고선명 텔레비전

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Ykhwong (토론 | 기여)님의 2015년 5월 9일 (토) 18:46 판

고선명 텔레비전(HDTV, high-definition television)은 과거의 아날로그 전송 방식(NTSC, PAL, SECAM)보다 월등히 향상된 화질로 방송을 시청할 수 있는 텔레비전 방송과 수신기이다.

대부분의 HDTV는 그 송수신이 과거의 방송과 달리 디지털 신호를 통해 이뤄지고 있으며, 수직 해상도는 기존 방식의 480, 525 비월주사방식(인터레이스 스캔) 보다 월등히 향상된 720 순차주사방식(프로그레시브 스캔) (720p), 혹은 1080 비월주사방식 (1080i) 등의 해상도를 구현할 수 있다. 또한 화면의 가로세로비도 4:3이 아닌 16:9의 비율을 갖고 있다.

표기방식

HDTV 를 말할 때에 방송신호의 형식은 다음과 같은 항목을 이용해 표기한다.

예를 들어, 720p60 이라는 형식은 1280x720 픽셀이 순차 주사 방식으로 초당 60 프레임(60 Hz)이 전송되는 신호를 말한다. 1080i50 이라는 형식은 1920x1080 픽셀이 비월 주사 방식으로 초당 50 필드(25 프레임)가 전송되는 신호를 말한다. 종종 맨뒤의 프레임 혹은 필드의 수는 생략되기도 한다. 그럴 경우에는 일반적으로 해당 TV 시스템에 따라 50 혹은 60 이라고 가정된다. 1080p 의 경우에는 아직까지는 일반 HDTV 에서 1080p24, 1080p25, 1080p30 정도만을 지원한다.

초당 프레임 혹은 필드의 수(프레임률)도 해상도와 독립적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 24p 는 초당 순차 주사 방식의 24 프레임을 의미하고 50i 는 초당 비월 주사 방식의 25 프레임을 의미한다.

대부분의 HDTV 시스템은 몇가지 표준 해상도와 프레임률을 지원한다. 가장 일반적인 것들은 다음과 같다:

표준 해상도

지원하는 비디오 포맷 네이티브 해상도 (가로×세로) 화소 (광고 상의 100만화소) 가로세로비 (가로:세로)
영상 화소
720p
1280×720 		1024×768
XGA 		786,432 (0.8) 16:9 4:3
1280×720
 921,600 (0.9) 16:9 1:1
1366×768
WXGA 		1,049,088 (1.0) 683:384
(거의 16:9) 		거의 1:1
1080i
1920×1080 		1280×1080 1,382,400 (1.4) 32:27
(거의 16:9) 		3:2
1080p
1920×1080 		1920×1080
 2,073,600 (2.1) 16:9 1:1
2160p
3840×2160 		3840×2160 8,294,400 (8.3) 16:9 1:1
720p
1280×720 		1248×702
깨끗한 구경 		876,096 (0.9) 16:9 1:1
1080p
1920×1080 		1888×1062
깨끗한 구경 		2,001,280 (2.0) 16:9 1:1
1080i
1920×1080 		1440×1080
HDCAM/HDV 		1,555,200 (1.6) 4:3 4:3:1

표준 프레임률

  • 24p (영화필름)
  • 25p
  • 30p
  • 50p
  • 60p
  • 50i (PAL)
  • 60i (NTSC)

SDTV 와의 비교

HDTV 는 SDTV 보다 최소 2배 이상의 해상도를 가지므로 아날로그 텔레비전이나 일반 DVD 보다 더 세밀한 묘사가 가능하다. 게다가 HDTV 방송의 기술 표준에서는 레터박스 없이 가로세로비가 16:9 인 영상을 처리할 수 있으므로, 이러한 (영화와 같은) 영상물을 시청하는 경우에는 해상도를 보다 효율적으로 조정할 수 있다.

자세히 보기

  • SDTV 보다 4배 높은 HDTV의 해상도.
    SDTV 보다 4배 높은 HDTV의 해상도.
  • SDTV 의 해상도.
    SDTV 의 해상도.

방송 형식

방송을 위한 최적의 형식은 영상물을 기록해 둔 저장매체와 해당 영상물의 특성에 따라 달라진다. 해상도와 프레임률은 영상물 자체의 형식과 동일해야 한다. 달리 말하면, 매우 높은 해상도의 영상물을 손실없이 전송하기 위해서는 더 높은 대역폭이 필요하게 된다. 모든 디지털 HDTV 방송/저장 시스템에서는 손실 압축 방식이 사용되므로 원본 영상에 비해서 약간 왜곡 현상이 일어나게 된다.

