01. TV방송의 게요(5)

1.8 DMB TV방송

 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) TV방송은 우리나라가 세계 최초로 개발한 TV방송방식이다. 아날로그에서 디지털로 넘어가면서 유럽 디지털 TV방송 방식과 달리 미국식 디지털 TV방송 방식을 우리가 채택하면서 이동하며 시청하지 못하는 단점을 보완하기 위해 만들어졌다.

세계의 이목이 집중되는 DMB TV방송 방식은 이제 세계 여러 나라들이 따라 채택하고 있다.  DMB TV방송 방식은 유럽의 표준인 디지털 라디오방송(DAB) 방식에서 힌트를 얻고 비디오 기술을 추가 적용하여 개발된 TV방송 방식이다. 원래 오디오방송을 목적으로 1995년 9월 영국 BBC가 지상파 DAB 서비스를 처음 시작한 이래 스웨덴, 프랑스, 독일 등이 잇따라 방송을 개시했다.
 우리나라도 1997년 3월 정보통신부의 지상파 디지털방송추진협의회가 DAB를 도입하는데 오디오뿐만 아니라 비디오까지 포함하여 멀티미디어 방송을 하는 것이 좋겠다는 생각에서 DAB기술을 발전시킨 것이다. 나아가 위성 DMB TV방송 또한 영상과 음성 외에도 문자 등을 방송할 수 있다.
 위성 DMB TV방송은 2005년부터 시행되었는데 5월 1일부터 선경(SK)의 TU미디어가 전국을 대상으로 방송을 시작했으며, 지상 DMB TV방송은 2005년 12월 1일부터 KBS, MBC, SBS, EBS 등이 참가하고 있다,

위성 DMB TV방송은 3만 5800 km의 적도 상공에 DMB TV방송용 위성인 ‘한별’을 띄웠다. 이 위성은 2004년 3월 13일 SK 텔레콤과 일본 KMCO 회사가 공동으로 발사했다. 지구의 자전속도와 자전축을 일치시켜 지구에서 보기에는 정지된 것처럼 여겨지는 정지궤도 위성이다.
 우리나라 DMB TV방송에서 사용하는 주파수대역은 S밴드(2∼3 GHz대)와 Ku밴드(12∼14 GHz대)가 있다. 위성 DMB TV방송은 지상의 송출센터에서 위성으로 프로그램 신호를 쏘아 올릴 때는 높은 주파수대역인 Ku 밴드를 이용하지만, 위성이 수신한 신호를 다시 지상으로 보낼 때는 낮은 주파수대역인 S밴드를 사용한다.

 ‘한별’위성에서는 지상신호를 수신하기 위해 지름이 12 m 되는 커다란 Ku 밴드용 안테나와 S밴드로 송출하는 작은 1.2 m 안테나를 가지고 있다. 
 위성 DMB TV방송은 두 가지 주파수대역을 사용함으로써 휴대폰의 중계기처럼 지하(地下)나 터널(Tunnel) 곳곳에 갭필러(Gap Filler)라는 중계기를 설치해 난시청 지역에서도 수신할 수 있게 한다. ‘한별’위성에서도 KU 밴드(12∼14 GHz)로 수신한 신호를 갭필러를 사용해 S밴드(2∼3 GHz)로 바꾸어 보내준다.
 비디오와 오디오, 데이터 등 디지털 TV방송이 가진 특성을 모두 가지고 있다. 지상파 DMB TV방송은 일반 TV방송처럼 방송국에서 송신하는 전파를 수신하는 방식이다. 지상 DMB TV방송 또한 전국에서 동일 주파수의 위상을 일치시킬 수 없어 같은 주파수로 동시방송을 할 수 없고 지역에 따라 다른 주파수로 방송되어야 한다.

 지상 DMB TV는 현재 사용되지 않는 공중파 VHF 8번(180∼186 MHz)과 12번(204∼210 MHz) 채널을 활용해 각 채널마다 3개 DMB TV방송을 수용했다.

수신은 국내 단말기 제조업체들이 상용칩 개발에 성공하면서 위성 DMB TV와 지상 DMB TV를 같은 수신기에서 선택해서 볼 수 있게 되었다.

 

1.9 IPTV(Internet Protocol TV)방송
 디지털의 발달로 영상매체가 크게 달라지고 있다. 데이터방송, 대화형(Interactive)방송 서비스가 원활하게 제공될 수 있다. 신호가 디지털인 점은 부가데이터의 전송이 유연하고 고속으로 서비스될 수 있다.
 1995년 IPTV방송이라는 새로운 방식의 영상매체가 탄생되었다. IPTV방송은 쉽게 말해 인터넷 방송처럼 스트리밍(Streaming) 방식과 D&P(Download and Play) 방식에 의한 방송을 TV 수신 채널을 통해 본다.

