디지털 TV 방송장비기술동향 및국내산업화이슈 2013. 4. 3. 연세대학교차세대 DTV 방송기술연구센터최윤식 (yschoe@yonsei.ac.kr)
순서 차세대 DTV 방송기술동향 3-D TV 방송 UDTV 방송 Smart TV 방송 ( 방송통신융합및지능화 TV) 차세대 DTV 방송장비기술의국내산업화이슈 국내방송표준및방송장비규격 UDTV/3DTV 방송용전송, 중계기 방송 / 통신생태계구축 Cloud 기반 N-Screen 서비스구축 고해상도 Smart TV 서비스 UDTV, 3DTV 의화질평가및측정 산학연협동
차세대 DTV 방송기술동향
차세대 DTV 방송 고선명영상과고품질음향의방송콘텐츠를언제어디서나자유롭게선택하여시청하고, 데이터방송등다양한부가서비스를제공하는디지털방송서비스, 시스템및단말 어디서나시청가능 언제나시청가능 지상파 누구나, 개인취향의프로그램시청가능 TV 유무선통신망게임기 디지털 TV = 홈플랫폼 위성 컴퓨터정보가전가전정보화 케이블 T-Government, T-Commerce 현장감있는실감영상 / 음향제공 출처 : Cahners In-Stat(2003.2), ETRI(2003. 10) 서울시서대문구신촌동 134 연세대학교산학협동관 521호전화 : 02-2123-7484 팩스 : 02-2123-8306
DTV/ 방송서비스발전전망 Quality 고화질실감 T V T V 음향 2012 년 2000 년 컬 T 컬러 TV 러 V 방송흑 T 흑백 TV 백 V 방송 Radio 방송 UDTV 방송 HDTV 방송 디지털 TV T V 방송 CATV 방송 DAB 3DTV 방송 양방향데이터방송 DMB Internet 오디오방송 지능형방송등 Internet TV 방송 실감방송 Interactivity 단순시청형정보선택형정보맞춤형정보창조형
3-D TV 기술동향
듀얼스트림 (dual stream) 방식 좌우영상을각각인코딩하여 MPEG-2 시스템규격에부합되도록다중화하여전송 : 역방향호환성보장
수신기 -3D TV 인터페이스
3-D TV 실험방송환경
실험방송환경별 3-D TV 방송규격
UDTV (HEVC)
UDTV UDTV Resolutions and Data Rates Video Formats Date Rates HD 1920x1080, YUV4:2:0, 8 bits, 30fps 746Mbps 3840x2160, YUV4:2:0, 8bits, 30fps 3Gbps 4K UHD 3840x2160, YUV4:2:2, 10bits, 30fps 5Gbps 3840x2160, YUV4:4:4, 12bits, 60fps 18Gbps 7680x4320, YUV4:2:0, 8bits, 30fps 12Gbps 8K UHD 7680x4320, YUV4:2:2, 10bits, 30fps 20Gbps 7680x4320, YUV4:4:4, 12bits, 60fps 72Gbps 4 times 16 times
HEVC Standardization Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT VC) ITU T Study Group 16 (VCEG) : NGVC (Next Generation Video Coding) ISO/IEC JTC1/SC29/WG 11 (MPEG) : HVC (High-performance Video Coding) JCT-VC : HEVC A JCT-VC was established by VCEG and MPEG on January, 2010. The JCT VC standardization effort is being referred to as High Efficiency Video Coding (HEVC).
