방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 UHD TV 관련최신기술동향과향후전망 Korea Communications Agency 2013.12.16
방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 개요 UHDTV(Ultra High Definition TV) 는아직까지상용시장에영향력있는기술은아니지만, 다양한전자관련전시회를통해세간의관심을끌고있다. 특히우리나라의삼성전자, LG전자등이선도하는 TV시장이기때문에국내언론들의관심은더욱높다하겠다. 사실 UHDTV는방송시장장악및영향력측면에서수직상승할수있는가능성이매우높은기술이다. 이러한 UHDTV 기술에대해최신기술동향과함께향후전망을조망하여보는것은큰의미가있다. 이에본고에서는 UHDTV 기술에대한개요및국내외관련기술동향과시장에대해서살펴보고자한다. 1. UHD TV 기술개요 UHDTV 는 HDTV(2K_1,920x1,080) 가제공하는화질보다 4 배에서 16 배선명한초고선명비디오 (4K_3,840x2,160 ~ 8K_7,680x4,320) 와다채널 (10 채널이상 ) 오디오재현으로초현장감체험을가능하게하는차세대실감방송이다 [4]. 표 와 의주요비교 UHDTV 4K 8K HDTV 비고 화면당화소수 3,840x2,160(4k) 7,680x4,320(8k) 1920x1,080(2k) 4K : 4배 8K : 16배 화면주사율 120, 60, 60/1.001, 50, 30, 30/1.001, 25, 24, 24/1.001 30Hz 4배 화소당비트수 24~36bits 24bits 1~1.5배 샘플링형식 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 4:2:0 1~2배 가로세로화면비 16:9 16:9 동일 오디오채널수 10.1~ 22.2 5.1 2~4.4배 표준수평시야각 55도 100도 30도 3.3배 표준시청거리 1.5H 0.75H 3H (H: 화면높이 ) 출처 HDTV 방송에대한세계주요국들의디지털전환이곧완료될것으로예상되 는가운데, HDTV 방송이후의차세대방송서비스에대한준비가한창이다. 그 2
UHD TV 최신기술동향과향후전망 가운데에서도기존 HDTV 대비 4~16배의해상도를가진 UHDTV는가장유력한차세대방송서비스로각광을받고있다 [3]. 이미일본, 미국, 유럽등은 UHDTV 기술선점을위해기술개발및표준화작업이활발하며, 특히일본은국영방송사인 NHK 가주축이되어전자업체, 통신사업자, 방송사업자등이협력하여 UHDTV의기술개발과표준화개발을하고있고, 관련된주요기술분야는다음과같다 [5]. UHD 미디어획득기술 : 비디오획득, 오디오획득 UHD 프로그램제작기술 : 편집기술, 비압축저장기술 UHD 미디어부호화기술 : 비디오압축기술, 오디오압축기술, 다중화기술 UHD 미디어전송기술 : 고효율변조기술, 전송프로토콜기술, 채널부호화기술 UHDTV 단말기술 : 수신기술, 미디어복호기술, 압축저장기술 UHD 미디어디스플레이기술 : 비디오재현기술, 오디오재현기술 < 그림 1> UHDTV 의개요도 출처 : http://www.kobeta.com/news/articleview.html?idxno=4361 < 낮은비트수 > < 높은비트수 > < 그림 2> 화소당비트수 (bits/pixel) 에따른화질비교 출처 : ETRI 검토자료 3
