HDTV

서봉국(983075), 장성용(983086), 박도현(983122)

DTV(Digital TV) ⇒ HDTV/wide Screen TV / EDTV / HDTV

1. 개 요

디지털 TV 에 대한 관심은 흑백 TV 시대에서 컬러 TV 시대로 넘어가던 시점 이상으로 증폭되고 있다.

■ 디지털 TV 의 장단점

디지털TV의 매력은 무엇보다 선명한 화질과 음질이다. 이는 영상 및 음성데이터를 전파에 실어 다시 화면에 띄우는 과정, 즉 변조나 복조에 이르는 모든 과정이 디지털방식으로 진행되므로 잡신호가 끼어들 여지가 없기 때문이다. 또 이 같은 디지털방식의 내 잡음성은 방송국 입장에서 볼 때 아날로그방식에 비해 수 백분의 일 정도의 송신전력만으로 방송서비스를 할 수 있다는 것을 의미한다.

디지털 방송 및 TV 의 두 번째 매력은 다채널화다. 아날로그 방송방식에서는 대역폭에 한개의 프로그램밖에 송출할 수 없으나 디지털 방송은 동일한 대역폭에 4 개 정도의 프로그램을 내보낼 수 있다. 디지털 방송이 이처럼 많은 채널을 보장할 수 있는 것은 영상과 음성을 고밀도로 압축하고 복원시킬 수 있는 MPEG2 기술을 채택하고 있기 때문이다. 특히 미국에서 채택하고 있는 돌비 AC3 기술은 저음에서 고음역대까지 총 5.1 채널의 음향신호를 세분화해 제공함으로써 가정에서도 영화관 수준의 음향효과를 만끽할 수 있다.

세번째는 한정수신(Conditional Access)과 스크램블 기능이다. 디지털 방송은 암호기술과 전파를 교란시키는 기술을 걸어 특정한 수신자나 지역에만 정보를 제공할 수 있어 유료방송이 가능하다. 이는 방송내용을 수신대상에 따라 차별화시켜 제공할 수 있음을 의미한다.

그러나 모든 기술이 그렇듯이 디지털 방송에도 단점은 있다. 첫째 무단복제에 따른 저작권 침해 문제다. 디지털 신호는 아무리 반복해서 복제해도 화질이나 음질이 열화되지 않아 저작권 침해가 우려되며 이에 따라 세트업체는 복제방지 기술을 이중, 삼중으로 채용하거나 일정액의 보상금을 콘텐츠 제공자에게 지불해야 할 것으로 예상된다.

또 방송국 및 전송설비에 적지 않은 비용이 소요된다는 점이다. 이미 디지털 위성방송이 시작되면서 방송국의 설비가 부분적으로 디지털화된 상황이지만 지상파방송이 완전히 디지털로 넘어가기 위해선 국가인프라 구축사업에 들어가는 정도의 추가비용이 요청되고 있다. 이같은 비용부담은 디지털 TV 세트나 수신료에 직, 간접적으로 반영될 것이기 때문에 궁극적으로 소비자들의 가격부담을 가중시키는 요인으로 작용할 전망이다.

HDTV 란?

1950 년대 컬러 TV 개발에 비교될 만한 획기적인 변화가 지금 진행 중에 있다. '꿈의 TV'로 불리는 HD(high definition) TV 의 등장이 바로 그것이다. 디지털 방송 시대로의 전환기인 지금 HDTV 는 차세대 텔레비전 방식으로서 기존의 아날로그 방송 시스템을 서서히 대체해 나가고 있다. HDTV 는 다음과 같은 부분에서 기존의 NTSC 식 텔레비전과 완전히 차별되는 특성을 가지고 있다.

첫 번째 특징은 높은 해상도와 선명한 화질이다. HDTV 는 현 미국의 표준인 NTSC 방식의 주사선 수(525 개)보다 2 배 이상 많은 1125 개의 주사선을 가진다. 1125 개의 수평 주사선과 작고 정밀한 픽셀을 통해 시청자들은 매우 선명한 화면과 정교한 색상을 경험할 수 있다. 가까이 보더라도 주사선이 보이지 않기 때문에 현재의 TV 보다 가까이서 시청해도 눈의 피로가 적다. 또한 52" 이상의 대형 스크린에서도 소형 화면과 같은 선명한 영상을 볼 수 있다.

두 번째 특징은 와이드 화면이다. HDTV 의 화면비(aspect ratio)는 영화 화면과 같은 16:9 의 비율을 갖는다. (정확히 말하면 HDTV 의 화면비는 16.32:9 이다. 미국의 경우 일반적으로 영화화면의 가로와 세로의 비율은 16.65:9 이다. 현재 NTSC 방식의 화면비는 약 4:3 이다.) 인간의 눈은 수평적으로 더 넓게 볼 수 있는 구조로 되어 있다. HDTV 의 화면비는 인간의 눈이 볼 수 있는 시각에 적합하다. 따라서 HDTV 의 와이드 화면은 시청자에게 강한 임장감을 전해준다.

세 번째로 HDTV 는 구현할 수 있는 색상의 스펙트럼이 크게 개선되었다. 색에 윤기가 있고 밝기가 있으므로 자연 그대로의 색상이 화면에 그대로 재현된다. NTSC 컬러 텔레비전은 과거 흑백 TV 의 기록방식에 색상 정보를 집어넣기 위해서 색상의 질을 희생시켜 만든 경우이다. 텔레비전 스크린이 작으면 이런 색상의 희생이 별로 눈에 띄지 않으나 대형 스크린을 사용하는 경우에는 원색이 살아나지 못하고 선명도가 떨어진다. HDTV 는 녹화와 재생 과정에서 그와 같은 색의 손실을 거의 거치지 않기 때문에 피사체를 화면에 원색에 가깝게 재현 할 수 있다.

네 번째 특징은 디지털 CD 수준의 음질로 제공되는 멀티채널 음향이다. 미국에서 HDTV 의 음향 표준으로 채택한 Dolby AC-3 방식은 5.1 채널로 녹음하고 송출할 수 있는 기술이다. 시청자는 HDTV를 통해 전방(좌, 우, 센터)+후방(좌, 우)+우퍼로 분리되서 나오는 입체음향을 듣게 된다. 선명한 화면과 함께 들리는 고음질의 입체음향은 시청자들에게 강한 현장감과 함께 박진감을 느끼게 한다.

2. HDTV 개발역사

보다 실감나는 영상과 소리를 보고 들으려는 사람들의 욕구에 호응하여, 텔레비전 기술 개발은 지속적인 화질 개선과 화면 대형화로 이어져 왔다. 그러나 주사선 525 개의 아날로그 TV 는 화질과 화면의 크기를 개선하는데 한계가 있었다. 가장 먼저 주사선 수와 화면비의 획기적인 변화를 염두에 둔 고선명 텔레비전을 개발하기 시작한 나라는 일본이다.

지난 64 년 도쿄올림픽이 끝난 직후 NHK 기술연구소와 가전업체가 중심이 되어 착수한 일본의 HDTV 개발프로젝트는 디지털이 아닌 아날로그방식에 근거한 것이었으며 지난 84 년 MUSE(Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding)라는 독자적인 전송방식을 만들어 90 년부터 '하이비전'이라는 이름으로 상용화했다.

이후 하이비전을 전세계 HDTV 의 표준으로 만들고자 한 일본의 노력은 유럽과 미국의 저항에 부딪혀 무산되고 말았으나 유럽과 미국의 차세대 TV 개발에 결정적인 자극제가 되었다. 유럽연합이 88 년에 발표한 아날로그방식 의 HDTV 규격인 「HD-MAC」, 미국이 82 년에 착수한 디지털 ATV(Advanced TV) 프로젝트는 바로 이러한 배경에서 시작됐다.

미국의 연방통신위원회(FCC)는 차세대 텔레비전 표준 선정을 위한 기술위원회(ATSC)를 구성하고, 여러 가전사와 민간 연구소들로 구성된 4 개의 컨소시엄이 각자 개발한 기술 중 우수한 것을 선정하는 경쟁방 식을 채택했다. 일본이나 유럽과 달리 미국은 지상방송을 목표로 하였는바 현재의 NTSC 방송에서 간섭을 피하기 위해 채널과 채널사이에 사용하지 않고 남겨둔 소위 터부채널에 HDTV 신호를 싣기로 결정하였다. 또한 HDTV 신호로 보낸 동일 프로그램을 현행 TV 방식으로도 송신함으로써 현재의 수상기로 HDTV 프로그램을 수신할 수 있도록 하는 동시방송을 염두에 두었다.

경쟁 참여 업체 중 하나인 GI 사는 90 년 디지털 데이터압축기법과 디지털 전송기법에 기초하여 6MHz 의 현 TV 채널에 HDTV 신호를 실어 보내는 Digicipher 방식을 발표하여 세계를 경악게 했다. 완전 디지털 방식이 가능하다는 사실이 입증되면서 표준 경쟁에 나섰던 모든 컨소시엄들은 완전 디지털 HDTV 기술 개발로 방향을 선회했다. 10 년 가까이 지속된 표준 경쟁은 결국 뚜렷한 승자 없이 94 년 각 컨소시엄 이 "Grand Alliance(GA)"라는 대연합을 결성하여 단일표준을 제시하는 것으로 마무리 됐다.

GA 가 제시한 방식은 비디오 압축에 MPEG2 비디오 Main Profile @ High Level, 오디오압축에 돌비 AC-3, 다중화에 MPEG2 시스템 트랜스포트 스트림, 에러정정부호에 리드솔로 부호와 TCM(Trellis Coded Modulation)과 인터리빙, 변조에 8 레벨 잔류측대파(VSB:Vestigial Sideband)방식을 채용함으로써 첨단의 디지털신호처리와 통신기법을 총동원하고 있다. 이들이 제시한 디지털 HDTV 규격은 기술 및 산업적인 측면에서 우수성을 공인받아 그동안 일본과 유럽이 주도해온 차세대 TV 개발에 대한 주도권을 미국방식, 즉 디지털방식으로 급선회시키는 전기를 마련했다.

GA 가 제시한 디지털 HDTV 규격이 미국연방통신위원회(FCC)의 승인을 얻기까지는 또 2 년 이상의 시간이 걸렸다. 새로운 기술 표준에 포함되는 화면주사방식을 둘러싸고 컴퓨터업계가 반발했기 때문이다. 비월주사(Interlaced Scanning)로 불리는 전통적인 TV 주사방식은 2 개의 프레임이 하나의 화면을 만드는 것으로 전파송수신 효율이 높아 동영상을 구현하는 데 탁월하다. 반면 순차주사(Progressive Scanning) 라고 불리는 PC의 화면주사방식은 동영상보다는 문자나 정지영상 등 주로 데이터 송수신에 강하다.