HEVC Test Model HEVC Test Model (HM) The HM contains only the minimum set of well-tested tools that together form a coherent design that is confirmed to show good capability. High Efficiency (HE) Low Complexity (LC) Coding Unit 8x8 up to 64x64 in quadtree structure Prediction Units (square, rectangular types) Transform unit tree (3 level max) Transform unit tree (2 level max) Integer transform from 4x4 to 32x32 Unified Intra Prediction (Max. 34 directions) DCT-based interpolation filter 8 tap for Luma DCT-based interpolation filter 8 tap for Chroma Advanced motion vector prediction CABAC entropy coding Internal bit-depth increase (4 bits) X LCEC X Transform precision extension (4 bits) Low-complexity Deblocking filter Coding unit based (diamond-shape) Adaptive loop filter X
Smart TV 기술
Smart TV 기술동향 TV 경쟁원천의이동 TV Content/Service : CP(Content Provider), SP( 방송국 ) Terminal : TV Network : 방송망 IPTV Content/Service : CP(Content Provider), SP( 방송국 ) Platform : 제한된플렛폼 Terminal : 셋탑박스 Network : 인터넷 ( 전용망 )
Smart TV 기술동향 Smart TV Content/Service : CP(Content Provider), SP( 방송국 ), SP(Internet Service Provider) Platform : 개방형플렛폼 (Clouding Server 포함 ) Terminal : 일체형 TV/ 셋탑박스 Network : 방송망, 유무선인터넷 기타 : N-Screen 서비스, 지능형 UI, 고화질서비스로의진화
N-Screen 스마트 TV 서비스개념도
클라우드컴퓨팅기반고화질비디오스트리밍서비스를위한필요기술 고화질, 고해상도의콘텐츠제공 제한된대역폭내에서다수의사용자들에게고화질비디오데이터를전송하기위해서는비디오부호화효율을높이거나많은비디오데이터의동시처리, 전송대역폭을효율적으로사용하는기술필요. 저비용고효율서비스시스템구축 클라우드서버는고가의장비이기때문에, 시스템구축비용자체가서비스사업의걸림돌이될수있음. 따라서제한된서버자원의효율적관리및최적화등의기술필요. 고품질의스트리밍서비스제공 고화질비디오가유무선네트워크를통해언제어디서나지연시간없이서비스되어야함. 높은대역폭을요구하는고화질비디오스트리밍은 QoS 및신뢰성보장이어려우며, 따라서이러한변화를최소화하고상황에따라적응적으로스트리밍서비스가이루어지기위한기술필요. 19
차세대 DTV 방송장비기술의 국내산업화이슈
매체별디지털방송의 SWOT 분석 3DTV UDTV 3DTV 방송의태동기 DTV, 휴대폰, 모바일방송기술인프라우수함 MPEG 등국제표준화활동활발 차세대 DTV 서비스로서관련시장을여는기폭제로작용 아바타를기회로찾아온시장활성화기회 S O 휴대이동방송 세계최초의모바일방송 (T-DMB) 상용화 T-DMB 기술에이은 AT-DMB 기술개발능력확보 S 콘텐츠제작환경부족 원천 IPR 미흡 관련국산방송장비부족 W T W 양질의콘텐츠미비 제품 / 콘텐츠인증기준부재 핵심기술보유국인독일, 미국등의표준화선도움직임. 국내개발 AT-DMB 송신장비의성능검증및신뢰성확보필요 자체적개발기술에의존하는국제표준화추진 필수해결과제 콘텐츠제작환경개선 방송 / 전송장비의고도화및국산화 방송실험을위한테스트베드구축 DTV 시장의활성화 HDTV, DMB 등디지털방송기술에서확보한핵심기술과 IPR IT 강국으로서의기반구축 지상파의디지털전환에따른신규서비스창출 실감미디어분야의기술개발가속화및응용시장성장 UHDTV 실험방송 IPTV BcN 과다양한무선인프라기술력 IPTV 관련다양한분야에대한적극적표준화대응책마련 S O S 카메라등콘텐츠획득장비기술미비 방송장비상용화경험부족 대용량저장매체, 전송기술등부족 W T W 양질의콘텐츠부족및비즈니스모델불확실 기존 HDTV 와의호환성기술개발필요 외산장비및기술의존도높음 컨텐츠기술력미흡 요소기술에대한국제표준확보미흡 T-DMB 세계시장의확산 AT-DMB 상용서비스시세계시장진출 규격표준화완료 O T 타기술과의경쟁으로인한 AT-DMB 의해외진출이용이치않음 다수의복수표준존재 IP 기반방송 / 통신융합서비스확대 IPTV 관련적극적인표준화대응 O T IPTV 에대한불투명한시장성 원천기술에대한특허확보강화필요 기존기술을확장하여표준화강화 21
디지털방송시스템의구성과장비 22
