통신망과 서비스

◉ 디지털 TV

1. 디지털 방송의 특징

현재 세계적으로 주목을 받으며 진행하고 있는 것이 TV방송의 디지털화이다. 디지털이란 입력되는 모든 정보를 2진수로 표현하는 것이다. 이는 정보처리를 전기 접속의 ON이나 OFF로 하는 것이고, 디지털 기술 정보로서의 기호, 문자, 음성, 화상 등 모든 것을 0과 1로만 표현하는 것이다.

통신 분야에서는 디지털 방식이 많이 채용되어 보편화되고 있으나, 방송 분야에서는 오랜 기간 동안 아날로그를 그대로 사용하여 왔다. 최근에 와서 방송도 디지털화 움직임이 크게 진전되고 있는데, 위성방송에서부터 디지털화가 시작되었고 케이블 TV가 디지털화를 추진하고 있으며, 마지막으로 지상파 TV의 디지털화가 본격화되고 있다. 즉, 프로그램의 제작을 비롯하여 프로그램 소재의 전송 등에 디지털 기술이 이용되어 방송국내의 프로그램 편집, 가공은 물론, 프로그램의 전송이 고품질로 신속히 이루어지게 되었다.

디지털 방송의 이점을 보면 아래와 같다.

① 디지털 압축 기술을 이용함에 따라 많은 채널을 만들 수 있다. 사용할 수 있는 주파수에는 한도가 있기 때문에 같은 주파수 대역폭으로 수십 배의 채널을 얻을 수 있는 디지털 방식이 유리하다.

② 서비스의 통합화와 신축성 있는 편성이 가능하다. 하나의 채널로 영상, 음성, 데이터 등 다양한 정보를 통합하고 유연하게 구성할 수 있는 방송(ISDB: 통합 디지털 방송)이 실현된다.

③ 통신 데이터베이스와 연계하여 쌍방향 서비스가 가능하다. 즉 아날로그에 비해서 방송 시스템을 인텔리전트화 시켜 방송의 비약적 발전을 기하게 된다.

④ 수신 안테나의 소형화가 가능하다. 아날로그 신호와 비교해 볼 때 디지털 신호는 수신 강도가 다소 약해도 일정 강도만 확보되면 원래의 품질이 확보되므로 수신 안테나가 아날로그처럼 클 필요가 없다.

⑤ 방송 프로그램의 전송에 관련된 비용이나 방송 프로그램 제작에 관련된 비용을 절감할 수 있다.

2. 디지털 위성방송의 시작

우리나라는 국내 방송통신 서비스를 제공하기 위한 무궁화 1호 위성을 1995년 8월에 발사하고, 1996년 1월에는 2호 위성을, 1999년 9월 5일에는 3호 위성 발사에 성공하였다. 1993년 7월 국내 위성방송의 전송 방식을 디지털 방식으로 결정하고, 1996년 7월부터 KBS 에서 2채널의 실용화 시험방송을 실시 중에 있다.

<그림 1> 디지털 위성방송

무궁화 1호 및 2호 위성은 방송용 중계기 3개와 통신용 중계기 12개를 각각 싣고 있다. 미국은 디렉트(Direct) TV가 1994년서부터 디지털 위성방송을 개시하였고, 일본은 1996년 6월부터 퍼펙트(Perpect) TV가 통신위성을 이용한 디지털 방송이 JCSAT-3위성을 통해 개시되었다. 아시아 광역위성방송회사로 유명한 홍콩의 스타(Star) TV도 1991년부터 Asiasat-2호 위성을 이용하여 디지털 위성방송을 개시하였다. 유럽도 1993년에 디지털 위성방송의 규격을 결정하고, 1995년부터 위성을 이용한 디지털 위성방송을 실시하고 있다.

현행 아날로그 방식에서는 방송용 중계가(Transfonder) 1개당 1채널만 전송할 수 있으나, 디지털 방식을 채택하면 MPEG-2 디지털 압축에 의해 비트레이트가 낮아지기 때문에 중계기 1개당 4~10개 채널이 만들어질 수 있다. 그 결과 중계기 연간 사용료가 대폭 감소되어 적은 비용으로 위성방송을 수신할 수 있을 뿐만 아니라 대채널화도 실현시킬 수 있다.