순차주사 방식을 주장한 컴퓨터업계의 입장은 기존 순차주사방식을 보완하면 TV에 상응하는 동영상을 구현할 수 있고 차세대 TV 가 고화질 TV 만을 의미하는 것이 아니라 양방향 멀티미디어 단말기로서 활용될 것이라는 점을 감안할 때 PC 에 적용되고 있는 순차주사방식을 허용해야 한다는 것이었다.

차세대 가정 정보 플랫폼 경쟁에서 주도권 을 확보하려는 가전업계와 컴퓨터업계의 대립으로 난처한 처지에 몰린 FCC 는 결국 시장(방송사 및 소비자)의 선택에 맡기겠다는 명분을 제시하고 양쪽의 입장을 모두 수용해 디지털 TV 규격을 통과시켰다.

ATSC 가 승인한 디지털 TV 화상규격 중 HDTV 급 사양은 아래와 같다.

일반적으로 HDTV 의 규격을 지칭하는 1080i, 720p 등의 용어는 수직해상도와 주사방식을 조합해 표현한 것이다.

한편 HDTV 화상 정보를 실어보낼 디지털 전송 신호의 표준으로는 전세계적으로 미국 방식(ATSC), 유럽 방식(DVB) 및 일본 방식(ISDB)이 모두 적용, 개발되고 있다.

1950 년대 국내에서 흑백 TV 방송이 첫 전파를 발사한 이후 새로운 영상매체에 대한 욕구와 전자산업의 발달에 힘입어 TV 수상기의 보급은 날로 확대되었다. 이런 시청자의 증가와 더불어 방송기술도 크게 발전하여 방송장비의 발전은 물론 1980 년 12 월에는 국내에서도 칼라 방송을 시작해 일대 전환점을 이루었다. 그러나 흑백과 호환되는 칼라방송 방식 소위 NTSC 자체는 변화가 없었기 때문에 해상도를 현격히 향상시킬 수 없는 등 정해진 방송규격 안에서의 기술발전은 한계가 분명했다.

이에 대한 대안으로 일본은 60 년대부터 새로운 차원의 방송방식 연구에 착수하여 소위 MUSE 방식으로 불리는 HDTV 기술을 개발하기에 이르렀고 현재 위성을 통한 HDTV 시험방송이 원만히 진행되고 있다. 비록 늦게 출발하기는 했지만 미국, 유럽의 선진국은 물론 우리나라도 현재 HDTV 기술 개발에 총력을 기울이고 있다. 그러나 일본을 제외한 국가들의 개발 실적이 현재로서는 크게 앞서 있지 못하며 일본에서도 고가의 HDTV 수상기 보급이 빠르게 진행되고 있지는 못하기 때문에 진정한 HDTV 시대가 열리기까지는 아직 많은 시간이 소요될 것으로 보인다. 그러나 한가지 다행스러운 것은 우리나라의 디스플레이 산업이 세계를 주도하게 되면서 이것이 HDTV 개발과 맞물려 시너지효과를 나타내고 있다는 것이다. 현재 우리나라가 반도체설계기술과 평판디스플레이 기술이 합쳐서 고선명 TV 에서 일본과 동등 내지는 일부 앞선 결과를 보이고 있다는 것이다. 이에 맞추어 HDTV 방송을 시작했다는 것도 매우 시의 적절한 조치라고 할 수 있다.

현재 HDTV 를 통한 새로운 차원의 방송이 준비되고 시험방송 되고 있는 상황에도 고급 서비스에 대한 일반 시청자의 욕구 증가와 가전업체의 새로운 수요창출 의지는 가속화되고 있다. 일본이 주가 되어 화면의 가로길이를 인공적으로 늘림으로써 현장감을 증가시키는 방식의 와이드 수상기가 개발되어 일본에서 와이드 수상기의 판매량이 전체 TV 수상기 판매량의 50% 이상을 차지할 것으로 예측했었으나 HDTV의 급전적인 개발촉진으로 곧바로 HDTV 로 진입해가는 조짐을 보이고 있다.

기존 방송방식과 호환을 유지하면서 개선된 해상도의 와이드 화면 방송을 위한 새로운 방송방식의 연구도 진행되어 유럽의 PAL Plus 방식과 일본의 EDTV-Ⅱ방식이 개발되었다. 국내에서는 올해 무궁화위성의 발사와 더불어 시작될 디지털 위성방송에서 와이드 화면 방송이 시험방송 되고 있다.

1) HDTV 시스템

HDTV의 궁극적인 목표는 35mm 필름형 극장식 현장감을 TV 서비스를 통해 안방까지 제공하는데 있다. 즉, 현행 TV의 2배에 달하는 수직 및 수평 해상도보다 넓은 16：9의 종횡비, 선명한 칼라 그리고 CD급의 디지털 음향을 제공함을 목표로 한다.

이러한 HDTV 개발에 있어서 가장 중요한 문제는 현행 TV에 비해 수배에 달하는 정보를 전송해야 하는데 있다. 이는 현행 TV 수신기나 채널 대역폭으로는 실현이 거의 불가능하다. 따라서 HDTV 실용화에 앞서서 스튜디오내의 프로그램의 제작표준(production standard), 전송시스템(transmission system), 디스플레이(display), 카메라, VTR 등 고해상도 화상을 생성 및 저장하는 기기의 개발이 우선적으로 이루어져야 한다.

다음 그림은 HDTV 시스템을 간략하게 도시한 것이다. HDTV 제작센터는 방송 프로그램을 제작하는 스튜디오(studio)를 의미하며, 프로그램은 스튜디오 규격에 따라 제작된다.

2) HDTV의 개발 동향

① 일본(아날로그 방식)

⁚ 1970년 초 최초로 HDTV 개발 시도(NHK & SONY)

⁚ 1986년 MUSE 시스템을 이용한 Hi-Vision을 표준으로 채택

- 1125 표준라인/프레임, 60 필드/초, 16/9

- 디스플레이는 LCD와 PDP(Plasma Display Panel)을 이용

- 30MHz의 주파수 대역 (MUSE 신호는 8.1MHz)

- 국제표준으로 계획(유럽과 미국은 반대입장, 자체표준 선정)

- MUSE 시스템을 이용한 아날로그신호 처리(압축/변조)

⁚ 32인치 하이비전TV인 `32HD57' 판매예정(도시바, 97.3.13, 30만엔)

⁚ 2000년부터 1년간 시험방송, 2001년 본방송 계획

⁚ 2005년까지 UDTV(Ultra Definition TV) 연구개발 완료예정(93년 시작)

② 유럽(아날로그 방식)

⁚ 일본의 표준에 반하여 자체표준 MAC을 추진

- 일본표준 적용의 어려움(기존 TV 방식의 차이 : NTSC & PAL)

- 일본에 의한 시장 잠식 우려

⁚ HD-MAC을 HDTV의 표준으로 확정

- 1250 표준라인/프레임, 60 필드/초, 16/9

- 9MHz의 주파수 대역 이용

- MAC 시스템을 이용한 아날로그신호 압축

③ 미국(디지털 방식)

⁚ 가장 늦게 HDTV 개발에 참여(1987년에 FCC에서 시작)

⁚ 전략 : "Go-Slow" "Go-Digital'

⁚ 1990년 FCC에서 HDTV 표준을 제안/95년 확정(Grand Alliance사)

⁚ 96.12 말 연방통신법 개정 - FCC는 HDTV표준 발표

- 디지털 신호의 압축(Video는 MPEG-2, Audio는 Dolby AC-3)

- NTSC의 프레임/초와 완벽한 호환성(59.94, 23.97, 29.97Hz)

- 화면주사방식 : 비월주사/순차전송 중 택일예정

- 개발된 HDTV 기술/규격을 이용, 98년 디지털TV방송 시작예정

④ 우리 나라의 현황(디지털 방식)

⁚ 89. 3 16개사 "HDTV공동개발추진위원회"를 구성/개발에 착수

⁚ 표준방식-MUSE(일본), NTSC(미국), HD·MAC(유럽)방식 우리나라는 3개 방식 모두 연구중(정부의 국책사업의 일환)

⁚ HDTV 규격(BTA S-001)

⁚ 방송기술개발협의회(BTA), ATSC와 SMPTE등과 협의하여 규정

⁚ 주파수대역이 22MHz(현재 NTSC방식의 주파수 대역이 4.2MHz)

⁚ 시분할 다중처리 전송

⁚ 디지털방송은 아날로그방식의 10분의1 출력으로 가능. 연간 방송송신용 전력 1억6천500만kW 절약

⁚ 국내 가전업체들도 디지털TV방송에 한국전자종합부품연구소가 개발중인 HDTV기술을 적극적으로 활용할 예정

⁚ HDTV의 시제품을 오는 7월, 사용제품을 99년에 선보일 계획

⑤ 응용분야

⁚ HDTV는 위성통신기술, CATV, 비디오텍스, 영상회의 시스템 보급, 종합정보통신망(ISDN)을 이용한 홈쇼핑·홈뱅킹을 보편화

⁚ 인쇄, 영화산업에 채택될 가능성이 타진

⁚ 미국에서는 방위산업에 응용

⑥ HDTV의 당면과제

⁚ 기존의 TV방식과의 호환성 문제

- 주파수 대역의 차이(NTSC/PAL : 6MHz, HDTV : 18MHz 이상)

⁚ 세계표준이 시급(국가별/대륙별 표준때문)

- 제품간 호환성을 유지시키는 데 필요한 표준개발방식

- 유럽/일본이 미국의 디지털 표준을 받아들임

- 고속 비디오 메모리, IC설계 기술, DSP칩, 프로그래밍 기술개발

- 미국과 한국형으로 나눠진 규격을 일치

- 디지털ＴＶ방송 수신에 필요한 ＶＣＲ, ＶＤＲ 장비의 국산화

- 상용화 제품의 가격의 적절한 선정

3. 디지털 혁명과 MPEG 기술의 접목

1) 서론

최근 들어 영상을 중심으로 여러 형태의 정보를 결합하여 저장하거나 전송하는 소위 '멀티미디어'가 전세계적 열풍을 불러일으키고 있다. 고속 저손실의 광케이블이 일반 가정까지 도달하여 TV 수상기 위의 컨버터인 Set Top Box (STB) 혹은 고성능 PC 에 연결됨으로써, 안방에서 대형 스크린과 하이파이 입체 음향을 갖는 고선명 TV(HDTV)를 통해 영화관에서의 감동을 그대로 느끼고, 화상전화를 통해 멀리 떨어져 있는 사람과 통화하며, 상품정보를 컴퓨터 화면을 통해 보면서 구매하고 (홈쇼핑), 은행 결재도 집에서 하며 (홈뱅킹), 원하는 TV 프로나 음악이나 게임을 언제든 주문하여 즐길 수 있고 (주문형 비디오/오디오/게임: Video/Audi o/Game On Demand), 학교의 강의도 집에서 들으며 (원격강의: Teleteaching), 기업간의 상거래 문서도 전자화되고 (전자데이터교환(EDI: Electronic Data Interchange) 혹은 전자 교역(EC: Electronic Commerce)), 나아가서 재택근무까지 가능해진다.