방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 2. UHD TV 국내외기술개발주요현황과이슈 (1) 해외기술개발현황 일본은 NHK 주도로 UHDTV 관련기술개발이가장활발하게이루어지는나라중의하나다. 1995년부터 SHV(Super Hi-Vision) 개발프로젝트에본격적으로착수해지금까지카메라, 디스플레이, 전송, 부호화기술등전분야에걸쳐연구개발을진행해왔다. 그성과로 2007년위성기반 8K-UHDTV 콘텐츠전송실험에성공했으며, 위성뿐만아니라케이블및지상파를통한 UHDTV 전송실험도계속진행해오고있다. 2008년에는 full 8K-UHD 카메라시제품을개발한바있고, 2010년에는 6MHz 대역에서 256-QAM 기반 4채널결합해 8K-UHD 콘텐츠전송실험과함께 2.5인치 3CMOS Full-resolution(R, G, B 각각 33M-pixel) 카메라 (65Kg) 를개발하였다. 최근 2012년에는 2.5" Single-CMOS (33M-pixel + Bayer pattern) 를이용한 4Kg급콤팩트카메라개발해경량화하는데성공하였다. 2005년아이치현엑스포박람회에서처음시연 2015년실험방송을거쳐 2020년위성망을통한전국방송을목표로기술개발에박차를가하고있음. 목표규격은비디오의경우 8K(7680x4320), 오디오의경우 22.2 채널을목표로함 2012년 5월 16일, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 1) 기술과 MIMO(MIMO/Multiple Input Multiple Output) 2) 기술을사용하여 UHDTV 8K 영상을지상파를통해야외전송하는실험을세계최초로성공하였음 [5] 이외에도 HITACHI는 2011년 152인치 4K plasma 디스플레이개발에성공하였으며, 파나소닉은 145인치 8K-UHD PDP 디스플레이를공개하고 IFA2012에서 103인치 4K 무안경방식의 3D PDP를전시해세간의관심을끌기도했다. NHK는최근 Mitsubishi와공동개발을통하여 HEVC 기반 8K, 60p, 10bit 비디오실시간부호화시스템을개발하였고 (2013.05), DivX는 2013년 5월 HEVC level 5.1기반의 4096x2160@30fps 복호화를지원하는 draft version을출시하기도했다. 올해에들어서면서일본, 중국에서 39인치, 50인치 4K LCD 디스플레이가 1) 하나의정보를여러개의반송파로분할하고분할된반송파간간격을최소화하기위해직교성을부가해다중화해전송하는방법 2) 다중의입출력이가능한안테나시스템 4
UHD TV 최신기술동향과향후전망 $1000 이내의저가형으로출시되면서관련기술의확대및상용화가능성까지보여주었다. 이는전세계적으로확장되어프랑스는 2013년 1월부터 EUTELSAT ( 프랑스통신위성운영업체 ) 이 DVB-S2/8PSK 방식으로 4K UHD 위성방송서비스를실시중 (3,840x2,160@50p 영상포맷 ) 이고, 미국의볼티모어에서도 2013년초 6 개월간 DVB-T2 기반으로 25Mbps 전송실험이성공적으로수행되었다. < 그림 3> CES 2013 에서공개된주요제조사별 UHDTV 스펙비교 [5] 출처 : 정책연구본부방송통신연구부, UHDTV 시장전개양상과본격확산의전제조건, 동향과전망 2013.04 (2) 국내기술개발현황 우리나라는 2011년부터한국전자통신연구원 (ETRI) 을중심으로 UHDTV와무안경다시점 3D TV를동시에지원할수있는부호화및전송핵심기술개발과제를진행중에있다. 그리고 2011년 2월전자부품연구원 (KETI) 은 UHDTV 콘텐츠실시간입출력시스템개발에성공하기도했다. 한편주요제조사인삼성은 2008년 82" 4K-LCD 디스플레이와 63" 4K-PDP 디스플레이개발을완료하였고, LG 디스플레이는 2010년 CES에서 84" 4K-LCD 디스플레이전시하고 2012년 8월에상용제품을출시하기도하였다. 2012년하반기 KBS와 ETRI는지상파기반 4K-UHDTV@30p 전송실험을실시하였으며, 2013년 6월부터는 4K-UHDTV@60p 전송실험에착수, 성공적으로수행한바있다. 그리고 2012년말부터 2013년 1월까지 CJ헬로비전과 ETRI는케이블기반의 4K-UHDTV 전송실험을실시하였고, 이를토대로 2013년 7월부터세계 5