분야별핵심기술 (1) 차세대 DTV 전송고도화핵심기술 양안식 / 다시점 3DTV 방송시스템전송기술 다중안테나를이용한모바일방송시스템연구 3D TV 커버리지확장 UHD TV MS 4K/8K-UHDTV 방송시스템전송기술 MS MS 협력전송모바일방송전송기술 FRS 매체별양방향방송시스템및리턴채널기술 MS BS MRS 지상파모바일방송망의동일채널중계기기술 모바일 IPTV 를이용한방통융합시스템 IP core 망 ( 콘텐츠분배망 ) MS 음영지역해소 다양한 QoS 보장을위한리턴채널기술 MS FRS
분야별핵심기술 (2) 차세대 DTV 콘텐츠압축부호화, 제작 / 편집핵심기술및장비 Stereo camera Stereo or Multi-view sequence HDTV/UDTV Resolution Upconversion Multi-view camera Stereo or Multi-view Video encoder Channel Stereo or Multi-view Video decoder Stereo display 3D Rendering and Reconstruction Multi-view display Stereo/Multi-view sequence acquisition Robust Disparity Estimation Augmented Reality Contents using Matting Smart User Interface Mobile display Resolution and Frame-rate conversion Stereo/Multi-view camera calibration and tracking 24
분야별핵심기술 (3) 차세대 DTV 네트워크핵심기술 이종매체간전환시연속성유지를위한핸드오버기술 방통융합환경에서이종매체간콘텐츠연동알고리즘 T-DMB Cellular WiBro 광역방송시스템 메타데이터기반단말및매체에최적화된 SVC 스트림전송기술 WLAN WLAN BS Wired Fixed Ends 모바일방송품질보장을위한무선자원관리기술 모바일방송 QoS 보장을위한 Cross-layer 최적화기술 FRS 양방향중계시스템 Mobile End 양방향방송구현을위한리턴채널자원관리기술 25
분야별핵심기술 (4) 차세대 DTV 품질평가측정핵심기술 Content Provider 3D/UHDTV 고속품질평가 Content Sink 시스템파라미터최적화 Objective Quality Measure QoE monitering Return Channel Quality Assessment Parameters Packet Loss/Delay Frequency interference Per-module quality measurement Wired/Wireless IP network IP 네트워크 패킷손실패킷지연 Multi station Broadcasting channel 지상파 /DMB Station 전송중품질열화측정 Quality Assessment Parameters 수신단영상자동품질평가 26
1. 국내방송표준및방송장비규격 국내방송표준및규격의부재 상품화준비및개발의지연요인 표준이필요없는틈새시장개척 사내방송, 학교방송, 교회방송, 아파트단지방송등의 Society 방송장비시장-저가형단순기능장비 호텔, 병원, 아파트단지등의방송시스템구축 ( 방송 Network 구축 )
Hybrid Home Cloud Public Cloud System 적응형서비스 디바이스제어정보 HOME Cloud System 디바이스정보 사용자정보 자원정보 / 입력정보 사용자 / 디바이스상태정보
Hybrid Home Cloud Business Model - 2 스마트자원가상화기반스마트리빙건강관리서비스 퍼블릭서비스콘텐츠 퍼블릭클라우드서비스 퍼블릭사용자정보 로그분석 센서데이터 사용자프로파일 사용자 / 환경정보 디바이스프로파일 Assist Gateway 실시간상황정보 스마트리빙서비스어플리케이션 상황적응형스마트리빙서비스플랫폼 정보분석가공 사용자 / 상황인식 Life 개인화서비스 Html 5 기반 Hybrid Web & App 디바이스 / 센서리소스 실시간디바이스프로파일 프라이빗서비스콘텐츠 프라이빗사용자정보 Home Cloud 건강요리 운동일정 Context 인지 푸드매니저 서비스콘텐츠 추천콘텐츠 개인화콘텐츠 추천조리법 운동계획표 식료품관리 가정내환경관리 추천콘텐츠 식단표 의류관리 서비스이용내역 경량화스마트가전 스마트디바이스
Hybrid Home Cloud Business Model - 3 스마트자원가상화기반스마트리빙가정보안서비스 퍼블릭서비스콘텐츠 퍼블릭클라우드서비스 로그분석 센서데이터 사용자프로파일 사용자 / 환경정보 디바이스프로파일 Assist Gateway 실시간상황정보 침입 화재 누수 스마트리빙서비스어플리케이션 상황적응형스마트리빙서비스플랫폼 프라이빗서비스콘텐츠 Home Cloud 긴급상황정보 상시 / 긴급상황정보 정보분석가공 보안요령 사용자 / 상황인식 관련기사 Life Context 인지 긴급연락 서비스콘텐츠 개인화서비스 출동상황 상황적응형콘텐츠 Html 5 기반 Hybrid Web & App 긴급서비스안내 보안점검표 경고알림콘텐츠 가정내장치관리 추천콘텐츠 실시간상황안내 긴급출동상황 서비스이용내역 디바이스 / 센서리소스 실시간디바이스프로파일 경량화스마트가전 스마트디바이스
