[[발언]]HDR이란?

[이군배]

HDR(High Dynamic Range)의 탄생 배경은, 돌비사가 TV마다 사용된 패널이 다르고, TV에 사용되는 영상 컨트롤 보드의 특성과 조정 상태에 따라, 같은 영상이라 해도 실제 사람의 눈에 보여주는 화질은 다 다르게 구현이 되어, 이러한 편차를 최소화하기 위해, 화질의 밝고 어두운 부분을 일정한 표준 값에 맞추어 영상을 구현하기 위해 고안된 것이 바로 HDR이다.

그래서 HDR은, 밝은 곳은 더 밝게, 어두운 곳은 더 어둡게 만들어 사람이 실제 눈으로 보는 것에 가깝도록 명암의 범위(Dynamic Range)를 확장시키는 기술이다. 해서 빛을 사용하는 TV에선 화질 개선의 효과가 있다.

하지만, 밝고 어두운 부분을 표현하면서, 색상도 변하게 되는데, 이 과정에서 불필요하게 HDR효과를 적용함으로서 역효과를 줄 수도 있고, 특히 HDR 자체를 지원하지 않거나 HDR방식을 지원하지 않는 4K UHDTV에서는 HDR효과를 적용한 콘텐츠가 더한 역효과를 낼 수도 있다. 그래서 이러한 부분을 최소화 하려면, HDR방식을 모두 같게 해주어야 한다.

어찌되었든 HDR효과를 극대화 하고, HDR구현에 따른 역효과를 최소화 하기 위해, HDR구현 기술들이 속속 선을 보이다보니, HDR구현 기술이 여러 종류가 나오게 되었다. 하지만 HDR구현 방식이 여러가지이긴 해도, 기본적인 구현 원리나 구현 능력은 비슷한 수준이다.

HDR을 처음 제안한 회사는 돌비사다(2014년). 허나 현재 시중에는 2015년부터 상용화를 시작한 HDR10방식이 대다수 기본 적용이 되어 있고, UHD방송에는 HLG방식을 주로 적용(2016년)해 가고 있는데, 돌비사가 제안한 Dolby Vision은, 2017년에 와서야 상용화에 박차를 가하고 있다. 참고로 Dolby Vision을 제외한 모든 HDR방식은 라이센스 비용이 없는 개방형이다.

HDR은, 콘텐츠(촬영-편집-압축)부터 UHDTV, UHD재생기에서 함께 지원을 해야 온전히 구현이 된다. 물론 UHDTV가 HDR을 지원하여, UHD방송을 직접 수신하거나 인터넷으로 UHD영상을 직접 다운받는 경우, 또는 UHDTV에 내장된 USB동영상 재생 기능을 이용하는 경우에는, TV(입력)와 재생기(출력)의 HDMI 버전과는 관계없이, 각종 HDR방식을 구현할 수 있다(아래 그림 참조).

해서 HDR 구현은, HDR지원 UHDTV에서 직접 구현하는 방법과 HDR(HDMI)지원 UHDTV+재생기(세톱박스/4K 블루레이/미디어 플레이어/PC)를 통해 구현 하는 방법이 있을 수 있다. 재생기를 통한 구현은 UHDTV의 입력과 재생기의 HDMI 출력 버전이 함께 지원을 해야 한다.

고로 HDMI 2.0a는 HDR10방식을 지원하고, HDMI 2.0b는 HLG방식을 지원한다. Dolby Vision방식은 HDR데이터를 전송하는 형식이기 때문에, HDMI 1.4~이면 구현이 가능하다. HDR10+는 HDMI 2.1에서 지원이 가능하다. 참고로 현 HDR은 HEVC(H.265) 10bit를 기반으로 하며, 8K UHD영상은 12bit를 기반으로 해서 HDR12로 갈 것으로 보인다.

▶HDR구현 시스템 구성도

▶HDR이 구현되려면 (①+③ 또는 ①+②+③으로 구현)

①콘텐츠에서 HDR방식별로 제작이 되어야 한다.

    *촬영-편집-압축

②재생기(출력)와 TV(입력)의 HDMI 버전이 HDR방식을 지원해야 한다.