디지털 기술에 바탕을 둔 멀티미디어 혁명은 디지털 신호처리, 디지털 통신, 반도체, 컴퓨터 등의 기술발전에 힘입어 부분적으로 이미 시작되었다고 할 수 있다. 특히 최근 들어, 그 동안 방송과 가전 부문에 속했던 영상과 음향을 통신 및 컴퓨터와 결합하여 새로운 미디어로 탄생시킨 멀티미디어가, 멀티미디어 PC, 주문형 비디오(VOD), 고선명 TV, 대화형(Interactive) TV, 디지털 방송(지상, 위성, 전화선, 케이블, 광대역 종합정보통신망 등의 채널), 비디오 CD, 디지털 비디오 디스크(DVD) 등 여러 가지 상품의 형태로 소비자들에게 선 보이고 있다. 또한 이와 관련하여 MPEG(Moving Picture Experts Group)을 비롯한, 각종 정보의 표현이나 전송을 위한 국제 표준 규격들이 ISO, ITU 등의 국제 표준화 관련 기구들에 의하여 차례로 제정되고 있다.

결국 기존의 방송, 가전, 컴퓨터, 통신 분야가 각기 멀티미디어를 지향하여 변화함으로써 궁극적으로 이 모두가 융합되는 것이 멀티미디어라고 할 수 있다. 이 궁극의 환경에서는 대화형 TV 나 멀티미디어 단말기를 통해 누구나 언제 어디서나 무슨 정보든 자유로이 액세스할 수 있게 된다.

2) 아날로그 기술과 디지털 기술

역사적으로 볼 때, 1876 년 그레이엄 벨에 의해 발명된 전화는 오늘날까지 인류의 주요 통신 수단이 되어 왔고, 1953 년 미국에서 시작된 칼라 TV 방송은 여러 가지 정보를 빠르게 안방에까지 전하는 주요 매체가 되어 왔다. 전화, AM/FM 라디오 방송, 그리고 TV는 아날로그 기술에 뿌리를 두고 있다. 자연계에 있는 대부분의 신호는 아날로그로서, 전기신호로 바꾸었을 때 시간적으로 파형이 연속적이다. 아날로그 신호의 기록 재생을 위해 고안된 것이 LP 음반, 오디오 카세트 테이프, VTR, 레이저디스크 플레이어 (LDP), 자동응답 전화기의 마이크로 카세트 테이프 등이다.

종래의 아날로그 기술로 녹음된 LP 음반으로 음악을 들을 때와 근래의 디지털 기술로 녹음된 CD로 들을 때, 두 음질간에 확연한 차이를 느끼게 된다. 이는 아날로그 시대로부터 디지털 시대로의 변혁을 상징적으로 나타내고 있다. 진공관으로부터 트랜지스터, IC, VLSI로 변천해 온 반도체 기술을 바탕으로 하는 이러한 디지털 기술은 컴퓨터나 통신망 등에는 일찍부터 응용되어 왔고, 가정에서는 음향 분야를 필두로 점차 음성, 영상 등에까지 파급되고 있다. 21 세기 정보혁명의 총아가 될 멀티미디어의 기반 은 바로 이 디지털 기술이라고 할 수 있다.

디지털 기술은 아날로그 기술에 비해 여러 가지 장점을 갖는다. 우선 아날로그 기술과 달리 채널 잡음이나 매체 손상의 경우에 도 에러 정정 기법에 의해 원 신호를 재생할 수 있다. 신호처리 관점에서는 디지털화함에 따라 데이터 량이 크게 늘어나지만, 데이터 압축을 비롯한 다양하고 효과적인 디지털 신호처리 기법들을 활용할 수 있다. 또 메모리나 마이크로 프로세서 등 디지털 I C 들이 고성능화/저가화 되고 있어 디지털 기술의 실용화를 촉진시키고 있다. 자동응답기의 카세트 테이프가 최근 DRAM 과 디지털 신호처리기로 대체되고, 아날로그 방식의 차량 전화 및 휴대용 전화기(우리나라는 AMPS (Advanced Mobile Phone Service) 방식)가 전세계적으로 시분할다원접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 혹은 부호분할다원접속(CDMA: Code Division Multiple Access)에 의한 디지털 방식으로 변환될 예정이며, 기타 자동차 엔진 제어 등 전자 이외의 분야에까지 디지털 기술의 응용이 확대되고 있다.

아날로그 신호의 디지털화는 신호를 일정한 시간 간격으로 표본화하고 각 표본값을 일정한 길이의 비트로 나타냄으로써(PCM: Pulse Code Modulation) 이루어진다. 이때의 표본화 주파수와 표본당 비트수는, 원 신호가 가지고 있는 정보를 최대한 살리도록 결정된다. 이론적으로 표본화 주파수는 원 신호의 대역폭의 두배 (나이퀴스트 표본화 주파수) 이상이어야 한다. 또 표본당 비트수 는 인간의 시각 및 청각 특성을 감안하여, 아날로그 값을 한정된 비트수로 나타낼 때 발생되는 양자화 잡음이 느껴지지 않을 정도로 한다.

예를 들면, 우선 전화선을 통해 전달되는 인간의 음성은 대역폭이 3.4KHz이어서 교환기에서 8 KHz로 표본화되고 각 표본은 8 비트(256 레벨)로 표현되어 가입자당 데이터 량은 64 Kbps 가 된다. 이 값은 종합정보통신망(ISDN: Integrated Service Digital Network)이 지원하는 기본적 데이터 전송속도(B 채널)이기도 하다. 반면 CD 음악은 인간의 가청주파수가 20 KHz까지이므로 표본 화 주파수가 44.1 KHz로, 표본당 비트수가 16 비트로 결정되었다. CD 에는 스테레오로 기록되므로 데이터 재생속도는 약 1.5 Mbps 에 이르고, 이 값은 또한 동영상과 음향을 압축하여 CD 에 기록 재생하는 비디오 CD 를 주 응용분야로 하여 제정된 MPEG-1 규격의 목표 비트율이기도 하다. 한편, 영상신호는 음성이나 음향보다 훨씬 넓은 대역폭을 갖는데, 미국, 일본, 한국에서 채택하고 있는 NTSC 칼라 TV 에 있어서는 4.2 MHz 이다. 휘도 성분(Y)과, 색부반송파(3.58 MHz)에 의해 변조되어 휘도 성분에 중첩되어있는 색 성분(I 및 Q)의 디지털 기술에 의한 분리를 위해서는 표본화 주파수가 색부반송파의 정수배일 필요가 있어, 현재 4 배인 14.3 MHz 가 널리 쓰이고 있다. 표본당 비트수가 8 비트이므로 데이터 발생량은 114.5 Mbps 이다.

여기서 우리는 음성과 음향과 동영상의 PCM 데이터 발생량에 주목할 필요가 있다. 단순 PCM 은 발생되는 데이터 량이 너무 많아 , 특히 영상신호의 경우 하드디스크나 고속 디지털 통신망으로도 감당하기 어렵게 된다. 멀티미디어가 실현성을 가지려면 PCM 데이터를 인간의 시각및 청각특성을 이용하여 최대한 압축하여야 한다. 예를 들어 미국의 이동통신을 위한 음성압축 방식인 VSELP( Vector Sum Excited Linear Prediction)에서는 음성을 8:1 정도로 압축하고, 최근 선보인 디지털 컴팩트 카세트(DCC), 미니디스 크(MD), MPEG-1 오디오 등은 음향을 4:1 - 6:1 정도로 압축한다. 또 MPEG-1 을 채택하고 있는 비디오 CD 에서는 영상신호를 100:1 이상으로, MPEG-2 를 채택하고 있는 디지털 위성방송이나 미국의 고선명 TV 는 영상신호를 30:1 - 60:1 로 압축하고 있다. 이러한 압축에 의해, 하나의 TV 채널에 종래의 아날로그 방식에서는 한 프로그램만이 전송되었으나 디지털 방식에서는 4-8 프로그램이 전송될 수 있고, 이동통신의 가입자 수용 능력도 디지털 방식인 TDMA 혹은 CDMA 에서 각각 아날로그 FM 변조 방식인 AMPS(채널당 대역폭은 30KHz)의 3 배 혹은 10-20 배에 이른다. 멀티미디어와 디지털 방송의 기반은 결국 이러한 다양한 디지털 신호처리 및 디지털 통신 기술이라고 할 수 있다.

3) 디지털 기술과 멀티미디어의 탄생

컴퓨터, 가전, 통신, 방송 등의 분야는 그동안 디지털화가 꾸준히 진행되어 최근 들어 다양한 형태의 멀티미디어로 수렴해가고 있다. 이미 80 년대 초에 C&C (Computer and Communication)라는 말이 나오면서 컴퓨터와 통신의 결합이 예고되었고, 그 후 방송과 통신의 융합이나 TV 와 컴퓨터의 결합이라는 용어가 등장하였다.

'백문이 불여일견'이라는 말이 있듯이 영상은 데이터량이 많은 만큼 정보량도 많다. 멀티미디어의 중심내용은 영상의 효과적 전달과 저장이다. 가정에서 영상 서비스를 받는 수단은 크게 컴퓨터와 TV 가 있다. 따라서 멀티미디어도 크게 컴퓨터 및 통신으로부터의 접근방식과 방송 및 가전으로부터의 접근방식이 있다. 각 분야로부터의 멀티미디어에의 접근을 시대별로 요약하면 다음 과 같다.

(1) 가전 분야

가전분야에 있어서의 첫번째 디지털화가 바로 CD 인데, CD-DA(Digital Audio)의 규격은 1982 년 Red Book 에 의해 기술되었다. CD -DA 는 44.1 KHz 의 표본화 주파수에 표본당 16 비트이고 스테레오 재생이므로 비트율은 1.5 Mbps 이고 74 분의 재생시간을 갖는다.

따라서 거의 700 MB 의 기억용량이 되고 이것이 컴퓨터 업계의 관심을 끌어 CD-ROM 이 탄생하게 된 것이다. 디지털화의 움직임은 테이프에도 일어, 1985 년에는 DAT(Digital Audio Tape)가 탄생하였다. DAT 는 48/44.1/32 KHz 의 표본화 주파수에 표본당 16 비트이고 재생시간은 스테레오로 2 시간이다. DAT 는 상품으로서는 실패했지만 대용량의 저장 능력으로 인해 컴퓨터에 있어서의 보조 기억장치로 널리 쓰이고 있다.