스트리밍 방식은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)을 이용해서 실시간 TV를 시청할 수 있으나 그렇게 되려면 데이터의 전송속도가 50 Mbps 이상일 때 실시간 시청할 수 있다.

그렇지 못하면 STB(Set Top Box)에 일시적으로 저장했다가 수신한다. 이것은 원할 때 보고싶은 프로그램을 요구해 시청할 수 있는 VOD(Video on Demand)방식과 같다.
 시청자와 방송국 간의 의사소통이 가능한 쌍방향성인 iTV(Interactive TV)방송을 시청할 때, 동시에 보내주는 데이터방송으로 뉴스, 날씨, 광고와 연동해서 사용할 수 있다. 기존의 인터넷방송과 차이가 있다면 컴퓨터 모니터로 수신하는 것이 아니라 따로 TV 채널을 통해 수신하고, 키보드 및 마우스 대신 리모콘(Remote Controller)으로 바뀌었다는 점이다.

 따라서 컴퓨터를 다루기 쉽지 않은 세대까지 서비스를 손쉽게 이용할 수 있다는 장점이 있다. Smart TV 또한 방송국에서 실시간으로 보내주는 프로그램을 시청할 수도 있고, 마치 스마트폰(Smart Phone)에서 많이 활용되는 앱 스토어(App. Store) 기능과 같이 활용될 수 있는 TV 수신기다.
 한편 Smart TV는 IPTV방송과 같이 연동된 데이터방송을 수신할 수 있다. 이를 이용하기 위해서는 Smart TV모니터, 세탑박스(Set Top Box), 그리고 인터넷 회선망이 있으면 된다.

이런 프로그램 공급은 한정수신(Conditional Access)과 스크램블(Scramble)이 가능하여 특정한 수신자나 특정한 지역에만 정보를 제공할 수 있어 유료방송망에 유리하다.

 

1.10 UHDTV(Utra High Definition TV)

 미국 라스가베스에서 열리는 NAB쇼에서도  2014년부터는 UHD(Utra High Definition) TV가 대세를 이루고 있다. 이제 4K를 넘어 8K 시스템이 등장했다. 일본은 NHK 방송국이 2,000년 초반부터 연구를 시작하여 2,008년 4K용 카메라를 개발하고, 이미 SONY를 비롯하여 많은 카메라 생산업체가 4K, 8K 카메라를 생산하여 현장에 투입되어 사용할 수 있도록 실용화 됐다.  

 물론 국내에서도 4K용 TVset를 대부분 생산해 주류를 이루고 발매중이다. UHDTV방송은 지금 시작에 불과하다. UHDTV는 HDTV 영상보다 4배 정도 높은 해상도를 갖게되어 매우 높은 선명도를 나타낼 수 있다. 좀 더 구체적으로 말하면 현재의 HDTV는 유효수평주사선 수가 1,080 line인데 비하여 UHDTV는 그 2배인 2,160 line으로 형성된다.

 또한 수직주사선수에 따라 시네마에서 사용되는 4096 × 2160의 화면 구성과 일반 TV화면 용인 3840 × 2160으로 구분되고 있다. 다시 말해 4096 × 2160(1.9 : 1)는 필름 영상과 비율을 갖게하고 있다. 따라서 TV영상 형식보다 시네마 형태로 분류된다.   

  일찍이 일본 NHK 연구소에서 HDTV를 개발할 때 우리 눈의 특징을 연구해서 지금의 결과를 얻었다. 그 당시 부라운관의 최대 크기는 37인치 정도였다. 이 크기의 TV set나 모니터를 중심으로 수평주사선 수를 평가했는데, 우리 눈은 수평주사선 수가 1,000 line을 넘어 2,000 line 또는 3,000 line 이상으로 높여 보아도 우리의 눈으로 해상도(화질)을 다르게 구분할 수 없다는 결론을 얻었기 때문에 HDTV의 수평주사선 수를 그 당신 사용되던 NTSC방식의 525 line과 PAL 방식의 625 line을 참작하여 1,125 line으로 결정했다.

 그런데 부라운관 TV set에서 벗어나 LCD, LED, OLED TV set 시대가 등장하면서 TV 수상기의 크기가 대폭 확대되고 있다. 그래서 HDTV의 수평주사선수가 부족하여 그보다 2배 높은 UHDTV가 각광을 받게 되는 세상이 됐다. 그러나 TV수상기보다 콘텐츠 제작, 송·수신 문제 등 많은 애로를 갖고 있다. 제작비가 현재 HDTV 프로그램제작보다 기하급수로 증가한다. 

