UHD 채널에서 음향 역할

UHDTV에서 음향의 역할은 대화면 고해상도 실감 비디오와 부합하면서 디스플레이가 표현할 수 없는 공간에서도 오디오를 통해 3차원 음향공간을 표현하는 데 있습니다. 따라서 기존의 스테레오 및 5.1 채널 서라운드 오디오가 표현할 수 있는 2차원 음향공간을 3차원으로 확장하여 시청자를 중심으로 3차원 모든 방향에 둘러싸는 음장감을 제공하여야 하며 대화면 디스플레이에서 표현되는 비디오 객체와 동일한 공간상의 위치에서 음상이 정확하게 표현되어야 합니다.

이번 포스팅에서는 UHD TV에서 필요한 음향의 요구 사항과 다양한 포맷에 대해 포스팅 하겠습니다. 

 

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오디오 서비스에 대한 요구 사항

고차 다채널 오디오 (High-order Multichannel Audio)

고차 다중 채널 오디오는 기존의 2채널 스테레오 형식보다 더 많이 사용하는 오디오 녹음 또는 재생산을 말합니다. 대신 2개 이상의 오디오 채널을 사용하여 보다 몰입감 있는 청취 경험을 제공합니다. "고차"라는 용어는 사용되는 채널의 수를 나타내며 4개에서 64개 또는 그 이상의 채널 범위일 수 있습니다. 고차 다중 채널 오디오 형식은 일반적으로 서라운드 사운드 음악, 영화 및 비디오 게임 제작에 사용됩니다. 고차원 다중 채널 오디오에 가장 많이 사용되는 형식은 5.1, 7.1 및 9.1 서라운드 사운드입니다. 5.1 설정에는 서브우퍼 채널과 함께 전방 좌측, 중앙, 전방 우측, 서라운드 좌측 및 서라운드 우측의 5가지 주요 채널이 있습니다. 7.1 설정에는 2개의 추가 서라운드 채널이 있고 9.1 설정에는 2개의 오버헤드 채널이 추가되어 보다 3차원적인 사운드 경험을 제공합니다. 마이크 배열 또는 음장 마이크 사용과 같은 특수 녹음 장비 및 기술을 사용하여 고차원 다중 채널 오디오를 캡처할 수 있습니다. 그런 다음 전용 소프트웨어 및 하드웨어를 사용하여 결과 오디오를 혼합하고 처리하여 원하는 서라운드 사운드 효과를 생성할 수 있습니다.

객체 기반 오디오 (Object-based Audio)

객체 기반 오디오(OBA)는 몰입형 오디오 경험을 만들고 배포할 수 있는 오디오 형식입니다. 스테레오 또는 서라운드 사운드와 같은 기존 오디오 형식과 달리 개체 기반 오디오는 다른 오디오 요소와 독립적으로 이동 및 조작할 수 있는 개별 사운드 요소인 오디오 개체를 기반으로 합니다. 개체 기반 오디오에서 오디오 콘텐츠는 각각 3D 공간에서의 위치, 오디오 특성 및 기타 특성을 설명하는 고유한 메타데이터가 있는 개별 오디오 개체의 컬렉션으로 생성됩니다. 그런 다음 이러한 오디오 개체를 함께 혼합하여 홈 시어터 시스템, 가상현실 헤드셋 및 모바일 장치를 비롯한 다양한 재생 시스템에서 렌더링 할 수 있는 완전한 오디오 경험을 만들 수 있습니다. 개체 기반 오디오는 콘텐츠 제작자가 오디오가 청취자에게 제공되는 방식을 더 잘 제어할 수 있기 때문에 기존 오디오 형식보다 더 몰입감 있는 오디오 경험을 제공합니다. 예를 들어 영화 장면에서 머리 위로 날아가는 헬리콥터를 별도의 오디오 개체로 취급하여 청취자의 머리 주위로 이동하고 오디오 믹스에 배치하여 보다 사실적이고 몰입감 있는 경험을 만들 수 있습니다. 개체 기반 오디오는 엔터테인먼트 산업, 특히 영화, TV 쇼 및 비디오 게임에서 점차 인기를 얻고 있습니다. 다양한 재생 환경과 청취자 기본 설정에 맞게 사용자 정의할 수 있는 보다 유연하고 역동적인 오디오 경험을 제공합니다.