1987 년에는 CD-DA 의 멀티미디어 응용을 위한 확장이라고 할 수 있는 CD-I 가 Green Book 에 의해 규격화되어 컴퓨터 부문의 DVI 와 함께 최초의 본격적 멀티미디어 기기로 평가되고 있다. 1993 년에는 기존의 CD 와 DAT 를 휴대용으로 진화시킨 MD(Mini Disc)와 DCC (Digital Compact Cassette)가 각각 소니와 필립스에 의해 개발되어 치열한 시장 쟁탈전을 벌이고 있다. 이 들은 각각 스테레오 오디오를 1/5 혹은 1/4 로 압축함으로써 소형화를 이루고있어, 오디오 압축기술의 실용화에 앞장서고 있다. 1993 년에는 또한 MPEG-1 이 본격적으로 실용화되기 시작하여 영화를 1.5Mbps 로 CD에 74 분간 담는 비디오 CD 가 JVC, 필립스, 마쓰시다, 소니에 의해 공동으로 개발되었다(White Book). 비록 화질 VHS 테이프 수준에 머물기는 하지만, 테이프와 달리 반복 사용에 따른 화질의 열화가 생기지 않고 보관도 용이한 장점을 가지고 있다. 초기에 다소 사용이 불편하였으나 1994 년에는 2.0 버젼이 나와 보다 대화형 기능이 강화되었다.

VCR 의 디지털화 움직임도 최근 마무리 단계에 들어서 DVCR(Digital VCR)의 국제 규격이 최근 완성되었다. 현재 TV 의 해상도에 서는 4 시간, 고선명 TV 해상도에서는 2 시간 녹화 가능하도록 되어 있어 머지않아 본격적으로 시장에 나올 것으로 보인다.

최근 들어 가전업계의 태풍의 눈으로 등장한 것이 디지털 비디오 디스크(DVD)이다. 이 DVD는 기존의 비디오 CD 에 비해 MPEG-2로 한 장의 디스크에 약 6Mbps 로 130 분간 영화를 수록한다는 점에서 월등히 뛰어난 화질과 만족감을 줄 수 있어 비상한 관심을 끌고 있다. 시장에서의 주도권을 잡기 위해 소니/필립스 진영과 도시바/마쓰시다 진영이 치열한 경합을 벌여왔는데 최근 양 진영간의 타협 끝에 통일 규격이 마련되었다. 이 규격에 따라 DVD 가 보급되기 시작하면 기존의 VHS, 비디오 CD, DVCR 등의 시장 판도에 엄청난 영향을 미칠 것으로 보인다. 또한 DVD 는 한 장에 약 5GB 의 기억 용량을 가지므로 컴퓨터 업계에서도 크게 주목하고 있다. 따라서 앞으로 기존의 CD-ROM 이나 HDD 등 컴퓨터 보조기억장치들도 커다란 변화를 보일 것으로 보인다.

가전분야로부터의 멀티미디어를 말할 때 빼놓을 수 없는 것이 게임기이다. 게임기는 초기에 닌텐도의 8 비트 게임기가 전 세계적 히트를 기록한 이래 세가를 비롯한 여러 업체들이 참여하여 왔다. 보다 환상적인 화면과 음향과 줄거리를 위해서는 대용량의 메모리가 요구되었고, 컴퓨터 업계와 마찬가지로 게임 업체들이 눈 돌리게 된 것이 바로 CD-ROM 이었다. 따라서 3DO를 비롯한 최근의 게임기들은 CD-ROM 을 기반으로 하고 있는데 CD-DA, 비디오 CD 등 많은 포맷의 CD를 재생함으로써 단순한 게임기가 아닌 멀티미디어 기기로 자리 잡고 있다.

(2) 컴퓨터 분야

1980년대 이전에는 전통적으로 고가의 메인프레임이나 중형 컴퓨터가 컴퓨터를 대표하였고 그 주용도도 기관의 여러 가지 자료 처리에 이용하는 것이었다. 80 년대 초 마이크로프로세서가 탄생하고 이에 기초하여 애플, IBM PC 등의 개인용 컴퓨터가 등장하면 서 컴퓨터가 대중화되기 시작하였다. PC 에 있어서의 보조 기억장치로서는 초기에 8 인치 플로피 디스크가 주류를 이루었으나 곧 하드디스크로 대체되었다.

1982 년에는 컴퓨터와 전자악기의 인터페이스를 위하여 31.25 kbps 의 데이터 전송속도를 갖는 MIDI(Musical Instrument Digital Interface) 규격이 발표되었다. 이에 따라 음악 부문에 본격적으로 컴퓨터가 쓰이기 시작하여 종래의 오선지위의 작사, 작곡과 실제 악기를 통한 연주의 개념이 크게 바뀌게 되었다. 즉 컴퓨터와의 연결이 수월한 전자악기가 많이 나와 작사, 작곡, 연주, 저 장의 자동화가 이루어졌다.

PC 용의 저가의 대용량 보조기억장치를 찾고 있던 컴퓨터 업체들에게 본래 하이파이 오디오용으로 개발된 CD 는 매우 매력적인 것이었다. 그리하여 1985 년에는 Yellow Book 이라는 CD-ROM 규격이 완성되어 본격적으로 보조 기억장치로 쓰이기 시작하였다. CD-ROM 은 150 kB/sec 의 재생속도에 74 분의 재생시간을 가지므로 최대 680 MB 의 저장 용량을 갖는다. 이 용량은 실로 대단한 것으로서, 예를 들어 영문 ASCII 코드에 있어서는 한 글자가 한 바이트를 차지하는데, 페이지당 50 줄에 한 줄당 40 글자가 들어가는 책의 경우 한 페이지에 2000 글자가 들어가는 셈이고 따라서 500 페이지짜리 책이 1 MB를 차지하므로, 결국 CD-ROM 한장에 680 권의 책 이 들어갈 수 있게 된다. 1987 년에는 CD-I 의 규격이 Green Book으로 제정되었으며, 또한 컴퓨터에서의 동화의 구현을 위한 수단으로서 벡터 양자화에 기초한 DVI(Digital Video Interactive)가 사노프 연구소에 의해 개발되었다. DVI 는 그후 인텔에 매각되어 상당기간 PC에서의 동화상 구현의 표준이 되어왔다. 1989 년에는 기록용 CD 에 관한 표준인 CD-R 이 Orange Book 에 의해 제정되었다. 그리고 1990 년에는 CD-I 의 서브셋으로서 컴퓨터에서의 영상/음향/데이터의 효율적 재생을 위한 규격인 CD-ROM XA(eXtended Architecture)가 필립스, 소니, 마이크로소프트 등에 의해 제정되어 멀티미디어 PC의 길을 열게 되었다.

이러한 배경 하에서 드디어 1990 년대에 들어서서는, 멀티미디어 PC(MPC)의 규격이 제정되어 본격적으로 멀티미디어가 대중에게 가까이 가는 계기가 되었다. MPC 는 1991년에 Level 1(16 MHz 386 SX + 2MB 메모리 + 1x CD-ROM), 1993 년에 Level 2(25 MHz 486 S X + 4MB 메모리 + 2x CD-ROM), 그리고 1995 년에 Level 3(75 MHz Pentium + 8MB 메모리 + 4x CD-ROM + MPEG-1)가 제정되었다. 최근의 멀티미디어 PC 는 이외에도 TV 튜너, FAX/Modem, MPEG-1 등까지 구비하여 PC를 중심으로 한 멀티미디어의 구현에 큰 진전을 보이고 있다.

MPEG-1 이 PC 에 구현되기 전까지 기존의 멀티미디어 PC 에 있어서 영상은 다소 조악한

동화상이나 애니메이션 수준의 화상을 대 상으로 하였고, 소프트웨어에 의하여 압축 신장되었다. 영상 압축도 표준보다는 몇몇 기업의 고유 기술에 의하고 있다. 인텔 CPU 와 Windows 운영체제를 갖는 IBM PC 호환 기종에서는 Video for Windows 가 동화상을 구현하고 있는데, 여기에는 Microsoft 의 RLE , Media Vision 과 Microsoft 의 Video 1, Cinepak, Intel 의 Indeo 등의 알고리듬이 들어있어 원화의 특성에 따라 선택적으로 사용되고 있다. 이들에 의해 압축된 영상이 PCM 이나 ADPCM 에 의해 압축된 음향과 다중화되어 .avi(audio-video interleaved)의 확장 자를 갖는 멀티미디어 파일을 생성한다. 또 모토롤라 CPU 와 Macintosh 운영체제 환경 하에서는 QuickTime 이 동화상을 구현하고있고, 여기에도 여러 알고리듬들이 들어 있다.

PC에서의 보다 자연스러운 동화의 재생을 위하여 최근에는 JPEG 이나(.jpg 확장자를 갖는 파일) MPEG1 을(.mpg 확장자를 갖는 파 일) 하드웨어 혹은 소프트웨어에 의해 구현하는 경우가 늘고 있다.

(3) 방송 분야

1953 년 미국에서 NTSC 컬러 TV 가 개발된 이래 지난 40년간 TV 는 일상 생활에서 가장 중요한 정보 전달 매체로서 비약적 발전을 거듭하였다. 컬러 TV 는 신호처리, 통신, 소자, 디스플레이 등 모든 면에서 아날로그 기술의 결정체라 할 수 있다. 지상파 방송으로 시작된 TV 방송은 그 후 케이블(현실적으로는 HFC(Hybrid Fiber/Coax)의 형태)과 위성방송으로 확대되었다.

대역이 상대적으로 제한되어 있고 사용 전력에 여유가 있는 지상파와 케이블 방송에 있어서는 VSB(Vestigial Side Band) 비디오와 FM 오디오가 일반적이며, 반대로 대역이 넓고 사용전력에 여유가 없는 위성방송에 있어서는 FM 비디오와 PCM 오디오가 널리 쓰이고 있다.

TV 신호에는 시간축 상에서 보나, 스펙트럼 상에서 보나 빈 공간이 많아 이 부분을 활용하여 디지털 데이터를 전송하기 위한 여러가지 시도가 있었다. 수직귀선기간(VBI)을 이용한 문자 다중방송이나 청각장애자를 위한 캡션 등은 그 대표적인 예이다.

최근 들어서는 라디오나 TV 방송자원의 효율적 활용이라는 측면에서 데이터 방송에 대한 관심도 높아지고 있다. TV 에 있어서도 기존의 문자다중방송이 VBI만을 이용하여 데이터 전송률이 낮았던데 비해, 3 차원 스펙트럼의 빈 곳을 이용하여 데이터를 전송함으로써 수백 kbps 의 데이터를 실어 보내는 방법에 대한 표준화가 진행되고 있다.

TV 신호 자체의 디지털화를 위해서 1982 년 CCITT(현재는 ITU-R)는 스튜디오 표준의 PCM 비디오 규격인 ITU-R BT.601 을 제정하였다. 이 규격은 현재 전 세계의 TV 표준이 525/60 과 625/50으로 나누어져 있음을 감안하여, 공통의 디지털 규격을 만들고자 하는 노력에서 나온 것이다. 표본화 주파수는 양 방식의 수평 주파수의 정수배인 13.5 MHz 로 하였고 Y:U:V=4:2:2 의 포맷을 가지고 있으며 각 성분별로 표본당 8 비트를 사용하고 있다. 따라서 비트율은 216 Mbps 가 된다. 이 규격에 의해 테이프에 기록 재생하는 스튜디오용 디지털 VTR 이 D-1 이다.