   *Dolby Vision : HDMI 1.4~(라인센스 펌웨어)

   *HDR10 : HDMI 2.0a(펌웨어)

   *HLG : HDMI 2.0b(펌웨어)

   *HDR10+ / HDMI 2.1 HDR(?) : HDMI 2.1

③TV자체에서 HDR방식을 지원을 해야 한다

   *UHD방송을 직접 수신

   *인터넷(IP) 스트리밍 재생

   *USB 동영상 재생기(HDR지원 UHD콘텐츠 파일)

※TV자체가 HDR방식을 지원하면, UHD방송을 직접 수신하거나 인터넷(IP)을 통해 스트리밍 영상을 재생, 또는 TV내장 USB 동영상 재생기를 통해 HDR을 직접 구현할 수 있다. 그러므로 이런 경우에는 HDMI 버전과는 관계없이 HDR구현이 가능하다.

가령 HDR10+는, HDR10방식을 지원하는 4K UHDTV에 폼웨어를 업데이트하면, 지상파 UHD방송이 HDR10+를 적용해서 UHD방송을 한다면, HDR10+를 구현할 수 있다. 하지만, 세톱박스로 지상파 UHD방송을 수신할 경우에는 세톱박스와 TV의 HDMI 입출력단자가 모두 HDMI 2.1를 지원해야만 HDR10+를 구현할 수 있기 때문에, 현재까지 출시된 4K UHDTV로는 HDR10+를 구현하지 못한다. 즉, HDR10+는 HDMI로는 HDMI 2.1이 지원이 되어야 구현이 가능하다.

▶HDR방식별 장단점 및 상용화
HDR 방식	PQ방식				HLG
	HDR10 정적(All)	HDR10+ 동적(프레임별)	HDMI 2.1 HDR 동적(프레임별)	Dolby Vision 동적
HDMI 버전	2.0a	2.1	2.1	1.4~	2.0b
컬러 비트	10bit	10bit	-	10/12bit *12bit는 HEVC 미지원으로 무의미	4K 10bit 8K 12bit
장점	TV-재생기 대다수 기본지원	HDMI 2.1 HDR방식과 호환(?)	HDR을 구현을 프레임단위로	HDR효시	UHD방송에서 대다수 채택
단점	SDR TV에서 화면 뿌옇게 나오는 역효과	HDMI 2.0으로 구현불가	표준근거가 아직 마련되지 X	라이센스 비용 부담	방송용으로 제한적 사용
상용화	2015년	2017년 말	2018년~(?)	2016년	2016년

▶HDR방식별 참여사

[최성수]

콘트라스트는 어떻게 다른지요?

[이군배]

사실 브라이트나 콘트라스트는 TV자체에서 조정을 하는 것이고, HDR은 콘텐츠 자체를 조정하는 것으로 보시면 됩니다. 이처럼 콘텐츠 제작부터 HDR을 적용해서 영상을 보내면, HDR지원 UHDTV에서 TV별로 색감이나 명암비가 각기 다른 것을 최대한 비슷한 표준에 맞추어 화질을 구현할 수 있는 것입니다. 그것이 HDR의 기본 취지라고 보시면 됩니다.

[윤석용]

HDR구현 nit를 소비자들이 확인할 길이 없는 걸로 이 까페에 적혀있던데 hdr이 적용된 콘텐츠를 어떵해 구별하나요?

[이군배]

HDR구현 nit를 소비자가 확인할 길이 없다기 보다는, 관련 측정 장비가 고가라 구입이 어렵고, 또한 HDR구현 nit에 대한 측정 기준이 다소 애매한 부분이 있습니다. TV제조사가 밝힌 HDR구현 nit는 최대 밝기를 기준으로 합니다. 다만, 현재 TV에서 구현되는 HDR구현 nit가 사물의 nit를 그대로 구현 했다고는 보기 힘들다고 봅니다. 지금 LCD(LED) TV에서 HDR을 최대 구현할 수 있는 수준은 2,000nit이지만, 실제 창밖의 밝은 화면은 170,000nit이상 입니다. 그래서 2,000nit도 사실상 온전한 구현 nit는 아니라고 봅니다. 하지만, LCD(LED) TV에서 2,000nit를 구현하게 되면, 소비전력이 1,000nit에 비해 두배나 상승을 합니다.

[이군배]

그래서 현실적인 LCD(LED) TV의 구현 nit는 1,000nit가 적정 구현 nit가 아닌가 싶습니다. 4K OLED TV는 550nit 내외인데, OLED TV가 구현할 수 있는 최대 구현 nit를 750nit로 올리면, 4K OLED TV도 소비전력이 엄청나게 상승을 하게 됩니다.