HD를 넘어 4K UHD가 대두되고 있는 현시점에서 고화질 동영상에 대한 요구는 꾸준히 증가하고 있다. 특히 스마트폰 화면이 대형화면서부터는 기존의 SD급 화질에 만족하지 못하고 720p, 1080p 등의 더 높은 화질의 컨텐츠가 인기를 끌고 있는 것이 사실이다. 동일한 컨텐츠라 하더라고 ‘풀 HD’ 고화질 서비스라는 이름만으로도 더 높은 부가비용을 기꺼이 지불하는 소비자들의 행동양식은 역시 ‘한번 버린 눈은 쉽게 고치지 못한다’는 속설과도 일치하는 것이라 할 수 있겠다.
그러나 이런 고화질 컨텐츠 서비스를 하기 위한 한가지 걸림돌이 있는데, 그건 바로 네트워크 대역폭이다. 당연히 더 높은 화질로 동영상을 인코딩하기 위해서는 이전보다 더 높은 대역폭이 필수적으로 필요한데, 대역폭을 늘린다는 것은 그대로 관련 비용의 엄청난 증가로 이어지기 때문이다.
그래서 기존의 대역폭은 그대로 유지한 채, 화질만 2배 가까이 늘릴 수 있는 새로운 기술에 대한 요구가 끊임없이 발생하고 있는 것이다.
그리고 이것을 해결해주기 위한 획기적인 인코딩 방법이 바로 ‘HEVC’라고 불리는 H.265 인코딩이다.
이번에 살펴본 MGW Ace라는 장비는 실시간으로 라이브 스트림을 H.265로 압축해주는 기능을 하는 ‘세계 최초의 H.265 포터블 인코더’이다.
H.265 / HEVC 기술
인터넷 위키백과에 수록된 HEVC에 대한 설명은 다음과 같다
고효율 비디오 코딩(HEVC/H265/x265)(영어: High Efficiency Video Coding)는 H.264/MPEG-4 AVC의 성공에 힘입어 개발에 착수한 차세대 동영상 부호화 기술이다. 기존에 H.264/MPEG-4 AVC를 개발했던 ISO/IEC MPEG과 ITU-T의 영상 부호화 전문가 그룹(Video Coding Experts Group)이 Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)[1]으로서 2010년 1월 팀을 결성하여 표준화 작업을 진행하였다.
2013년 1월 25일, ITU는 스위스 제네바에서 HEVC를 차세대 최종 표준안으로 승인하였다.[2] ISO/IEC 표준 번호는 ISO/IEC 23008-2 이며, 현재 FDIS(Final Draft International Standard) 상태 이다. ITU-T 표준 번호는 2013년 4월 13일에 H.265로 발행되었다. 현재 이를 기반으로 크기 가변적 비디오 코딩(Scalable Video coding)과 3D 비디오 코딩 기술이 각각 개발 중이다.
다시말해 HEVC는 고화질 비디오 송수신을 목적으로 만들어진 차세대 영상 전송기술로서 SD를 포함하여 8K 초고화질 영상에 이르기까지 다양한 영상규격을 가지고 있다.
기존의 H.264 인코딩 방식과 비교했을 때 가장 큰 특징은 바로 압축률이다. 단순히 말해 50% 정도의 압축률을 보여준다고 할 수 있는데, 이는 동일한 비트레이트를 사용할 경우 2배의 화질을 얻을 수 있으며 동일한 화질을 구현하기 위해서는 절반만큼의 대역폭만 있으면 된다는 의미이다.
아래 구현 사례를 한번 보도록 하자.
H.264 / AVC – 1080p @ 6Mbps H.265 / HEVC – 1080p @ 3Mbps
왼쪽의 이미지는 6Mbps로 구현한 1080p 소스이다. 이정도의 품질이면 고화질 풀HD 서비스라고 할 수 있을 정도의 화질이지만 실질적으로 6Mbps라는 엄청난 대역폭을 갖기 때문에 네트워크에 상당한 부하가 걸려 실제로는 구현하기 힘든 수준이라 할 수 있다.
하지만 오른쪽의 화면을 보면 HEVC (H.265) 코덱을 사용했기 때문에 거의 화질의 차이가 없음에도 불구하고 불과 3Mbps 정도의 대역폭만으로 동일한 품질의 서비스를 진행할 수 있음을 볼 수 있다.
현재 IPTV 솔루션의 HD 대역폭이 2~3Mbps 정도임을 감안할 때 충분히 현재의 네트워크 대역폭만을 사용하면서 풀HD 고화질 서비스로의 이전이 가능하다는 결론을 얻을 수 있다.