한편 NTSC 의 복합영상신호를 성분별로 분리하지 않고 그대로 PCM 으로 디지털화하는 것이 D-2 VTR 인데, 이때 표본화 주파수는 칼러 부반송파의 4 배인 14.3 MHz 이고 표본당 8 비트를 사용하고 있다. 이 D-2 는 그 후 소형화가 계속되어 현재는 D-5 나 디지털 베타캄이 기존의 2 인치 4 헤드, 헬리컬 스캔 타입 C 등의 아날로그 VTR 의 뒤를 이어, 방송국 스튜디오의 표준 디지털 VTR로 자리잡고 있다.

1994 년은 TV 방송에 있어서 하나의 획을 긋는 해이었다. 미국 휴즈사에 의해 세계 최초로 디지털 DBS 가 시작된 것이다. "DirecTv"라고 명명된 이 시스템은 36 개의 중계기를 이용하여 MPEG-2 방식으로 비디오를 그리고 MPEG-1 방식으로 오디오를 압축하여 방송함으로써 기존의 아날로그 방식에 비해 용량을 4-8 배로 늘리게 되었다. 스포츠 40 채널, 영화 40 채널을 비롯하여 150 채널 이상의 프로그램이 동시에 전송되기 때문에, 사용자 인터페이스도 단순히 번호를 누르는 것뿐 아니고, 초기화면에서 원하는 프로그램의 분야를 선택하고 다음화면에서 세부 분야를 선택하는 등의 과정을 반복하여 트리 형태로 찾아가고 있다. 당초 케이블의 혜택을 받지 못하는 가구들을 대상으로 사업 계획을 수립하였으나 방송이 시작되자 기존 케이블 가입자들까지도 많은 호응을 하여 1994 년 첫해에만도 60 만대의 수신기가 판매되었고 매년 100 만대의 판매고를 보이고 있다.

이 디지털 DBS 의 성공은 케이블이나 여타의 DBS 에 상당한 영향을 미쳐, 머지않아 케이블도 디지털 방식으로 변하게 될 것으로 보이며, 한국을 비롯한 많은 나라에서 디지털 DBS 서비스가 시작되었거나 시작될 예정이다.

1994 년에 있었던 또 하나의 큰 사건은 미국의 완전 디지털 방식 HDTV 이다. 본래 HDTV 에 있어서는 일본이 지난 30 년간 거의 독주했다고 해도 과언이 아니다. 동경 올림픽 무렵부터 HDTV 에 대한 연구가 시작되어 90 년대에 이르러서는 하이비젼이라는 이름으로 위성을 통한 HDTV 시험 방송을 개시하였다. 그러나 불운하게도 일본의 하이비젼은 MUSE 라는 다소 조잡한 신호 압축기술과 아날로그 전송기술을 사용하고 있어, 디지털 방식의 장점을 충분히 살리지 못하고 있다. 유럽도 일본 방식을 흉내내어 몇 년간 HD-M AC 이라는 방식을 개발하였으나 결국 포기하고 말았다.

1990 년 미국의 GI 사가 완전 디지털 HDTV 방식을 제안한 이래 미국에서는 4 개의 디지털 방식이 경합을 벌여 결국 7 개사가 연합하여 Grand Alliance 방식을 1994 년에 제정하였다. 이 방식은 MPEG-2 비디오와 MPEG-2 시스템 그리고 돌비사의 AC-3 오디오와 VS B 변조방식을 기반으로 하고 있다. 디지털 HDTV 는 화면의 해상도가 1080 x 1920이어서 단순히 TV 로서뿐 아니라 컴퓨터나 단말기로서도 손색이 없다. 따라서 미국의 정보고속도로에 있어서는 HDTV를 하나의 단말기로 인식하고 있고 이를 위한 상호운용성(In teroperability)에 큰 비중을 두고 있다.

(4) 통신 분야

전화는 지난 100여년간 인류의 주요 통신 수단이 되어 왔다. 1980 년대에 기간 통신망이라 할 수 있는 전화망, 기업들이 주로 사용하는 텔렉스망, 데이터 통신용의 디지털 통신망(회선교환 및 패킷교환 포함) 등 복잡하게 얽혀있는 통신망을 통합하고자 등장한 것이 종합정보통신망(ISDN)이다. ISDN 은 관련 국제 표준이 마련되면서 여러 나라에서 실용화되기 시작하였다. 가정에 연결되는 기본 접속은 현재의 전화선과 같이 2 선식 나선형 동선을 이용하여 두 개의 64Kbps (B) 채널과 하나의 16Kbps (D) 채널로 이루어져 144Kbps 의 데이터 전송속도를 갖는다. 댁내 배선은 버스 방식으로서 최대 8 개까지의 단말을 연결할 수 있는데, B 채널은 정보용으로, D 채널은 제어신호나 저속 데이터 통신용으로 사용되므로 전화와 팩스와 저속 컴퓨터 통신을 동시에 할 수 있고, 1가구 2 전화가 실현된다.

그러나 이 협대역 ISDN 은 광섬유를 기반으로 새로이 등장한 광대역 ISDN(BISDN)에게 자리를 내줄 형편에 이르고 있다. 광섬유는 현재 155Mbps(STM(Synchronous Transfer Mode)-1), 622Mbps(STM-4), 2.5Gbps(STM-16) 등 매우 빠른 데이터 전송 속도를 지원하고 있고 전송률은 앞으로 더욱 커질 전망이다.

이 BISDN 이 최근 새로이 조명된 것은 특히 미국이 1993 년 국가정보기반(NII: National Information Infrastructure) 계획을 마련한데 이어 1994 년에 전세계 정보통신망 구축을 주도하기 위하여 세계정보기반(GII: Global Information Infrastructure)을 주창하면서부터이다. 미국의 국가 경쟁력을 키우기 위해 정보통신부문에서 세계를 제패하려는 의도였지만, 세계적으로 커다란 반향 을 가져와, 유럽과 일본도 곧 이어 정보고속도로 계획을 발표하였다. 우리나라도 2015 년까지 총 45 조원을 투자하여, 우선 1997 년까지 서울-대덕간 2.5Gbps(STM-16)의 고속기간전송로를 구축하고 20 10 년까지 전국 12 개 도시의 주요 기관을 초고속국가통신망으로 연결하며, 2015 년까지 일반가입자들을 연결하는 초고속공중통신망 을 완성할 예정이다.

BISDN 의 기본 데이터 전송 프로토콜은 데이터 발생량에 따라 유연하게 대처할 수 있도록 비동기 전송 모드(ATM)를 택하고 있고 , 이 ATM 방식은 ITU-TS 에 의해 표준화가 완성되었으며, 사용자의 데이터를 ATM 망에 접속시키기 위한 중간자의 역할을 위한 AAL( ATM Adaptation Layer)의 표준화도 거의 완성 단계에 이르렀다. ATM 이 가정에까지 (FTTH: Fiber to the Home) 혹은 몇 가정을 묶은 단자함에까지(FTTC: Fiber to the Curb) 도달하면 가정의 단말(Set Top Box)을 통해 VOD 서비스가 가능해지고 나아가서 대화 형 TV 나 멀티미디어 단말기의 기능을 가져 누구나 언제 어디서나 무슨 정보든 자유로이 액세스할 수 있게 된다.

FTTH 가 궁극의 목표라면 FTTC 는 현재 구현 가능한 목표이다. 반면 이미 구현되어 있는 망인 전화망이나 케이블 TV 망(HFC)을 이용하려는 움직임도 활발하다. 기존의 전화선은 음성만을 전달하였으나 OFDM 에 기초한 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 방식은 1.5 Mbps (ADSL-1) - 6 Mbps (ADSL-3) 까지 전송이 가능하여 FTTC, HFC 와의 경쟁이 벌어지고 있다.

이러한 멀티미디어 단말의 국제 표준화를 위하여 DAVIC 이라는 국제 컨소시엄이 형성되어 1996 년 말 버전 1.2 까지 완성되었다. 이 표준에서는 전체 시스템을 Server, Delivery, STB 의 세 부분으로 나누어 각각 표준화하고 있다.

4) 멀티미디어의 실현을 위한 국제표준 MPEG

멀티미디어의 실현에 가장 큰 장애물은 영상과 음향 등의 대량의 데이터를 어떻게 효과적으로 압축하느냐 하는 것이다. MPEG 은 국제표준화기구(ISO)와 국제전기기술위원회(IEC)가 정보표현의 표준화를 위하여 구성한 공동위원회(JTC) 산하의 작업반인 JTC1/ SC29/WG11 의 별칭으로 동영상과 음향의 압축및 다중화에 관한 표준을 제정하여 왔다. 이 작업반에서는 먼저, 멀티미디어 PC 의 필수품인 CD-ROM 과 같은 디지털 저장 매체에 VHS 테이프 수준의 동영상과 음향을 최대 1.5 Mbps 로 압축 저장하기 위한 목적으로 MP EG-1(ISO 11172)을 완성하였는데, 이는 근래 영화를 CD 에 담아 상품화시킨 비디오 CD 와 CD-I/FMV(Full Motion Video)에 쓰이고 있다.

MPEG-1 에 이어서, 디지털 TV 방송이나 HDTV, 대화형 TV, DVD 등 보다 높은 화질과 음질을 필요로 하는 응용 분야를 고려하여, 보다 높은 비트율에서 영상과 음향을 압축하기 위한 목적으로 MPEG-1 을 확장 개선한 것이 MPEG-2(ISO 13818)이다.

MPEG-2는 영상 및 음향의 고능률 압축뿐 아니라, 비동기전송모드(ATM: Asynchronous Transfer Mode)에 기초한 광대역 종합정보통신망(BISDN: Broadband ISDN)과의 인터페이스를 고려하여 데이터 패킷의 길이를 결정하였다. 즉 ATM 셀의 크기가 53 바이트로서 헤더 5 바이트를 제외한 유료 부하가 48 바이트임을 고려하고 Reed-Solomon 에러 정정 부호의 여지를 남기기 위하여 MPEG-2 TS(Transport Stre am)의 패킷 길이는 188 바이트의 고정 길이로 결정되었다. 한편 CD 등과 같이 이미 에러 정정 방법이 정해져 있거나 에러가 발생하지 않는 환경에서 순수하게 MPEG 비트열만을 패킷화하여 저장/전송할 때는 가변 패킷 길이를 갖는 PS(Program Stream)의 형태를 취한다.