3. 지상파 TV의 디지털화

지상파 TV를 디지털 방송으로 하는 움직임은 일찍이 미국 연방통신위원회(FCC; Fedral Communication Commission)가 1987년부터 차세대 TV, 즉 고화질 TV (ATV; Advanced TV)를 디지털 방식으로 할 것으로 결정하고, 현재의 아날로그 TV는 2008년 경까지 전면적으로 디지털 방식으로 전환한다는 방침을 정하였다.

방송이 디지털화 되면 현재 방송에 할당되어 있는 무선주파수 대역폭을 대폭 좁힐 수 있는 것 외에, 화질이 개선되고 비용을 효율적으로 낮출 수 있는 장점이 있다.

유럽에서는 방송사업자, 제조업자, 각국 정부로 구성되어 디지털 의 규격 안을 검토하기 위한 임의단체(EP-DVB)가 설립되어 지상파 방송의 규격을 만들고 있다.

일본은 2000년대 전반부터 지상파 디지털 TV방송의 개시를 계획하고 있으며, HDTV방송은 미국, 유럽도 디지털 방식으로 결정하고 있다 (미국은 ATV). 일본은 하이비전(Hi-Vision)이 아날로그 방식이므로 이를 디지털화할 것인가, 디지털화하면 언제 할 것인가가 과제로 되어 있다.

우리나라는 97년 2월 정부가 지상파 방송 디지털화 정책을 발표하였다. 97년에 디지털 방송 방식을 결정하고, 99년 말까지 송신기 및 TV수신기의 개발과 국산화를 추진한다는 것이다. 또한 2000년에 개발된 송수신 시스템에 의한 시험방송을 실시하고, 2001년부터는 본격적인 방송을 실시하여 2010년까지 국내의 모든 TV방송을 디지털화할 계획이다.

<그림 2> 디지털 TV 방송의 신호 흐름

4. 우리나라 디지털 방송기술 규격이 결정되었다.

디지털 TV 규격 제정을 위한 지상파 디지털 방송추진협의회는 1997년 6월에 발족시켰고, 1997년 10월에 미국의 VSB(Vestigial Side Band: 잔류 측파대)방식으로 표준화하기로 정부에 건의하였다.

1997년 11월 20일 정보통신부는 이 건의를 받아들여 미국식 VSB 방식을 디지털화의 표준 본방식으로 정식 채택하였다. 이러한 정부의 조기결정에 따라 한국의 디지털 방송 방식은 미국 ATSC(Advanced Television System Committee)가 규정한 대로 다음과 같이 결정 되었다.

① 전송→VSB

② 영상신호 압축→MPEG-2

③ 음성신호 압축→Dolby AC-3 방식

디지털 전송 규격인 VSB 방식은 구조가 간단하여 저가격화가 가능하고, 매우 효율적인 전송 능력을 가지고 있으므로 우리나라나 미국처럼 6Mhz의 방송대역을 사용하는 곳에서도 HDTV 수준의 고화질 전송이 가능하다.

VSB 방식은 아날로그 NTSC 방식과 양립할 수 있고, 인터넷이나 소프트웨어 등 데이터 방송 서비스를 위한 강력한 전송 능력이 있다. 또한 미국의 방송, 가전업체가 수년 전부터 기술 개발을 추진하여 완료된 상태이기 때문에 국내 업체들의 재투자가 필요 없으며, 이들 장비의 해외수출이 크게 기대되고 있다.


◉ HDTV

1. 대역폭이 넓은 고화질

HDTV(High Definition TV)는 고품위 텔레비전 또는 고화질 텔레비전으로 번역된다. HDTV는 기존의 TV방식에서 사용하고 있는 주사선의 수와 대역폭을 증가하여 마치 사진이나 영화를 보는 것과 같이 현장감 있고 선명하며 섬세한 화면을 제공할 수 있는 높은 품질의 TV방송을 말한다.