2. UDTV/3DTV 방송용전송, 중계기 기존 HDTV 방송용전송, 중계기, 안테나의한계 UDTV 방송용중계기, 안테나개발 WIFI 망과의연동기술 N-Screen 서비스에필수적 UDTV, 3DTV 방송용계측장비
다중반송파 MIMO 시스템송신기 & 수신기 음영지역해소 양방향방송 적응형 Multi-way 결합수신기 협력전송기반모바일방송 반이중 / 전이중중계를통한협력전송기법 다중안테나기반동일채널중계기
3. 방송 / 통신생태계구축 Smart TV 의생태계구축 안드로이드및애플 OS 에의종속문제 Open Platform 구축 HTML5 기반생태계구축으로종속성탈피 예 : KT 의 IPTV 다양한 Contents 확보 UDTV, 3D Contents 확보및제작, 편집장치개발
하이브리드클라우드기반미디어콘텐츠공유서비스 로그분석 센서데이터 사용자프로파일 사용자 / 환경정보 디바이스프로파일 Assist Gateway Public Cloud 사용자 / 상황인식 경량화스마트가전 상황적응형미디어서비스어플리케이션상황적응형미디어콘텐츠관리 & 서비스플랫폼 정보분석가공 Life 개인화서비스 Html 5 기반 Hybrid Web & App 스마트디바이스 미디어디바이스 Home Cloud Context 인지 스마트홈이종디바이스상황적응형미디어서비스개인화예약검색서비스 Video Audio News Media Contents Image 사용자위치인식기반미디어서비스 개인화실시간검색서비스개인화스케쥴링서비스 개인화콘텐츠추천서비스
4. Cloud 기반 N-Screen 서비스구축 Cloud 서버의보안 대용량Cloud 서버의분산서버구축 고화질동영상처리장치 실시간트랜스코더장치 분산서버를이용한스트리밍관리장치
NDR(Networked Digital Recorder)
MPEG DASH 기반차세대네트워크방송 N-Screen Service Cloud Computing ( 출처 : 훌루프리미엄유료 TV 서비스 ) Available devices Xbox 360, PlayStation 3, Nintendo 3DS, iphone, ipad, ipod, Android Phones/Tablets, etc,. ( 출처 : apptalki.tv) What is Cloud Computing? 문서, 음악, 영상파일을클라우드에저장 스마트 TV, PC, 모바일휴대폰등을이용 인터넷이되는어느곳에서든사용가능 37
Robust Strategies for Delay-Sensitive Data Transmission using Network Coding Network Coded Data Transmission Broken Node or Packet Traffic Delay-Sensitive Data Unstable transmissions e.g., - packet loss - congestion Approximate Decoding 38
Utility-based Resource Management Strategies in Cloud Network 39
5. 고해상도 Smart TV 서비스 초고해상도 TV (UDTV) UDTV 급 Contents 확보를위한기존 HDTV 급 Contents 의 Super Resolution 변환기법및변환장치개발 편리한 UI/UX 개발 터치패널을이용한마우스 예 : 스마트폰이용, 가정용영상도어폰활용등 손짓, 음성인식입력방식 사용자맞춤형방송프로그램추천
지능형 TV Intelligent streaming 개인프로파일이동 Intelligent Scalability 인터액티브 DTV BcN Adaptive Protocol Transformer 개인형 DTV 단순히시청상황을센싱 인터액티브한시청환경제어 41
지능형마우스 2 차원기반지시동작인식및반응기술 Detection Area Active Detection Area Hand Tip Viewer Camera DTV 42
프로그램추천기술 시청패턴프로파일생성을위한시청자 / 커뮤니티별선호시청내역 사용자 선호시청내역장소시간키워드 아버지 집 저녁 뉴스, 바둑, 드라마 새벽 영화, 공포 직장 오후 뉴스, 증권, 경제 어머니 집 오전 드라마, 홈쇼핑 오후 요가 저녁 요리, 드라마 아들 집 저녁 게임, 오락 학교 오후 교육 커뮤니티산악회연세대축구단 선호시청내역키워드스포츠, 골프연예, 버라이어티스포츠, 축구 43
Adaptive RUI (Google Now)
Adaptive RUI Layout 변화 : Device/Vendor Contents 변화 : Device/Battery Contents 변화 : Battery/Brightness Contents 변화 : Time
6. UDTV, 3DTV 의화질평가및측정
7. 산학연협동 대학연구센터의활용 연세대학교 ITRC 차세대 DTV 방송기술연구센터 인력양성 ( 기업체인력의재교육 ) 기술이전 국가 Test Bed 센터의활용 TTA 디지털방송시범센터 제주지식산업진흥원 KEA 방송장비산업센터 관련산업협회의활용 한국방송기술산업협회
감사합니다. yschoe@yonsei.ac.kr 010-3715-0961