MPEG 의 다음 목표는 객체 지향 멀티미디어 통신을 위한 차세대 압축 방식으로서, MPEG-1,2 와는 커다란 차이가 있는 이른바 'MP EG-4'이다. 또 MPEG 이전에 제정된 관련 국제 표준으로서는, 종합정보통신망(ISDN)을 이용하여 영상전화나 영상회의를 하기 위한 목적의 H.261, 컴퓨터나 전자카메라 등에 응용되는 정지화의 압축을 위한 JPEG(ISO 10918) 등이 있는데, 이들의 기술적 내용의 상당 부분이 MPEG-1,2 에 반영되었다. 한편 ITU-TS(구 CCITT)에서는 64 Kbps 이내에서 전화선을 이용한 영상전화가 가능하도록 기존의 H.261 표준을 개선한 H.263 을 최근 완성하여 국제 표준으로서의 인가를 눈앞에 두고 있다.

기술적인 면에서 MPEG-2 에는 그동안 상아탑에서 연구되어 왔던 많은 영상 및 음향의 압축 기술들이 망라되었으며, 이 과정에서 구현가능성을 함께 감안하여 현재의 디지털 기술로 구현이 어려운 알고리즘들은 성능의 우수함에도 불구하고 탈락되었다. 반면 1998년에 표준화가 끝날 예정인 MPEG-4 는, 차세대 멀티미디어 통신 및 데이터베이스 액세스를 위한 데이터 압축 표준으로서, 객체 지향적이고 MSDL 이라는 언어로 기술되고 있다.

MPEG-2 는 이미 여러 응용분야에 적용되기 시작하여, 미국의 HDTV, 디지털 위성 방송, VOD, 일본에서 개발경쟁이 치열한 DVD 등 에 이미 채택이 결정되었고, 우리나라에서도 무궁화호 위성을 통한 직접위성방송(DBS)에 채택되었다. 또 MPEG 관련 특허료 문제도 우여곡절 끝에 MPEG 기본 디코더 세트당 3 달러 정도로 합의가 이루어졌다. 멀티미디어의 주요 내용물인 영상, 음성, 음향등의 데이터를 시청각 특성을 활용하여 압축하면 수십분의 일 이상의 압축률을 얻을 수 있다. 이 높은 압축률은 손실(Lossy) 부호화 혹은 손실 부호화와 무손실 부호화(Lossless)의 결합에 의하여 얻어진다.

무손실 부호화는 압축률이 낮으나, 복호에 의해 원래 데이터가 완전히 재생되어야 하는 분야에 쓰인다. 문자, 도형, 컴퓨터의 일반 데이터등은 무손실 부호화를 행하며 영상, 음성, 음향등의 데이터도 필요한 경우 무손실 압축을 한다. 무손실 부호화 방식으로는 DPCM, Run-length 부호화, 엔트로피 부호화 등이 있다. 이 세 가지는 특성이 다르므로 부호화하고자 하는 데이터의 성질에 따라 알맞게 선택하여 써야 한다.

PCM 데이터에 대한 차동 부호기로서의 DPCM 은 PCM 입력치와 과거 PCM 값들에 기초한 PCM 예측치와의 차를 취하는 무손실 부호화로서, 이 DPCM 만으로는 데이터의 압축이 얻어지지 않고 통계적 특성만이 변하므로 대개의 경우 다른 종류의 데이터 압축과 결합된다. DPCM 에 깔린 철학은 결국 예측 가능한 성분은 복호측에서 자동으로 재생하고 예측 불가능한 성분만을 부호화하여 보내주 자는 것이므로, 과거의 값들로부터 현재의 값을 보다 근접하게 예측할 수 있을 때 데이터 압축률도 높아진다.

Run-length 부호화는 팩시밀리처럼 데이터에 특히 '0'이 많이 발생하는 경우, 혹은 만화영화나 악보처럼 한 색이나 음이 긴 구간동안 지속될 때 쓰인다. 이런 경우 값 하나하나를 일일이 표현하는 것보다 어느 값이 얼마나 지속되는지(Run-length)로 표현하는 편이 효율적이다. 따라서 같은 값이 오래 지속될수록 데이터 압축률도 높아진다.

엔트로피 부호화의 기본 원리는 데이터 심볼들의 통계적 발생 빈도에 따라 각각의 심볼이나 연속된 심볼을 적절한 길이의 부호로 표현하는 것이다. 데이터 심볼들의 발생 확률에 따라 '엔트로피'라고 불리우는 심볼당 평균 정보량이 결정되는데, 엔트로피 부호화의 목표는 심볼당 평균 부호 길이가 엔트로피에 가까이 가도록 하는 것이다. 엔트로피 부호화에는 허프만 부호화, 산술 부호화, LZW 부호화가 있다. 허프만 부호화는 고정길이 부호를 가변길이 부호로 바꾸는 것으로서, 자주 발생하는 심볼에는 짧은 부호를, 드물게 발생하는 심볼에는 긴 부호를 할당하여, 평균 부호 길이를 원래 심볼의 고정길이보다 짧게 하는 것이다. 한 예로 영문 텍스트의 경우 압축하지 않은 원문은 보통 ASCII 부호로 표현되므로 글자당 7 비트를 차지하는데, 이를 허프만 부호화하면 자주 발생하는 ' ', 'e', 's' 등은 예를 들어 3 비트로, 드물게 발생하는 특수 기호들은 10 비트 이상으로 부호화되어 심볼당 평균 4 비트 정도로 압축할 수 있다.

산술부호화는 여러 심볼들을 묶은 가변길이 심볼열을 고정길이 부호로 표현하는 방법인데, 심볼열의 발생확률이 거의 일정하게 유지되도록 묶는다. 특히 이진 데이터에 대한 산술 부호화 방식으로는 IBM 이 개발한 Q 코더가 유명하다. LZW 부호화는 렘펠과 지브의 아이디어를 웰치가 효과적으로 구현한 것으로서 여러 심볼을 묶은 가변길이 심볼열을 가변길이 부 호로 표현하는 방법이다. 허프만 부호화와 산술 부호화가 심볼들의 통계를 미리 구하여 이에 따른 부호책을 설계한 후 이를 이용하여 각 심볼을 부호화하는 2 단계 방식인데 비해, LZW 부호화는 부호화를 해가면서 새로 나오는 심볼열을 사전식으로 부호책에 기억시켜 다음 심볼의 부호화에 이용하는 'on-thefly' 방식이다.

무손실 압축의 멀티미디어에의 응용을 살펴보자. 팩시밀리는 흑백의 문서를 주사하면서 이진 데이터열로 바꾼 후(대략의 가로 x 세로 화소 밀도는 1 mm2 당 G3 팩스의 경우 8x4(표준) 혹은 8x8(고해상도), G4 의 경우 16x16 임), 수평방향으로는 Run -length 부호와 허프만 부호를, 수직방향으로는 DPCM 개념을 적용하고 있다. 컴퓨터의 파일 압축용 프로그램들은 초기에 허프만 부호를 주로 썼으나 지금은 LZW 부호를 많이 쓰고 있다. 컴퓨터 영상의 표준 파일 포맷이라 할 수 있는 GIF 나 TIFF 도 LZW 부호를 이용하고 있다. JPEG 정지화 압축표준에서는 화소간에는 DPCM 을, 양자화된 변환계수에 대해서는 Run-Length 부호와 허프만 부호를 적용하고 있다. JPEG 확장 시스템은 산술부호화를 써서 허프만 부호보다 효율을 높였으나 복잡성과 특허 문제로 외면당하고 오히려 기본 시스템이 널리 쓰이고 있다. MPEG 영상압축에 있어서는 화면간에는 움직임보상 DPCM을, 양자화된 변환계수에 대해서 는 Run-Length 부호와 허프만 부호를 적용하고 있다. 또 MPEG 음향압축에 있어서는 제 3 계층에서 양자화 된 음향 표본에 대해 허프만 부호를 사용하고 있으나 복잡성이 증가하여 제 2 계층이 보다 널리 쓰이고 있다.

손실 데이터 압축에 있어서 손실은 대개의 경우 양자화 과정에서 일어나며 이때 단순한 SQ(Scalar Quantization)는 손실을 효율적으로 줄이지 못하므로 보다 효율적으로 손실을 줄이기 위하여, 상관도가 높은 여러 변수들을 묶어 한꺼번에 양자화 하는 VQ(Vector Quantization)를 쓰기도 하고, 양자화 전에 변수간의 상관도를 없애고 에너지를 저주파 성분에 집중시켜 여기에 비트 할당 을 많이 함으로써 양자화 효율을 높이는 변환 부호화나 Subband 부호화를 쓰기도 한다. MPEG 에 있어서는 영상은 DCT(Discrete Co sine Transform)+SQ, 음향은 Subband+SQ 를 사용하여 손실 압축을 하고 있다. SQ 대신 VQ를 쓰면 효율이 약간 증대하지만(즉, 같은 압축률에서 화질이 약간 개선되거나, 같은 화질에서 압축률이 약간 높아지지만) 복잡도가 크게 증가하고 이는 특히 실시간 부호기의 구현에 장애가 될 수 있다. 한편 음성 압축에 있어서는 음성 표본값을 이전의 10 개 정도의 표본 값으로부터 예측하고 그 잔류 성분만을 부호화하는 선형예측부호화(LPC: Linear Predictive Coding)가 널리 사용되고 있다. 잔류성분은 VSELP나 CELP 에서 보는 바와 같이 보통 VQ 를 이용하여 부호화하고 있다. 영상이나 음향에 비해 음성은 데이터 처리 속도가 훨씬 낮아 실시간 구 현도 비교적 용이하다.

동영상의 압축에 있어서는 30:1 이상의 높은 압축률이 필요한데, 이는 여러 압축 기법들이 복합적으로 사용되어 얻어진다. MPE G 에서는 전술한 DCT, 양자화, 허프만 부호화, 런길이 부호화, 움직임 보상 기법 등을 인간의 시각특성을 감안하여 결합하여 사용하고 있다. 미국의 지상파 디지털 고선명 TV 의 경우 약 70:1 까지 압축하더라도 원화와 거의 구분이 되지 않을 정도의 성능을 보이고 있다.

4. 와이드 화면 방식 비교

WIDE Screen TV, EDTV, HDTV 등 와이드화면 방송과 관련된 여러 용어가 명확한 구분없이 사용되고 있으나 와이드 화면 방식은 해상도, 제작방식, 규격 등에 따라 다음과 같이 크게 세가지로 구분된다.

1) WIDE Screen TV

기존 텔레비전 화면의 가로:세로 비율이 4:3 인 것을 16:9 로 늘린 것이다. 화면의 가로:세로 비율이 16:9 인 것은 EDTV-Ⅱ, HDTV 와 동일하지만 해상도 및 수신품질은 기존 NTSC 급에 불과하다. 따라서 4:3 화면 수상기에 비해 현장감은 개선되어 영화를 보는 것 같은 느낌을 받을 수 있으나 실제 화질의 향상은 없으며, 시청방법에 따라 오히려 화면 열화나 화면 왜곡이 발생한다.