현행 컬러 TV방식은 한국, 미국, 일본 등에서 채용하고 있는 NTSC(National Television System Committee)방식 외에 유럽의 PAL(Phase Alternation Line)방식과 SECAM(Sequential Color and Memory)방식 등 세 가지가 혼재 되어 있는데, 각 방식 사이에는 프로그램 소프트웨어가 호환되지 않는데, 방송국에서 송출하는 신호의 변조 방식이 다르고, 그 안에 담겨 있는 영상, 음성 데이터 신호가 다르기 때문이다.　

2. HDTV의 규격

(1) 주사선수

누구나 TV 화면이 지금보다도 더 컸으면 좋겠다는 바람을 가지고 있다.

화면의 크기가 커지면 주사선수도 많아져야 하는데, NTSC방식은 1초동안 30프레임의 화면을 전송하고, 한 프레임은 525개의 주사선으로 구성한다. 화면이 커지면 주사선 사이의 간격이 화면 크기에 비하여 너무 벌어져 깨끗한 화면을 볼 수 없다. 이 문제를 해결하는 방법은 주사선수를 늘리는 것이다. HDTV는 현행 컬러TV에 비해서 주사선수가 두 배 이상 늘어난 1,125개 주사선을 가지고 있다.

(2) 화면의 종횡비

현행 컬러 TV의 종횡비는 3:4이다. 25인치 TV의 25라는 수치는 화면의 대각선 길이를 의미하는데, 25인치 수상기에서는 화면의 가로 방향의 길이가 20인치, 세로 방향의 길이가 15인치인 셈이다.

HDTV는 화면의 종횡비가 9:16인데, 화면에 비하면 가로 방향이 더 길어진 셈이다.

(3) HDTV의 또 다른 특징은 고급 음향이다.

현행 컬러 TV는 FM 라디오방송 수준의 스테레오 음성만을 제공하는 데 반하여, HDTV는 고급 오디오 세트 수준의 하이파이 서라운드 음향을 제공할 수 있다.

지금까지 장점만 이야기하였으나 문제점도 있다. 음향이 고급화되고, 주사선수가 늘어날수록 음질이 좋아지고 화면이 선명해지는 반면에, 방송국에서 가정으로 보내는 신호의 양이 늘어나게 된다. 따라서 하나의 프로그램을 송출하기 위해 필요한 주파수 대역폭이 늘어난다는 것을 의미한다.

HDTV에서 사용하는 아날로그 신호의 대역폭은 NTSC에 비해서 다섯 배 정도가 많다. 우리나라 TV 채널 다섯 개(예를 들면 7~11) 를 모두 사용해야 HDTV프로그램 하나를 송출할 수 있는 것이다. 따라서 NTSC채널 대역 하나에 프로그램 하나를 전송하기 위해서는 신호의 대역폭을 줄어야 하며, 현행 컬러 TV와는 달리 신호압축이 매우 중요한 의미를 가진다.

<표 1> HDTV와 현행 TV 방식의 비교

항목	HDTV	현행방식 (NTSC)	현행방식 (PAL/SECAM)
주사선 수	1,125	525	625
화면의 종횡 비	9 : 16	3 : 4	3 : 4
주사방식	2 : 1 비월주사	2 : 1 비월주사	2 : 1 비월주사
필드 주파수(Ha) (매초 화상 수)	60.00	59.94	50
전송영상신호대역(Mhz)휘도 신호 색차 신호(광대역) 색차 신호(협대역)	20 7 5.5	4.2 1.5 0.5	6 1.3 1.3
음성신호 변조방식	PCM	FM	FM

(주) NTSC방식은 한국, 일본, 미국에서 사용하고, PAL/SECAM 방식은 유럽, 아프리카, 호주 등에서 사용하고 있는 방식이다.


◉ HDTV는 어떻게 개발되고 있는가?

1. MUSE방식

세계에서 처음으로 HDTV를 개발하여 상용화한 나라는 일본이다. 일본의 NHK가 처음 HDTV연구에 착수한 것은 1970년 이다. 일본의 HDTV는 '하이비전' 방식으로, 바르셀로나 올림픽이 개최되었던 1992년 11월부터 실험방송이 개시되었다.

