단말기의 성능이 각기 다양해지고, 여러 망을 통해 멀티미디어 서비스를 제공하는 것이 가능해지면서 미디어 소비 환경은 다양한 형태로 진화하였다. 최근 들어 실시간 모바일 서비스와 방송 서비스를 방송망은 물론 IP망에서도 제공되기 시작하였다. 이러한 변화의 흐름에 따라 이기종망 환경에서 다양한 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 제기되었으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 MPEG에서는 기존 HD급 전송을 위해 적용한 MPEG-TS를 대체할 수 있는 MMT(MPEG Media Transport)를 멀티미디어 전송 표준으로 채택하였다. MMT는 IP 기반으로 지상파, 위성, 케이블 방송 네트워크 등에서 다양한 방송을 제공할 수 있으며, 다른 종류의 여러 망을 동시에 사용하여 멀티미디어를 전달할 수 있는 특징을 갖고 있으며, 이를 이용하여 최근 많은 관심을 받고 있는 UHD(Ultra High Definition)급 방송 서비스 전송에 적용하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 MMT를 기반으로 이기종망을 통해 초고화질의 콘텐츠를 수신하도록 설계한 아키텍처 구현 방법을 제안한다.
TV디스플레이 대형화, 방송과 통신의 융합화, 신호 압축 및 전송 기술의 고도화로 인해 지상파 디지털 방송은 초고품질 방송, 하이브리드 방송, 고정UHD/이동HD 동시방송을 제공할 수 있는 UHD 방송으로 진화하고 있다. 이러한 지상파 UHDTV 방송을 위한 국내 표준은 북미의 차세대 방송 표준인 ATSC3.0을 근간으로 하고 있다. ATSC3.0은 비디오 압축 표준으로 HEVC 비디오 부호화 표준을, 오디오 압축 표준으로는 MPEG-H 3D 오디오 부호화 표준을 채택하고 있다. 또한 방송망과 IP망에서의 운용을 위해 기존의 MPEG-2 TS 방식을 대신하여 IP기반의 ROUTE/DASH와 MMT를 전송 포맷으로 채택하고 있으며, 4K UHD 방송과 이동 HD 서비스를 동시에 제공하기 위한 다중화 기술을 도입하고 있다. 본 논문에서는 ATSC3.0을 기반으로 HDR/WCG 지원 고품질 비디오 서비스, 10.2채널/4객체 지원 입체음향 서비스, 고정 UHD와 이동 HD 동시방송 서비스를 제공하기 위해 필요한 오디오/비디오 부호화기, ROUTE/DASH 패키저, 다중화 시스템과 물리계층 송수신을 위한 ATSC 3.0 LDM 시스템을 구현하고, 이를 실시간 방송 송수신 환경에 적용하여 서비스 가능성을 검증하고자 하였다.