2) EDTV

HDTV(High Definition Television)를 최초로 개발한 일본의 방식은 기존 NTSC 방식과 호환성이 없어 보급이 빠르게 진행되지 못했었다. HDTV 로 가기 위한 중간과정으로 일본에서는 본격적인 HDTV 시대의 개막 이전에 기존 NTSC 칼라 방식의 방송규격을 유지하면서 화질을 개선하려는 방안을 찾고 있는데 이를 EDTV (Extended Definition Television)라 부른다.

⁚ EDTV-Ⅰ

EDTV-Ⅰ의 화면 형태는 와이드가 아닌 기존의 4:3 을 유지하며 다음과 같은 특징을 갖는다.

색번짐 제거 : LSI 메모리를 이용하여 휘도신호와 색신호를 완전히 분리하고,

순차주사 : 플리커 현상을 제거하고 해상도를 개선,

고스트 제거 : GCR 신호를 삽입하여 건물 등 지형지물에 의한 고스트 제거,

이처럼 기존 NTSC 급 화질을 개선하려는 EDTV-Ⅰ 방식은 일본 시청자들의 16:9 와이드 화면 시청 욕구증가와 이에 따른 WIDE Screen TV 수상기의 보급에 영향을 받아 결국 실용화되지 못하고 EDTV-Ⅱ방식이 논의되기 시작했다. EDTV-Ⅰ은 1 세대 Clearvision으로 불리기도 하며 GCR 신호가 없이 수신측에서만 화질을 개선한 것은 IDTV(Improved Definition Television)라 불린다.

⁚ EDTV-Ⅱ

기존의 NTSC 와 호환을 유지하며 화면의 가로:세로 비율은 16:9 다. 또한 화질을 개선하기 위해 수직, 수평 보강신호를 비디오신호의 빈 공간에 삽입, 방송함으로써 EDTV-Ⅱ용 WIDE Screen TV 수상기 보유자는 개선된 화질의 와이드 화면 프로그램을 시청할 수 있다. EDTV-Ⅱ는 와이드 방송의 필요성은 인정하나 HDTV 를 위한 시설투자에 부담을 느끼는 일본 민방연합의 주도로 추진되었고 실험국들이 허가를 받은 상태이지만 현실적으로는 중단된 상태이다. EDTV-Ⅱ는 [와이드 클리어비전]으로 불리기도 한다.

3) HDTV

ITU(국제통신연합)는 HDTV 를 '현행 TV 보다 2 배 이상의 수직, 수평 해상도를 가지며 Cross Color 등과 같은 현행 TV 의 문제점을 개선하고, 현행 TV 보다 넓은 16:9 화면과 CD 음질 수준의 디지털 오디오 성능을 갖는다.' 고 정의하고 있다.

일본은 1960 년대부터 일찌감치 NHK 를 중심으로 HDTV 개발에 착수하여 1990 년부터 MUSE 방식의 HDTV 시험방송을 시작했다. 미국과 유럽은 뒤늦게 HDTV 개발에 뛰어들어 현재는 일본방식, 미국방식, 유럽방식등 세 가지 방식의 HDTV 개발이 진행되고 있다. 일본방식은 현행 TV 방식과 전혀 호환되지 않고, 미국방식은 Simulcast 방법을 통한 동시방송으로 현행방식과 일정 기간동안 호환을 유지한다. 특히 미국은 1993 년 7 월 민간 업체의 연합인 소위 'Grand Alliance'를 구성해 1996 년 시험방송을 목표로 HDTV 개발에 국가적 노력을 기울이고 있다.

Grand Alliance 가 채택한 미국의 디지털 HDTV 방식의 기본 사양은 다음과 같다.

5. 와이드 화면 프로그램의 제작

와이드 화면 방식을 이해하기 위해서는 프로그램의 제작, 송출, 수신의 3 단계로 나누어

살펴볼 수 있다. 와이드 화면 프로그램의 제작 방법은 사용장비, 제작규격 등에 따라

다음과 같이 세가지로 구분된다

1) 기존 4:3 방송 장비의 활용

- 현행 4:3 카메라를 사용해 4:3 형태의 프로그램을 미리 제작하고, DVE 등 효과장비를 이용하여 화면의 상 하 부분을 마스킹함으로써 16:9 화면 형태를 만든다. 촬영할 때는 편집단계에서 마스킹할 부분을 충분히 고려하여 촬영해야 한다.

- 이 방법은 16:9 용 카메라에 비해 촬상소자 및 주사선의 활용도가 떨어지기 때문에 프로그램의 해상도가 낮다. 와이드 방송장비의 개발이전 단막 드라마 등에서 실험적으로 이런 방식의 와이드 화면 프로그램을 제작하기도 했다.

- 그러나 와이드 겸용 방송장비들이 시판되기 시작한 현재로서는 4:3 카메라를 사용한 이런 방식의 제작은 특수한 경우를 제외하고 더 이상 활용되지 않는다.

2) 16:9 겸용 방송장비의 활용

최근 16:9 겸용 카메라 등 여러 방송장비가 와이드 프로그램 제작 겸용으로 생산, 판매되고 있기 때문에 이를 와이드 화면 프로그램 제작에 활용할 수 있다.

가. 카메라

- 16:9 겸용 카메라의 초기 제품은 CCD 블럭을 포함한 카메라의 일부 모듈을 교체하는 방식이었으나 최근에는 간단한 스위치 조작으로 4:3 모드에서 16:9 모드로 전환이 가능한 카메라도 생산되고 있다.

- 16:9 겸용 카메라는 기존 NTSC 방식을 유지하고 4:3 모드와 호환성을 유지하기 위해 카메라 비디오 신호의 프레임률, 수평주사기간 등은 변경하지 않고 그대로 사용한다. 즉 4:3 모드와 동일한 수평주사기간 동안에 더 넓은 영역을 주사하여 동일한 시간 내에 저장하기 때문에 비디오 신호의 수평 압축 현상이 발생한다.

- 16:9 화면 모드로 전환할 때는 카메라의 View Finder 도 16:9 용으로 교체 또는 절체한다.

나. 모니터

방송 현장에서 사용하는 16:9 비디오 모니터는 4:3 모니터에 비해 같은 시간동안 주사하는 영역을 늘린 것이다. 따라서 16:9 카메라에서 수평으로 압축된 신호를 이 모니터에 입력하면 다시 수평방향으로 늘어나기 때문에 정상적인 16:9 화면을 볼 수 있다.

다. 녹화

16:9 카메라에서 출력되는 신호는 기술적으로 4:3 카메라의 NTSC 신호와 동일한 형태를 갖고 있으므로 녹화기는 이를 그대로 받아들인다. 4:3 화면 프로그램 녹화에 사용되던 VTR(아날로그, 디지털)은 16:9 화면 프로그램의 녹화에 변경 없이 그대로 사용할 수 있다.

라. 편집

녹화기를 제외한 디지털 편집장비는 소프트웨어 변경이 필요하며 16:9 화면 제작과 4:3 화면 제작 겸용 디지털 스위처도 생산되고 있다. 스위처, DVE 등에 연결되는 그래픽장비, 문자발생기 등도 16:9 화면용으로 변경하지 않으면 화면상에서 찌그러짐 등 기하학적 왜곡이 발생한다.

3) HDTV 장비의 활용

HDTV 는 근본적으로 16:9 화면 방송을 전제로 하기 때문에 HDTV 방송장비와 다운 컨버터를 사용하면 16:9 와이드 화면 프로그램의 제작이 가능하다. 단 현재 생산되는 HDTV 방송장비는 일본의 MUSE 방식용 제품이다. 국내에서는 현재 KBS 기술연구소가 시험 프로그램 제작용으로 MUSE 방식의 HDTV 방송장비를 탑재한 중계차를 도입하였다.

현재로서는 HDTV 방송장비로 16:9 프로그램을 제작해도 기존 전송로를 통해 송출하기 위해서는 NTSC 방식으로 전환해야 하기 때문에 단순히 와이드화면 프로그램 제작을 위해 고가의 HDTV 장비를 사용하는 것은 경제적이지 못하다. 그러나 장래 HDTV 신호의 전송기술이 개발되고 본격적인 HDTV 방송이 시작되면 HDTV 방송장비를 활용한 프로그램 제작이 불가피할 것이다.

6. 와이드 화면 프로그램의 송출

국내에서 와이드 화면 프로그램을 전송하려면 현재로서는 유일한 TV 방송 규격인 NTSC 방식을 따라야 한다. 그러나 개발이 진행중인 HDTV, EDTV-Ⅱ 등 새로운 차원의 방송 규격은 물론 국내 디지털 위성방송도 기본적으로 와이드 화면 송출을 제공할 것이다.

1) 현행 NTSC 방식의 송출

16:9 화면용 카메라로 제작되어 VTR 에 녹화된 영상신호는 현행 NTSC 규격을 따른다. 다만 넓은 화각을 4:3 카메라에서와 같은 시간에 주사하여 동일한 시간의 주사선에 이를 기록하기 때문에 수평축으로 시간 압축이 발생한다. 따라서 이를 그대로 재생하여 기존 4:3 수상기에 나타내면 상·하로 늘어난 듯 왜곡된 화면으로 보인다.

와이드 화면 프로그램은 기술적으로 현행 NTSC 규격을 그대로 따르지만 실제 영상은 4:3 화면에 비하여 상·하로 늘어난 왜곡된 화면이다. 또 16:9 전용 모니터란 이렇게 상·하로 늘어난 화면을 좌우로 늘려 정상적인 화상을 만들어 주는 모니터에 불과하다.

와이드 화면 프로그램을 현행 NTSC 방식으로 송출할 경우 기존 4:3 수상기 보유자에게 영향을 주어서는 안된다. 따라서 4:3 규격에 맞는 포맷으로의 변환이 필요하다. 이때 사용되는 장비는 ARC(Aspect Ratio Converter)라 부른다.

ARC를 사용하여 와이드 화면 프로그램을 NTSC 방식에 맞도록 변환하는 방법에는 다음과 같이 두가지가 있다.

가. Letterbox 형태로 변환 (화면이 우체통 형태가 됨)

16:9 화면의 상하에 검은 띠를 추가하여 전체 화면의 가로:세로 비율을 4:3으로 만든다. 비디오 주사 라인 전체를 사용하지 않기 때문에 화질 열화는 물론 전체적인 효율이 저하된다. 16:9 수상기 보유자는 작은 16:9 화면을 확대하여 시청이 가능하지만 해상도는 낮다. 단, 화면의 전체를 송출하기 때문에 화상정보의 손실이 없다. 일본의 위성방송 등에서 영화 프로그램을 방송할 때 이 방식을 주로 사용한다.