하이비전 전송에는 27MHz나 되는 넓은 대역폭을 필요로 하고, 방송위성을 통해서 현행 TV와 동일하게 아날로그 전송 방식으로 방송하고 있기 때문에 전송 신호의 대역폭을 방송위성에서 허용하는 대역폭으로 맞추기 위한 대역압축 과정이 필요하다. 이와 같은 대역압축 방식을 MUSE(Multiple Sub-nyquist Sample Encoding)라고 한다.

MUSE는 화면 내에서 움직임이 거의 없는 부분은 평면적인 해상도를 충분히 유지하면서 시간적으로 데이터를 줄이고, 움직임이 많은 부분은 평면적인 해상도를 줄이는 방법을 사용하는 것이 기본적인 원리이다.

2. HD-MAC방식

일본이 HDTV개발을 시작한 이후에 세계적으로 HDTV개발 움직임이 확산되었다. 1974년에는 CCIR(Consultative Committee International of Radio-phone)에서 HDTV를 연구과제로 채택하였고, 1982년에는 유럽방송연합(EBU)도 HDTV검토 그룹을 만들었다.

이와 같은 움직임에 미국과 캐나다가 하이비전 방식의 스튜디오 규격에 동조했기 때문에 1986년 5월 스위스 제네바에서 열린 CCIR총회에서 일본이 미국, 캐나다와 함께 하이비전 방식의 주사선수 1,125, 필드 주파수 60이라는 스튜디오 규격을 공동 제안하기에 이르렀다.

그러나 이 제안은 유럽연합의 강경한 반대에 부딪혔다. 유럽은 미국 등과 전원 방식이 달라 화면에 줄무늬가 나타난다는 것과, 이미 유럽권내에서는 PAL(Phase Alternation Line)과 SECAM의 두 방식이 혼재 되어 있어 위성중계에 지장을 받아 왔는데, 이를 해결하기 위해 1982년 MAC방식이라는 새로운 위성 전송 방식을 결정하고, 1986년에 규격을 통일했기 때문에 HDTV방식은 MAC방식과 호환성이 있어야 한다는 것이 그 이유였다.

그러나 가장 중요한 이유는 일본 TV와 비디오가 유럽 시장을 휩쓸고 있는 마당에 차세대 TV인 HDTV마저 일본이 원하는 국제통일규격으로 되어서는 곤란하다는 위기감 때문이었다. EC는 1986년 7월 첨단기술개발계획인 유레카(EUREKA; European Research Coordination Action) 계획의 일환으로 HDTV공동개발 프로젝트(EU95)를 발족하고 독자적인 HD-MAC방식 개발에 착수 하였다.

그러나 미국이 완전 디지털 HDTV방식으로 선회하면서 EU도 HD-MAC방식을 포기하고 디지털 방식으로 방향을 바꾸었다.

3. 미국의 방식

미국은 차세대 TV를 HDTV라고 부르지 않고 ATV(Advanced TV)라고 부른다. ATV는 방송 규격도 완전히 디지털 방식을 채용하고 있다. 일본의 하이비전은 위성방송을 전제로 하고 있는 데 대해, 미국의 ATV는 당초에 지상파 방송을 목표로 하고 있다.

미국 FCC는 1988년 9월 1일 "차세대 TV인 HDTV방송은 현재 사용하고 있는 TV로도 시청할 수 있도록 NTSC와 호환성이 있는 방식으로 하지 않으면 안 된다."는 기본방침을 결정하고, 디지털 방식의 HDTV를 주장한 미국의 4대 제안사들은 이른바 대동맹을 결성하여 각 시스템의 장점을 채택한 하나의안을 만들어 1996년 개발을 완성하여 FCC는 96년 12월 24일 ATV표준방식 규격화 작업을 완료하였다.

<표 1> 미국/EC/일본의 HDTV 규격표

분류 ＼ 국명		일본	EC	미국
HDTV방식		MUSE	HD-MAC	ATV
방식	종횡비	16 : 9	16 : 9	16 : 9
	주파수	60 Hz	50 Hz	59.94 Hz
	주사선 수	1,125	1,250	1,080/720
현행 TV방송 방식		NTSC	PAL, SECAM	NTSC

※ 출처 - http://www.bazi.pe.kr/