방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 최초 UHDTV 시범방송을개시하였다. LG전자는 2012년 8월세계최초로 84" UHDTV( 모델명 : 84LM9600) 를출시하며시장을선도하는위치를확보하였고, 삼성전자는 85인치 UHTV( 모델명 : UN85S9) 제품을 CES 2013에서공개해업계에주목을받았다. < 그림 4> 국내 UHDTV 방송기술로드맵 출처 : http://kpfbooks.tistory.com/1664 3. UHD TV 국내외시장동향 일본은 SHV(Super Hi-Vision) 에대하여적극적인기술홍보를통한주도권및국제표준화노력을벌이고있다 [2]. 2006년부터 NAB와 IBC 등에전시시작, 이후 2008년파트너사인영국 BBC, 이탈리아 RAI와공동으로 UHDTV 방송테스트진행 2008년 9월 IBC 2008 전시회에서위성전송을이용한 8K 비디오시연 영국 BBC와공동으로 2012년런던올림픽에서 8K 시범서비스진행미국은 UHDTV 방송보다는더욱강점을가지고있는헐리우드중심의영상디지털시네마분야표준에서주도권을갖기위해노력하고있다 [2]. 6
UHD TV 최신기술동향과향후전망 헐리우드메이저영화사가중심이된 DCI(Digital Cinema Initiative) 에서 2K/4K 디지털시네마표준수립 디지털시네마는 2K/4K 스크린이 7,300개이상보급되었으며, 8K급비디오서비스에대한검토시작 ( 단위 : 천대 ) < 그림 5> 전세계 4K UHDTV 출하량전망 출처 : Television Market Tracker Report(2012. 10. IHS isuppli) 한편대만 CMO는 2006년 4K LCD 패널을공개발표하였고, 일본의미쓰비시, 소니, 샤프, 아스트로디자인등은 2007년 4K 디스플레이세트상용제품을발표한바있다. 그리고일본의 JVC, 마쓰시타, 소니, 올림퍼스, 캐나다의 DALSA 등이 4K 해상도 (4,096*2,048) 의비디오데이터를획득할수있는 D-cinema용카메라개발하여상용화제품으로출시하기도하였다. 아울러 Thomson, IMAGICA에서는 35mm 필름에담긴영상을 4K 해상도의디지털비디오데이터로변환하는고속스캐닝 (scanning) 장비를출시하였으며, 4K-UHD 콘텐츠를실시간저장및재생할수있는시스템을 2011년 Astrodesign 社에서상용제품으로출시하였다. 이어서이를 2012년하반기 AJA사에서도출시함에따라, UHDTV 콘텐츠보급이더욱확대될수있는전기를마련하였다. 시장조사기관 IHS isuppli가 2013년 2월에발표한 Television Market Tracker Report 에따르면, UHDTV 중에서도 4K UHDTV의출하량이 2012년 4,000대에서 2017년 210만대까지급증할것으로예상하였다. 그리고 NPD Display Research 또한세계 UHDTV 판매대수가 2013년 50만대에서 2016년 724만대수 7
방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 준으로폭발적으로증가할것으로전망하고있다. 이러한조사보고서는지속적으로발표되고있는데, 컨설팅사업자인 Futuresource Consulting이 2013년 7월에발간한보고서를살펴보면, 4K HDTV 출하량이 2013년을기점으로급증하고있음을예측하고있다. 그리고해당사업자는 2012년글로벌 4K TV 출하량이 6 만2천대에불과했지만, 2017년에는 2,200만대로증가할것이라고전망하고있다. ( 단위 : 만대 ) [ 그림 6] 세계 4K-UHDTV 출하량전망 출처 : Futuresource Consulting(2013.7) 우리나라의경우에도비슷한시장전망조사결과가나오고있다. 국민소득수준이높아지고디지털 TV의보급이확산됨에따라이용자들의차세대TV에대한기대도높아지고있다. 이용자만족도의경우도아날로그TV 대비디지털TV 가 1.7배가량높은데 [1], 이는대부분화질에의한것으로조사되어향후차세대TV 즉 4K-UHDTV에대한사용자요구는더욱커질것으로예상된다하겠다. 4. UHD 정책 / 산업주요현황및이슈 2010년지식경제부의 100대전략제품 에 UHDTV 포함하였고, 산업기술혁신비전 2020 기획 보고서에도유망제품으로도포함되어있다. 미래창조과학부는전파진흥기본계획에따라 2013년부터위성기반으로서 4K급 UHD 방송실험을추진하고있으며, 신규시장개척을통한일자리창출을위하여 UHD 방송 8