 

자유로운 다운 믹싱 및 재현 (Flexible Downmixing and Rendering)

다운믹싱은 여러 오디오 채널을 더 적은 수의 채널로 결합하는 과정입니다. 예를 들어 5.1 서라운드 사운드 믹스가 있는 경우 다운믹싱을 통해 스피커 수가 적은 장치에서 재생할 수 있는 스테레오 또는 모노 믹스를 생성할 수 있습니다. 유연한 다운믹싱을 통해 콘텐츠 제작자는 개별 채널의 레벨과 패닝을 조정하여 재생 시스템에 적합한 다운믹스를 만들 수 있습니다. 렌더링은 다중 채널 믹스를 가져와 재생 시스템의 특정 스피커 구성에 매핑하는 프로세스입니다. 예를 들어 원본 믹스가 7.1 서라운드 사운드 시스템용으로 만들어진 경우 렌더링을 통해 채널을 5.1 또는 스테레오 재생 시스템에 매핑할 수 있습니다. 유연한 렌더링을 통해 콘텐츠 제작자는 개별 채널의 패닝 및 레벨을 조정하여 보다 몰입감 있는 청취 경험을 만들 수 있습니다. 유연한 다운믹싱 및 렌더링은 오디오 품질을 희생하지 않고 동일한 콘텐츠를 다양한 재생 시스템에 전달할 수 있으므로 현대 미디어 제작에 필수적입니다. 영화관, 홈시어터, TV, 모바일 기기 등 다양한 청취 환경에 콘텐츠를 최적화할 수 있습니다.

 

지상파 HD방송과 UHD 방송 특성비교

구분	지상파 HD	지상파UHD	특징
방송방식	ATSC	DVB-T2	DVB-T2가 전송효율이 ATSC에 비해 4배 이상좋음
압축방식	MPEG-2	HEVC	HEVC가 MPEG-2에 비해 압축 효율이 4배 이상 좋음
해상도	1920*1080	3840*2160	4배의 화질(해상도) 상승
프레임	30fps	30~60fps	30→60fps 적용 시, 자연스런 동영상 구현이 가능
컬러 Bit	8 bit	8~10 bit	8→10bit 적용 시, 10%정도 질감 향상
컬러샘플링	YUV:4:2:0	YUV:4:2:0 또는 YUV : 4:2:2	YUV:4:2:0→4:2:2적용 시, 10%정도 질감 향상
압축용량	19Mbps	30~35 Mbps	지상파 UHD방송에서 유력하게 검토 중인 DVB-T2방식의 1채널(6MHz) 대역 최대 전송 용량이 41Mbps이내

DTS-HD로 오디오를 방송하려면 홈시어터를 사용하지 않는 일반 UHD TV사용자들은 UHD TV에 DTS-HD 오디오 디코딩 기능이 필요 DTS-HD 7.1의 오디오 용량은 전체 압축 비트레이트의 1/3정도 수준이므로 과도한 오디오 용량으로 UHD질감을 떨어트릴 수도 있습니다. 또한 다채널 오디오 신호를 시청자가 갖추고 있는 스피커 배치 환경에 최적으로 변환시켜 재생하는 기술도 필요합니다.

 

국내 UHD방송 표준 규격

구분		위성 방송		케이블	지상파
		4K	8K	4K	4K	8K
영상	해상도	3840*2160	7680*4320	3840*2160	3840*2160	7680*4320
	주사율	30/60 fps		30/60 fps	30/60 fps
	화소당비트수	8/10 bit		8/10 bit	8/10 bit
	샘플링	4:2:0/4:2:2/4:4:4		4:2:0	4:2:0/4:2:2/4:4:4
오디오	샘플링주파수	44/48/96 KHz		48/96KHz	44/48/96 KHz
	샘플당비트수	16/20/24 bit		16/20/24 bit	16/20/24 bit
	채널	2.0~5.1/7.1/10.2		2.0~5.1/7.1/9.1/ 10.2/11.1	2.0~5.1/7.1/9.1/ 11.1/22.2
	부호화	AC-3/DTS		AC-3/DTS HD	AC-3/DTS HD

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이번 포스팅에서는 UHD TV방송에서 음향의 역할과 각 포맷에 대해 정리해 봤습니다.