본 논문에서는 초고해상도(UHD: Ultra High Definition) 영상의 방송 서비스를 위한 UHD 영상의 주관적 화질 평가를 수행하고 이에 따른 화질평가 결과를 분석하였다. TV, 인터넷, 개인 미디어 기기들의 보급으로 인해 영상 콘텐츠의 소비가 늘어나고 있으며 이와 더불어 고화질 영상에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 현재 HD급($1920{\times}1080$) 영상이 DTV, DVD, 디지털 캠코더, 감시 비디오 및 기타 멀티미디어 기기 등을 통하여 다양한 형태로 소비되고 있으며, 최근에는 이러한 HD 해상도를 넘어 4K-UHD($3840{\times}2160$) 해상도의 디지털 시네마 콘텐츠가 활발히 제작되고 있고, 멀티미디어 시장에서도 이를 지원하는 카메라, 빔 프로젝터, 디스플레이 등의 기기가 출시되기 시작하였으며, 곧 방송${\times}$통신 환경에서도 4K-UHD 비디오 서비스가 출현할 것으로 예상된다. 이에 본 논문에서는 UHD TV 서비스 도입 시에 UHD 비디오의 시청환경 및 신호규격을 결정하는데 도움을 주기 위해 4K-UHD 영상에 대해 공간 해상도, 컬러포맷, 프레임률, 압축률을 포함한 4 가지 항목에 대한 주관적 화질 평가 실험을 수행하였다. 평가 결과, HD 해상도 대비 UHD 해상도의 영상에 대해 더 높은 주관적 화질 평가 결과를 보였으며, 컬러포맷이 YUV444인 4K-UHD 영상이 YUV422, YUV420인 4K-UHD 영상들 보다 화질이 더 높은 주관적 평가를 받았고, YUV422와 YUV420 4K-UHD 영상 간의 화질 비교에서는 주관적 평가 차이는 미미한 것으로 나타났다. 프레임률에 있어서는 60fps의 4K-UHD 영상이 30fps의 4K-UHD 영상보다 움직임이 많은 영상일수록 더 높은 주관적 화질 평가 결과를 보였으며, HD 영상에 대한 비트심도 비교에서는 10bit인 영상과 8bit인 영상 간의 주관적 화질 평가차이는 매우 작은 것으로 나타났다. 마지막으로 복${\times}$부호화된 4K-UHD 영상의 PSNR이 높을수록 높은 주관적 화질평가를 받았으며 시청거리가 멀어질수록 부호화에 의한 화질 열화를 인지하는 능력이 떨어지면서 PSNR이 낮은 영상도 화질이 양호한 것으로 평가되는 경향이 있었다.
최근 매체 결합에 대한 연구가 진행됨에 따라 차세대 멀티미디어 전송 표준인 MMT를 기반으로 SHVC로 계층화된 비디오 데이터를 방송망과 통신망을 통해 전송하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 현재 이기종망 환경에서 MMT를 기반으로 동기화된 UHD 콘텐츠를 서비스하기에는 MMT 표준 내에 미디어간의 연관관계를 나타내는 정보가 부족하여 장면구성 정보 구현상의 어려움이 있다. 또한 본 논문에서 제공하고자 하는 서비스는 지상파와 같이 방송을 기반으로 하는 서비스이기 때문에 사용자는 여러 콘텐츠를 연속적으로 시청을 할 수 있어야 한다. 하지만 콘텐츠의 시 공간적 레이아웃을 제어하는 MMT PI(Presentation Information)에는 단일 콘텐츠를 제공하는 방안에 대해 기술되어 있다. 이에 본 논문에서는 이기종망을 기반으로 연속적인 UHD 콘텐츠 서비스가 가능하도록 MXD 문서와 MMT PI의 구조를 제안한다.
본 논문에서는 4K UHD (Ultra High Definiation) 디스플레이 기기들의 품질 측정을 위해 TTA 4K 방송용 비디오 모니터 테스트 항목과 내용을 소개한다. 이를 통해서 테스트 패턴 설계에 대한 요구사항을 정리하여 4K 디스플레이에 적용 가능한 계측용 테스트 패턴과 육안확인용 테스트 패턴을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 테스트 패턴을 통해 4K UHD 디스플레이 기기들의 적절한 평가와 성능 측정이 가능해지며 아울러 관련 장비를 개발하는 입장에서 객관적 측정 평가뿐만 아니라 육안평가도 손쉽게 할 수 있을 것으로 기대된다.