UHD TV 최신기술동향과향후전망 기술을중심으로차세대방송기술발전전략수립한바있다. 지상파는신규가용주파수확보시 2015년에상용서비스가실시예정이고, 케이블은 2014년, 위성은 2015년을목표로 4K UHDTV 상용서비스실시예정이다. 그밖에현재가장중요하게제기되는디지털방송관련주요이슈는다음과같이정리할수있다 [3]. 고품질의콘텐츠를원하는소비자의욕구증가와디지털방송전환이완료됨에따라차세대방송시장주도권을잡기위한경쟁이치열하게이뤄질예정 사용자가고화질방송과아바타등의 3차원입체영화를경험하게되면서초고품질방송서비스에대한요구가점점더높아지고있음 UHDTV 기술의단계별도입을위한장기적인로드맵수립이필요함. 신속하게적용할수있는 4K UHDTV 서비스의도입과 8K 서비스에대한표준화및기술개발현황을고려해야함. 그리고이를통해점진적도입전략을검토해야함. 일본, 미국, 유럽에서는이미 UHDTV 기술선점을위한기술개발및표준화가진행중에있음. 특히일본은 NHK를중심으로가전메이커와통신, 방송사업자등민관이합동으로 UHDTV의기술개발과표준화를주도하고있음. 그러나우리나라는그추진현황과속도가매우미흡한수준임 UHDTV 미디어를 H.264방식으로압축하였을때, 4K급은최소 30Mbps, 8K급은최소 120Mbps의전송대역폭이필요함 UHDTV 보급에는방송시스템, 콘텐츠공급, 접속규격, 스토리지등의정비가함께해결되어야할과제이자선행조건임 동영상압축기술이진전될경우 4K영상전송서비스가실현될가능성이높으며 2020년까지 FTTH를통한 IPTV나 CATV, 위성방송등으로 UHDTV를시청하는가정이등장할것으로예상됨 방송사업자는방송의고품질화, 융합화, 지능화등미래의방송서비스에대처가능한차세대방송기술도입및망업그레이드가필요함 UHDTV 시장이조기에활성화될경우를대비하여케이블기가망을활용한 UHDTV 방송서비스제공방안을검토해야할것임 UHDTV는 3DTV와는달리전용콘텐츠에대한의존도가낮아 UHDTV 대응콘텐츠가부족할때에는현재의고화질영상을업컨버트처리에의해 UHD영상으로변환하는방안고려 9
방송통신기술이슈 & 전망 2013 년제 17 호 5. 맺음말 TV-스마트폰-태블릿PC로연결되는 N스크린시청환경이구축되면서, 스마트TV 와소셜TV 등이다가올미래의 TV방송시장을주도할것으로예상되고있다. 또한이와함께디지털 TV 시장은이러한추세변하와함께 TV 본연의기능에도충실해대화면과고해상도구현을통한실감방송으로의진화를거듭하고있다. 그결과 2012년이후전세계 TV 제조업계및방송업계는기존 Full HD 해상도의 4배에달하는 4K 이상의화질을구현하는 UHDTV 를출시하고관련하여 4K 동영상실시간전송기술등도공개시연한바있다. 그러나 UHDTV 서비스시대를열기위한기술적발전과시장의확대가아무리급속하게이루어진다하더라도이의성공적인구현을위해서는많은문제와걸림돌이여전히존재한다. 예를들어방송사들은아직까지 HDTV 콘텐츠및네트워크확보에난항을겪고있고, UHDTV 디스플레이보급은확산되고있지만관련콘텐츠는부족하고시스템호환등의문제가여전히발생하고있어실제소비자상용화까지는아직요원하다는의견도사실많다. 하지만그럼에도불구하고 UHDTV가향후우리차세대방송시장의기대주이자선두주자가될것이라는데에는별로이견이없음에주목해야한다. 오히려지금은멀지않은미래의성공적인도전을위해우리가선택해야할길이무엇인지를고민해야할때이다. 결국선택은소비자의몫이고, 이는아무리뛰어난기술이라도높은비용과부족한콘텐츠, HDTV 대비뚜렷한차별화를갖지못하면소비자의수요를창출하지못할것임을명심해야한다. 그런의미에서지금은보다적극적이고실현성있는대안찾기를시작해야할때이다. 10
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방송통신기술시장 정책콘텐츠 발행호 2013 년제 17 호 발간물명 UHD TV 최신기술동향과향후전망