  그리고 가정에서 많이 사용되는 50인치 이하에서 크게 해상도 차이가 없다. 65인치 이상의 TV수상기에서는 HDTV와 화질의 차이를 느끼겠지만 우리가 사는 현재의 집 구조으로 보아 그렇게 큰 TV수상기를 필요로 하지 않고있다. 그렇다면 UHDTV라고 특별히 해상도의 차이를 느끼지 못하는데 방송국이나 가정에서 많은 투자를 할 필요가 있을까? 그러나 발전하는 대세는 어쩔 수 없나보다. 이미 매점에는 UHDTV의 판매가 주종을 이루고 있다. 우리나라가 세계 최초로 HEVC(High Efficiency Video Coding) 이라는 코덱 압축방식을 사용하여 2013년 7월 17일 UHDTV 시험방송을 시작했다. 2017년까지 6,400여억원을 투자하여 제반 방송시설을 확보했다. 2018년에 평창 동계올림픽에서 UHDTV 중계방송을 실행했다. 

 지금까지 UHDTV 시스템을 공중파 방송까지 참가하는 데는 공중파 송·수신에 어려움이 있었다. 미국식표준(ATSC3.0) 및 유럽식(DVB-T2) 표준이 있지만 우리는 LG전자에서 개발한 미국의 ATSC3.0방식을 채택하기로 했다.

 지금 HDTV에서도 활질을 높여 방송하려면 모든 UHDTV 시스템을 동원하여 콘텐츠를 제작하고 마지막에 Down Converting 장치를 활용하여 HDTV용으로 바꾸어 송·수신 한다면 매우 우수한 화질을 유지할 수 있다.

    

 ★ 다음은 UHDTV 방송에서 여러가지 문제점이 야기될 수는 내용을 요약한다. 

(1) 4K 카메라의 촬영시 초점(Focus) 조정이다. 세밀한 초점조정을 위해 카메라의 큰 Víew·fìnder를 준비해야 한다는 점이다.

적어도 50인치 이상의 화면을 보지 않고는 초점조정이 정확히 처리되지 못한다는 문제다. HDTV 영상촬영에서도 초점조정 문제가 대두 되고 있는데 4배의 해상도에서 초점조정 처리에서 문제가 있다. 

(2) 자연 다큐멘터리 같은 프로그램 촬영에는 매우 좋지만 일상생활 프로그램, 특히 드라마 촬영에는 해상도가 높아지면서 배경Set 설치문제, 배우의 얼굴 화장 문제 등등 불필요한 과다 경비가 문제일 수 있다.  

 

1.11 TV 세트(Television Sets) : TV 수상기(受像機)와 영상 Monitor(HD Ready)
  TV방송을 수신하기 위해서는 TV 수상기(受像機)가 필요한데 디지털 TV방송시스템이 구성되면서 다소 복잡해졌다. 방송국을 선택할 수 있는 채널(channel)의 수용성 유무에 따라 일체형(一體型)과 분리형(分離型)으로 나눌 수 있다.

일체형은 방송국의 수신채널을 수상기 내에 수용하고 있는 완전한 TV수상기(Television Sets)를 말한다.

 그러나 분리형은 방송국 수신채널 선택을 포함하지 않고 있어 세톱박스((Set Top Box)에서 수신된 TV영상 신호를 채널로 선택해 영상과 음향신호의 출력(HDMI)을 TV 모니터로 보내주어 수신할 수 있는 일종의 영상 모니터(Monitor) 역할을 한다.

 UHDTV는 미국방식, 유럽방식, 일본방식, 또는 지상방송, 위성방송 등 다양한 형태의 영상을 수신하는데, 세톱박스에서 그 수신신호를 선택하는 방식이어서 분리형은 TV방송형식에 구애를 받지 않는다는 영상 Monitor의 장점도 있다.

  그러나 HD Ready라는 수상기는 HDTV방송국 채널 선택기능이 없어 반드시 HDTV채널을 선택하는 세톱박스의 추가를 해야하는 시설이 필요하다. 다시 말하면 HDTV 모니터 형이라고 말한다.

 

1.11.1 TV 수신기의 구성과 기능조정
 TV방송을 잘 수신하기 위해 TV 수상기가 가지고 있는 구성과 그 기능을 잘 조정할 수 있어야 한다. 전원을 넣고 방송국의 채널을 선택하여야 하는데 일체형은 본체에서, 분리형은 세톱박스에서 채널이 선택 된다.