H.264 / AVC – 1080p @ 1.5Mbps H.265 / HEVC – 1080p @ 1.5Mbps
위 이미지는 동일한 1.5Mbps의 대역폭을 사용해서 인코딩을 진행한 사례이다. 왼쪽의 H.264 인코딩 결과를 보면 영상의 글자가 거의 식별하기 어려운 수준이지만, HEVC로 인코딩된 오른쪽 화면을 보면 화질 향상으로 인해 또렷하게 글자를 구분할 수 있음을 알 수 있다.
이런 특성은 제한된 네트워크 대역폭을 사용해야만 하는 경우 (네트워크 사용 비용의 제한 또는 네트워크 구축 환경의 제한 등으로 인한) 2배 가까운 화질을 얻을 수 있는 것이라 할 수 있다.
포터블 HEVC 인코더의 필요성
HEVC / H.265 인코딩에 대한 필요성이 나오기 시작한지는 이미 오래되었다. 하지만 이를 지원하는 인코딩 솔루션은 그리 다양하지 못한 것이 사실이다. 현재의 HEVC 인코딩 장비는 크게 2가지로 구분되었다.
하나는 소프트웨어적인 인코딩을 통한 파일 변환이다. 현재 다양한 소프트웨어 인코딩 업체들이 HEVC로 출력을 할 수 있는 인코딩 프로그램을 개발하여 판매하고 있다. 이 방식의 문제점은 기존 H.264에 비해 2~8배 이상의 변환시간이 소요된다는 것이다. 더군다나 4K 제작 및 전송규격이 HEVC로 규정된만큼 4K /60p에 대한 인코딩을 고려해야 하는데, 소프트웨어적인 인코딩 방식으로 H.265 압축을 한다면 16~64배 이상의 인코딩 시간이 걸리게되어 정상적인 서비스에 차질을 가져올 것이다.
두 번째 방식은 하드웨어 인코더를 사용하는 방식으로 현재 하드웨어 H.265 칩셋이 출시된 상황이기 때문에 여러 업체에서 HD~4K를 지원하는 HEVC 인코더를 선보이고 있는 상황이다. 다만 인코딩 장비가 랙마운트 형태의 대형이며, 대부분 멀티 GPU를 활용한 분할 인코딩을 진행하고 있기 때문에 변환에 따른 딜레이가 발생할 수 밖에 없는 구조이다. 따라서 이 경우 장비의 이동이나 실시간 인코딩 중계와 같은 활용이 불가능하는 결론을 얻을 수 있다.
이 두가지 문제점을 모두 해결할 수 있는 방안으로 포터블 이동형 HEVC 라이브 인코더가 요구되고 있으며 MGW Ace는 이를 만족시켜주는 세계최초의 100% 하드웨어 HEVC 인코더이다.
MGW Ace, 미래를 준비하며 현재를 아우르다
MGW Ace는 웹인터페이스를 통해 장비를 제어할 수 있으며 익스플로러나 사파리, 크롬과 같은 다양한 웹브라우저를 통해 장비의 IP 주소로 접속해서 세부 세팅이 가능하다.
MGW Ace 세부 설정
설정 내용을 보면 특이한 사항으로 H.265(HEVC)와 H.264를 동시에 출력할 수 있는 옵션을 가지고 있음을 알 수 있다.
이는 현재 사용중인 H.264 서버 및 디코더 옵션을 그대로 사용할 수 있도록 하면서도, H.265를 활용한 신규 서비스를 동시에 진행할 수 있도록 하는 매우 ‘친절한’ 옵션이라 하겠다. 동일한 입력 소스를 사용해서 멀티 포인트로 멀티 포맷 인코딩을 할 수 있다는 것은 서비스 전환을 시작하는 현재에 필수적인 요소이다.
또한 MGW 시리즈가 현재 주로 사용되고 있는 분야가 군사, 안보, 항공 등이기 때문에 영상 신호의 암호화 및 시리얼 데이터, 메타 데이터 전송 및 암호화 기술은 현존하는 최고 수준이라고 보아도 무방하다.
MGW Ace는 CoT, KVL, STANAG 등 다양한 암호화 및 인코딩 기술을 적용시켜 강력한 보안 솔루션으로 활용할 수 있도록 하고 있다. 주로 미군과 이스라엘 군의 표준 비디오 전송장비로 선정되어 있는만큼 방송 전송에서의 보안 문제는 걱정하지 않아도 될 듯 하다.
MGW Ace 기술사양