나. Crop 형태로 변환 (와이드 화면의 양쪽 귀를 잘라낸다?)

16:9 화면의 좌·우의 끝 부분을 제거하여 4:3 화면을 만드는 방법이다. Telecine을 이용해 극장용 영화를 TV 방송용 비디오로 만드는 것과 비슷하다. 4:3 화면 전체를 사용하기 때문에 4:3 수상기를 보유한 시청자는 프로그램이 4:3 용인지 16:9 인지 구별하기 힘들다. 기술적으로 전송 효율이나 해상도면에서는 Letterbox 형태보다 우수하지만 수상기 쪽에서 16:9 형태를 찾아볼 수 없기 때문에 실제적인 16:9 방송이라고 볼 수 없다. 이 방식은 WIDE Screen TV 수상기가 널리 보급되지 않은 환경에서 와이드 프로그램을 조기 제작하여 우선 4:3 으로 방송하는 특수한 경우에 사용될 수 있을 것이다.

2) EDTV-Ⅱ 방식의 송출

EDTV-Ⅱ 방식은 현행 NTSC 방식과 호환되며 4:3 화면의 NTSC 와 호환을 유지하기 위해 16:9 화면을 Letterbox 형태로 방송한다. Letterbox 화면 상하의 검은 부분에는 해상도를 높이기 위한 부가정보를 삽입하여 송출한다. 따라서 부가정보 삽입을 위한 EDTV-Ⅱ 엔코더가 필요하고 제작장비와 송신기도 일부 개선해야 한다.

현행 4:3 NTSC 수상기나 와이드 수상기는 별도의 부가정보를 수신할 방법이 없기 때문에 기존 해상도 이상의 프로그램을 볼 수 없으며 EDTV-Ⅱ 디코더가 내장된 수상기를 보유한 시청자만 개선된 해상도의 프로그램을 시청할 수 있다. EDTV-Ⅱ 방식의 방송은 일본에서 민방연합의 주도로 추진되고 있으며, 금년 7 월 시험방송에 착수할 예정이다.

3) HDTV 방식의 송출

NTSC 급 보다 두 배 이상의 화질로 제작되는 HDTV 프로그램의 전송을 위한 송출방식이다. HDTV 신호의 정보량은 대단히 많기 때문에 일본에서는 HDTV 전송에 광대역 위성 중계기를 이용하고 있다. 디지털 방식의 HDTV 를 개발하고 있는 미국 등은 디지털신호 압축기술을 이용해 송출신호의 대역폭을 줄임으로써 현행 NTSC 방송 송출에 필요한 대역폭만으로 전송할 수 있도록 할 계획이다. 이 방식의 송출은 현행 방식과 호환되지 않는다.

따라서 미국은 HDTV 프로그램을 제작해 HDTV 방식과 NTSC 방식등 두 가지로 동시에 방송하는 소위 Simulcast 방식의 송출을 일정기간 시행할 계획이다. NTSC 급으로 제작된 와이드 프로그램의 전송을 위해 HDTV 송출방식을 택하는 것은 합리적이지 못하다.

7. 와이드 프로그램의 수신

컬라 방송이 시작되었을 때 흑백 TV 에서도 칼라 방송을 (흑백으로) 시청할 수 있었듯이 한 수상기로 다양한 방식을 수신할 수 있는 호환성은 대단히 중요하다.

1) 4:3 수상기로 수신

방송국에서 송출하는 화면(Letterbox 또는 Crop) 그대로 수신하며, 화질은 개선되지 않는다.

2) 와이드 수상기로 수신

와이드 화면 프로그램을 수신해 16:9 화면 전체에 표시할 수 있다. 단, 화면 확대에 불과하기 때문에 해상도의 개선이 없다. 또한 4:3 프로그램을 수상기 내부에서 화면의 상·하를 자르거나 화면을 수평방향으로 늘려 16:9 화면으로 만들어 시청할 수도 있다.

3) EDTV-Ⅱ 수상기로 수신

기존 NTSC 와 호환되는 방식이므로 4:3 프로그램, 16:9 프로그램, EDTV-Ⅱ 프로그램을 모두 시청할 수 있다. 또한 EDTV-Ⅱ 방송 수신 시는 보강신호를 디코딩하여 개선된 해상도의 와이드화면 프로그램 시청이 가능하다.

4) HDTV 수상기로 수신

HDTV 방송 수신용으로 개발된 것이지만 수상기에 따라 NTSC 급의 4:3/16:9 프로그램을 HDTV 수상기로 수신할 수도 있을 것이다.

8. 와이드 화면 프로그램의 전망

1) 지상파 방송과 와이드 프로그램

WIDE Screen TV 수상기의 보급이 가장 빠른 나라는 역시 일본이다. 금년중 EDTV-Ⅱ의 시험방송 실시가 예상됨에 따라 전체 TV 수상기 판매량의 약 50%를 WIDE Screen TV 수상기가 차지할 전망이다.

WIDE Screen TV 수상기의 보급이 많지는 않으나 유럽도 와이드 프로그램의 방송시간을 점차 확대할 계획이다. 유럽에서는 특히 일본의 EDTV-Ⅱ와 유사한 PAL Plus 방식의 와이드 방송이 주종을 이루고 있다. 미국은 아직 와이드 프로그램의 방송이나 WIDE Screen TV 수상기의 보급이 저조한 상태다.

지상파 방송이 EDTV-Ⅱ, PAL Plus 와 같이 화질을 개선한 형태가 아닌 NTSC 급의 와이드 방송을 실시하는 것은 큰 의미가 없다. 화면의 가로 길이가 늘어나 현장감은 증가되지만 송출시 주사선을 낭비하여 화면의 전체적 해상도가 저하되기 때문이다. 더욱이 WIDE Screen TV 수상기의 보급이 저조한 상황에서 Letterbox 형태의 와이드 방송을 실시하면 4:3 수상기를 보유한 시청자는 결과적으로 더욱 작은 화면을 볼 수밖에 없는 현상을 초래한다. 그러나 다른 관점으로 보면 지상파 방송도 언젠가는 EDTV, HDTV 등 다른 형태의 방송으로 탈바꿈해야 할 것으로 보이며, 현재로서도 이를 대비한 장비들이 판매되고 있다.

일본은 이미 위성방송을 통해 HDTV 의 시험방송을 시작한지 오래 되었고, 금년 여름에는 지상파 방송이 EDTV-Ⅱ의 시험방송에 착수할 계획이다. 미국은 10 년 이내에 HDTV를 실용화할 계획이며, 유럽은 이미 PAL Plus 와 D2-MAC 방식의 와이드 방송을 실시하고 있다.

해외 방송기술의 변화 추세에 발맞추어 국내 지상파 방송도 변화를 위한 준비작업에 착수해야 할 것으로 보인다. 와이드 프로그램 제작용 장비를 도입하여 시험적으로 16:9 프로그램을 제작하거나 일부 프로그램을 와이드로 제작해 4:3 형태로 우선 방송한 다음 향후 와이드 수상기의 보급이 확대된 후 16:9 포맷으로 다시 방송하는 것도 고려할 수 있다.

결론적으로 지상파 TV 가 와이드 프로그램 제작 및 방송을 점진적으로 도입하는 것이 필요할 것으로 보인다.

2) 국내 위성방송과 WIDE Screen TV

국내 위성방송은 금년 8 월 3 일 발사될 무궁화 위성을 이용하여 1996 년부터 시작될 예정이다. 현재 개발중인 위성방송 송·수신 시스템은 디지털 방식이며 4:3 화면 프로그램과 16:9 화면 프로그램을 모두 수용할 수 있도록 설계되고 있다. 위성방송은 지상파 방송, 유선방송 등 경쟁 매체에 비하여 기술적으로 뛰어난 장점인 16:9 방송을 적극 활용해야 할 것으로 보인다.

또한 와이드 프로그램 제작용 방송장비가 많이 개발되어 있기 때문에 위성방송은 시설 초기부터 디지털 방송장비의 투입은 물론 와이드 화면 프로그램을 제작할 수 있는 장비를 갖추는 것이 필요하다.

3) 전망

HDTV 의 실용화가 늦어짐에 따라 비록 해상도의 향상은 없으나 HDTV, 영화 스크린과 비슷한 16:9 화면 즉 와이드 화면의 시청욕구가 증가하고 있다. 또한 기존 TV 수상기 보급이 한계에 달한 상황에서 가전업체들은 WIDE Screen TV 수상기의 판매로 새로운 시장이 형성 될 것을 기대하고 있다.

방송사의 입장에서도 방송장비의 대부분을 교체 해야할 HDTV 방송보다 일부장비의 교체로 현장감 있는 방송이 가능한 WIDE Screen TV 방송에 관심을 갖는 것이 당연하다. 이런 관점에서 일본은 EDTV-Ⅱ 방식을 이용한 와이드방송의 실험계획을 세우고 있고 유럽에서는 PAL Plus 와 D2-MAC 방식의 와이드 방송을 실시하고 있다.

국내에서 지상파 방송을 통해 화질의 향상이 없이 Letterbox 형태의 와이드 방송을 실시하는 것은 기존의 와이드 화면으로 제작된 영화 등 일부 프로그램을 제외하고 큰 의미가 없다. 또 일본이나 유럽과 같이 기존 지상파 방송과 호환을 유지하면서 부가정보의 송출로 개선된 화질의 와이드 방송을 실시하는 것은 국가적 차원에서 검토되어야 할 일이다. EDTV-Ⅱ, PAL Plus 와 같이 개선된 와이드 화면 방송이 HDTV 방송을 향해 가는 한 과정이 되어야 할 것인가는 다양한 측면으로 검토되어야 할 문제이고 필요하다면 단일 방식의 개선된 와이드 화면 방송 규격을 만들어야 하기 때문이다.

와이드 화면 방송이 우리 눈앞의 현실로 다가오는 것은 위성방송을 통해서 시작될 것이다. 국내 위성방송 시스템은 디지털 전송방식이며 현행 4:3 화면 방송은 물론 16:9 와이드 화면 방송도 가능토록 개발되고 있기 때문이다. 즉 위성방송을 이용하면 화질이 향상된 일본의 EDTV-Ⅱ급 이상의 와이드 화면 프로그램을 시청할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 위성방송사는 방송 초기부터 와이드 프로그램을 제작, 방송하여 기술적으로 특성 있는 방송을 시청자에게 제공해야할 것이다. 위성방송을 준비하고 있는 MBC 는 물론 KBS 등도 와이드 방송이 가능한 제작 시스템을 검토하고 있다. 위성방송을 통해 와이드 방송이 우선 실시되고, 와이드 수상기의 보급이 확대됨에 따라 지상파 방송 및 유선방송 등도 와이드 방송의 실시를 검토해야 할 것으로 보인다. 이를 위해서는 국내·외 기술동향 파악 및 꾸준한 연구 및 검토가 필요할 것이다.