 과거 일체식 중 기계식(Rotary 방식) 튜너(Tuner)를 수용한 수상기는 튜너 손잡이를 직접 돌려서 채널을 선택했으나 전자식 튜너는 누름단추(Push Button)를 사용하거나 리모콘(Remote Controller)을 이용하게 된다.
 수상기 자체의 상태를 잘 조정하여 수신할 수 있도록 영상패턴 제너레이터(Pattern Generator)의 파형을 이용하거나 방송국에서 보내주는 영상 화면조정 시간의 화면조정 신호를 받아 영상의 이상 유무를 확인하고 조정하여야 한다.

 

<TV video 조정에서>
1) 휘도(Brightness) 조정 : 영상화면의 전체적인 밝기 조정으로 주변의 밝기에 따라서 알맞은 조정이 필요하다. 수신기에 따라서 ABC(Automatic Brightness Control) 장치가 내장된 것도 있다.
2) 명암(Contrast) 조정 : 명암의 대비를 조정하는 것으로 영상화면 조정용 그레이스케일(Gray scale)을 참고로 가장 밝은 White 부분에서부터 가장 어두운 Black 부분 간의 단계를 확실하게 볼 수 있도록 조정한다.
3) 컬러(Color, Saturation) 조정 : 컬러는 컬러바(Color Bar)를 기준으로 색상의 농도를 적절히 조정하는데 개인차에 따라서 알맞게 조정한다.
4) 색상(Tint, Hue) 조정 : 색상 또한 컬러바를 기준으로 조정하게 되는데 전문적인 지식이 있어야 하지만 일반적으로 영상화면을 보고 녹색(Green)을 기준으로 적색(Red)과 청색(Blue)의 가감으로 주로 얼굴 색상에 알맞도록 조정한다.
5) 선명도(Sharpness) 조정 : 마치 해상도를 조정하는 것 같이 피사체의 갓(Edge)을 부각시켜 마치 해상도가 높아진 것처럼 조정한다. 너무 과하게 조정하면 영상이 부드럽지 않게 된다.
6) 기타 조정 : 수평, 수직 동기조정, 화면의 높이(Height)와 폭(Width) 조정 등이 있다.
그러나 일반 가정용 TV 수상기는 다음의 몇 가지 사항을 선택하고 휘도(Brightness) 조정, 색상(Tint, Hue) 조정, 컬러(Color, Saturation) 조정을 하는 정도에서 모두 해결된다.
7) 음향의 조정 : 시청자의 취향에 따른 음향 조정이 필요하다. 
(1) 음량 크기 조정
(2) 저음(Bass Tone) 조정
(3) 고음(Treble Tone) 조정
(4) Stereo 또는 Mono 선택
(5) HDTV 세트의 등장으로 5.1 채널 음향 선택이 있다. 가정용에서는 음량(Volume), Stereo 또는 5.1 조정선택 등을 할 뿐이다.

1.11.2 TV Sets의 입력신호
 TV 영상을 볼 수 있는 TV 수상기는 일체형이든 분리형이든 외부의 영상신호를 받아서 볼 수 있는 기능을 가지고 있다. 일체형은 영상과 음향을 같이 실어오는 채널의 캐리어 주파수(Carrier Frequency)에서 검파를 통해 분리하고, 분리형은 세톱박스(Set Top Box)나 DVD(Digital Versatile Disk)에서 출력되는 여러 형태의 영상과 음향의 출력을 검파해 TV 모니터(Monitor)로 보내 받아 볼 수 있다. 이때 셋톱박스와 TV수상기 간에 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 신호단자를 이용한다. CATV를 시청할 때도 STB에서 HDMI 신호를 TV에 연결해 시청한다.

 <TV 입력신호를 정리하면> 
(1) HDTV 등 디지털 비디오와 오디오를 전송하는 HDMI(High Definition Multimedia Interface)

 신호(Video/Audio 포함) 입력
(2) DVI(Digital Video Interface): PC 등 연결 신호 입력
(3) Optical Audio 5.1 Channel 신호 : 광케이블의 디지털 오디오 입력
(4) Analog Composite Video와 Audio Stereo(Left, Right) 신호입력
(5) Analog Component 영상신호인 Y, r-y, b-y 신호입력

(6) HDMI(High Definition Multimedia Interface)

※ Analog 입력 신호를 받아들이고 있는 이유는 그 동안 외부 아날로그 장치를 수용하기 위함이다. 물론 TV set의 내부에서 A/D Convertor가 설치되어 있어야 시청이 가능하다.