환경은 영상에 담기는 순간 매우 제한적인 부분만 표현되고 있음을 의미한다.

HDR은 이러한 디스플레이의 한계를 넘어, 영상이 실제 환경에 최대한 가깝게 표현되도록 명암비를 10만 대 1 수준으로 끌어올린다.

HDR이 적용된 화면은 밝은 부분은 좀 더 밝게, 어두운 부분은 좀 더 어둡게 표현할 수 있다. 즉, 기존에 밝은 부분은 아예 하얗게, 어두운 부분은 아예 까맣게 나오던 영상이 보다 세밀한 차이까지 연출될 수 있는 것이다.

상용화된 HDR기술로는 미국 돌비사 중심의 ‘돌비 비전’과 국내외 가전사들이 주도하는 ‘HDR10’ 기술이 있다.

‘돌비 비전’은 콘텐츠 제작자 및 OTT 서비스 업체들이 주로 채택해 세력을 확장하고 있다. 넷플릭스와 아마존비디오와 같은 스트리밍 업체들이 ‘돌비 비전’ 콘텐츠를 기본값으로 제공한다.

‘HDR10’은 삼성전자, LG전자 등 제조사가 중심이다. 장면마다 최적화된 HDR을 적용해 보다 세밀한 영상을 제공하는 ‘다이나믹메타데이터(Dynamic Meta Data)’ 처리 기술이 적용된다. 개방형 표준이기 때문에 누구나 사용할 수 있다.

□ 업스케일링 = 업스케일링(Upscaling)이란, 말 그대로 길이를 늘려줌을 뜻한다.

일반 영상을 UHD급 디스플레이로 볼 경우 가로세로 픽셀을 다 메워주지 못해 화면이 부옇게 보이는 현상이 발생하는데 업스케일링은 이 부족한 픽셀을 채움으로써 부옇게 보이던 영상을 또렷하게 개선한다.

업스케일링 기술이 중요한 이유는 현재 UHD를 지원하는 콘텐츠가 많지 않기 때문이다. 그나마 지상파 방송이 UHD 서비스를 시작했지만 모든 프로그램에 UHD를 적용하려면 시간이 걸린다. 임시방편으로 HD영상을 업스케일링 기술을 통해 UHD 영상으로 볼 수 있는 것이다.

기본 원리는 TV에 내장된 화질 개선 칩이 기존 영상을 인식해 부족한 부분을 채워 넣는 방식을 사용한다.

제조사별로 고유의 색 보정, 명암비 조정, 노이즈 및 왜곡 제거 기술이 적용돼 상당한 수준으로 UHD 영상을 구현하고 있다. 삼성전자는 독자적인 4단계 UHD 업스케일링 기술을, LG전자는 풀HD 화면을 6단계로 업스케일링하는 ‘U클리어’ 엔진을 적용하고 있다.

 

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