UHDTV (Ultra High Definition TV)와 같은 실감의 대용량 방송과 방송망과 통신망을 결합한 융합방송 (Convergence Broadcasting)에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 DVB (Digital Video Broadcasting) - T2 (2nd Generation Terrestrial) 방송 전송 시스템에 채용된 Multiple-PLP (Physical layer Pipe) 다중화 및 전송 기법들과 최근 표준이 완료된 SHVC (Scalable High efficiency Video Coding) 영상 압축 기술을 채용하여, 지상파 단일 채널을 통해 4K UHD & HD 모바일 방송을 전송하는 전송시스템 개발에 관한 연구가 수행되었다. 하지만 Multiple-PLP 다중화 기법은 서로 다른 계층의 데이터를 각각 다른 채널 부호율과 변조 성상도를 적용하여 하나의 프레임을 통해서 전송할 수 있는 반면, 프레임 내의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌의 크기나 보호구간의 크기는 달리할 수가 없다. 이에 본 논문에서는 다른 계층의 데이터의 FFT & 보호구간의 크기를 달리하여 전송할 수 있는 FEF (Future Extension Frame) 다중화 기법을 이용한 지상파 고정 4K UHD & 이동 HD 융합 방송의 전송 가능성 및 성능을 검증해 보았다. 이를 위해 DVB-T2 지상파 방송 전송 시스템에 채용된 전송 기법들과 FEF 다중화 기법을 적용한 지상파 단일 채널 고정 4K UHD & 이동 HD 융합방송 전송시스템의 구조들을 제안하였다. 이후에는 예측 분석한 SHVC 압축 후의 데이터 전송 요구량을 바탕으로, 제안한 융합방송 전송 시스템을 통해 6 MHz & 8 MHz 대역폭에서 두 계층의 데이터를 전송할 수 있는 최적의 전송 파라메터를 도출하고, 이에 따른 TOV (Threshold of Visibility)를 찾기 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise), 정적 Brazil-D, 그리고 TU (Typical Urban)-6 채널 하에서 수신 성능을 검증해 보았다. 그리고 이를 통해 6MHz 및 8MHz 대역폭에서 4K UHD & HD 계층의 데이터를 고정 수신 그리고 수신 속도가 매우 빠른 이동 환경에서 원활히 수신할 수 있음을 보였다.
차세대 방송에 대한 기술발전과 산업의 성장은 새로운 방송서비스의 출현을 기정사실로 하고 있다. 그러나 UHDTV에 관한 정책적 관심도는 상대적으로 3D에 비해 낮았는가 하면 최근 주목을 받고 있는 스마트TV보다 아직 주목을 덜 받고 있다. 본 연구는 UHDTV 방송서비스의 효과적인 정착을 위해 UHD 방송서비스 부문별 현황을 기반으로 기술, 제작, 유통, 소비, 사용자 등과 관련된 정책적 과제를 도출하고 이에 대한 시사점과 발전 방향을 제시하고자 했다.
그 동안 오디오 기술은 채널 개수, 해상도, 매체의 특징에 따라 구분되어 발전해 왔다. 그러나 채널 개수에 있어서는 5.1 채널을 정점으로 가정에서의 설치 및 유지의 어려움으로 인해 시장에서의 고전을 면치 못하고 있다. 최근 영화 사운드 시장에서 돌비 ATMOS, IOSONO, AURO3D 등 잇단 객체기반 오디오 기술이 도입되면서, 방송 오디오 시장에서도 도입이 검토되고 있는 실정이다. 이러한 오디오 기술의 변화는 유연성이 결여된 채널기반 오디오의 기술 발전 및 시장 성장의 활로를 개척하는 기회가 될 것으로 전망된다. 따라서, 본 논문에서는 UHDTV, 무안경 3DTV, 파노라마 영상, 홀로그램 영상 등 차세대 TV 방송 매체에 활용할 수 있는 UHD 오디오 기술의 콘텐츠 포맷 및 재현 기술에 대해서 논하고 향후 전망을 고찰해 보고자 한다.
현재 국내에서 방송과 통신에서 제공할 수 있는 재난경보서비스 플랫폼 현황을 알아보고, 심각한 재난으로 인하여 재난경보 정보를 송출하는 진원지인 방송국이나 통신사에 장애가 발생하여 재난경보 송출이 불가하여 재난상황에 관한 정보가 TV 나 휴대단말로 전달되지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 긴급 상황을 대비하여 지상파 UHD 방송과 CBS 를 상호연동하여 이중안전망을 구축함으로써 재난경보 전달이 최대한 이루어질 수 있도록 하는 방안을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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