극장용 필름은 일반적으로 높은 해상도를 가지고 초당 24 프레임을 기록한다. 가용 대역폭이나 영상의 세밀함, 운동량에 따라 영상 전송을 위한 최적의 형식은 720p24 나 1080p24 가 된다. 이 영상물을 PAL 방식의 텔레비전으로 시청하기 위해서는 초당 25 프레임으로 변환되어야 한다. (속도 4% 향상) NTSC 방식의 경우에는 3:2 pulldown 이라고 하는 기술이 사용되는데 하나의 필름 프레임은 3 개의 비디오 필드에 실리고 (1/20 초) 그 다음 프레임은 2 개의 비디오 필드에 실리는 (1/30 초) 형식으로 이를 반복하면 2 프레임이 1/12 초 동안 전송되게 된다.

HDTV 가 나오기 이전에 베타캠 SP 와 같은 매체에 기록된 영상의 경우에는 480i60 이나 576i50 의 형식으로 되어 있다. 이들은 보다 높은 해상도인 720i 로 변환될 수 있지만, 비월 주사된 영상을 일반적인 형식인 720p 로 변환하는 과정에서는 영상의 왜곡이 일어날 수 있으며 최종 출력 형식을 감소시키는 필터링이 필요하게 된다. (디인터레이싱)

영화가 아닌 HDTV 영상물은 720p 나 1080i 형식으로 기록된다. 방송 형식은 텔레비전 방송사에서 결정하지만 형식을 결정하는 데에는 많은 요소들이 영향주게 된다. 일반적으로 720p 는 순차 주사 방식이기 때문에 빠른 움직임이 많은 영상에 알맞으며, 1080i 는 비월 주사 방식이기 때문에 빠른 움직임을 표현할 때 화질이 떨어질 수 있다. 게다가 720p 는 HD 영상을 인터넷을 통해 배포할 때 많이 사용되는 데, 모든 컴퓨터 모니터는 순차 주사 방식을 사용하며 UVD나 PureVideo가 적용되기 이전의 그래픽 카드는 비월 주사 방식의 영상을 실시간으로 변환하는 데에 그리 뛰어난 성능을 보여주지 않았다. 720p 영상은 1080p 영상에 비해 적은 용량과 디코딩 연산을 필요로 하며, 1080i는 디인터레이싱이라는 절차를 거쳐야 하므로 1080p보다도 더 많은 디코딩 연산이 필요하다. 그러나 1080i는 비월 주사 방식이라는 특성 때문에 전송해야 할 데이터 양이 720p에 비해 차이가 거의 나지 않으면서 해상도는 두 배 높다는 점 때문에 HDTV에 720p가 적당하냐, 1080i가 적당하냐는 논란은 계속되고 있다.

기술적인 세부사항

디지털 HDTV 방송에서는 일반적으로 MPEG-2 압축코덱을 사용한다. 비록 MPEG-2 에서는 최대 4:2:2 YUV 샘플링(chroma subsampling )과 10 비트 양자화를 지원하지만, 일반적으로 HDTV 방송에서는 대역폭을 줄이기 위해 4:2:0 방식과 8 비트 양자화를 사용한다. 대한민국의 DMB, 위성방송이나 독일의 방송사에서는 MPEG-4 를 사용하기도 한다. 앞으로 모든 유럽의 HDTV 방송에서도 MPEG-4 를 사용할 예정이며 아일랜드와 같이 아직 디지털 방송이 시작되지 않은 곳에서는 HDTV 방송은 물론 SDTV 디지털 방송에서도 MPEG-4 가 고려되고 있다. 최근에는 대역폭의 제한안에서 보다 많은 양의 데이터를 송신하기위해 MPEG-4와 DVB-S2 기술이 사용되는 추세이다.

HDTV 는 5.1 서라운드 사운드를 지원하는 MPEG2 오디오(DVB), 돌비 디지털(AC-3)(ATSC), 고급 오디오 부호화(AAC)(ISDB) 형식의 사운드를 사용하므로 극장 수준의 오디오를 감상할 수 있다.

순수 HD 신호의 픽셀 가로세로비(aspect ratio)는 1.0 이다. (픽셀 가로 크기 = 세로 크기) 새로운 HD 압축/녹화 방식에서는 더 효율적인 압축을 위해 직사각형의 픽셀을 사용한다.

TV 방송사나 지역내의 분배를 맡고 있는 업체 혹은 프로덕션 업체에서는 압축되지 않은 HDTV 신호를 전송하기 위해 SMPTE 292M 전송 표준 (보통 1.5 Gb/s, 75 옴의 시리얼 디지털 인터페이스)을 사용한다. 압축되지 않은 HDTV 신호는 공중파나 케이블로 전송하기에는 너무도 많은 대역폭을 차지하므로 압축된 신호를 전송하고 TV 수신기에서 이를 다시 원래 신호로 복원한다. 일반적인 TV 수신기에서는 가격 문제나 영상의 저작권 문제 등으로 인해 압축되지 않은 SMPTE 292M 신호를 직접 수신할 수 없도록 하고 있다.

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