8K 해상도

3. 기술 표준 및 종류

"8K"는 일반적으로 가로 픽셀 수가 약 8,000개인 해상도를 통칭하는 용어이다. 여러 기관에서 다양한 8K 해상도를 표준으로 정의하고 있다.

대표적인 표준으로는 7680×4320 해상도를 사용하는 SMPTE ST 2036-1의 '''UHDTV2'''^[50][51]와 ITU-R BT.2020의 '''8K UHDTV'''^[52]가 있다. DVB 프로젝트 역시 이 해상도를 8K 방송 표준인 '''UHD-2'''로 채택했다.^[53] 이 해상도는 총 3,320만 개의 픽셀을 가지며, 이는 4K UHD 해상도의 4배, 1080p 해상도의 16배, 720p 해상도의 36배에 해당하는 픽셀 수이다.

국제전기통신연합(ITU)은 2012년 5월 24일, 4320p(7680×4320)를 UHDTV(초고화질 텔레비전) 중 8K로 부르도록 권고하여 "'''8K UHDTV'''" 또는 "'''8K UHD'''"라는 명칭이 사용된다. 일본 총무성에서는 "'''초고화질 영상 8K'''"라는 용어를 사용하며, 현행 1080i(2K)와 4K, 8K를 통틀어 '''슈퍼 하이 비전'''이라는 애칭을 사용한다. 따라서 4320p는 "'''슈퍼 하이 비전 8K'''"라고도 불린다. 이 외에도 '''8K Ultra HD''', '''UHDTV Level2'''(초고화질 텔레비전 레벨 2), '''UHDTV-2''' 등의 명칭이 있으며, 화면 해상도 측면에서는 단순히 '''UHD'''라고 불리기도 한다. NHK는 '슈퍼 하이 비전'(줄여서 '''SHV''')이라고 할 때 4320p만을 지칭하는 경우가 많으며, 120p, 4:4:4/12bit 화질 및 22.2채널 서라운드 음향을 갖춘 "풀 스펙"을 목표로 개발하고 있다.

ARIB STD-B56 표준에서는 해상도 외에 다음과 같은 세부 매개변수를 정의한다.

실제 촬영 방식에 따라서는 다음과 같이 분류될 수 있으며, 듀얼 그린 방식 등이 사용된다.^[84]

4. 8K 카메라 및 촬영 기술

초기 8K 카메라는 기술적 한계로 인해 크고 무거웠으나, 지속적인 연구 개발을 통해 점차 소형화, 경량화되었다. 일본의 공영 방송 NHK는 1995년부터 4320p 해상도 연구를 시작했으며^[10], 초기 카메라는 매우 큰 크기를 가졌다. 시간이 지나면서 센서 기술과 처리 기술이 발전함에 따라 전문가용 카메라뿐만 아니라 스마트폰에서도 8K 영상 촬영이 가능해졌다.

=== 촬영 방식 및 기술 발전 ===

8K 카메라의 성능은 크게 4가지 방식으로 분류할 수 있다.

• 풀 스펙 3판 방식: 8K 해상도의 R/G/B 센서를 각각 사용하는 방식.
• 듀얼 그린 4판 방식: 4K 해상도의 R/B 센서와 2개의 G 센서를 사용하는 방식. 녹색 센서 하나를 다른 색 센서들로부터 수평, 수직으로 1/2 화소만큼 이동시켜 배치하고 보간 연산을 통해 4320p 해상도를 구현한다.^[85][86][87]
• 베이어 배열 8K 단판 방식: 8K 해상도의 단일 센서에 베이어 필터를 적용하는 방식.
• 베이어 배열 16K 단판 방식: 16K 해상도의 단일 센서에 베이어 필터를 적용하여 고화질 8K 영상을 얻는 방식. 3원색 모두 8K 이상의 해상도를 가져 단판 방식임에도 3판 방식 이상의 화질을 기대할 수 있다.^[92]

• 1세대 (2002년): 무게 80kg, CCD 센서, 2.5인치 광학계 사용. (듀얼 그린 4판 방식)
• 2세대 (2004년): 무게 40kg, CMOS 센서, 줌 기능 포함. (듀얼 그린 4판 방식)
• 3세대 (2010년): 무게 20kg, CMOS 센서 사용. (듀얼 그린 4판 방식)
• 4세대 (2010년): 무게 65kg, 최초의 풀 스펙(7680×4320) 3판식 CMOS 카메라.^[88]
• 5세대 (2012년 이후): 베이어 배열 8K 단판 방식의 소형 카메라 등장. NHK와 히타치 국제전기가 공동 개발한 단판식 CMOS 카메라는 무게가 4kg에 불과했으며, 런던 올림픽 촬영에 사용되었다.^[89] 이후 NHK와 시즈오카 대학은 120Hz(120p) 촬영이 가능한 CMOS 센서를 개발했고,^[90] 이를 활용하여 NHK와 아스트로 디자인이 공동 개발한 더 가벼운 단판식 카메라(무게 2kg, 60p 촬영)도 등장했다.^[91]
• 16K 센서 개발 (2014년): NHK는 베이어 배열(듀얼 그린) 방식의 16K CMOS 센서를 개발했다.^[92] 또한, 기존 4K 카메라인 CineAlta F65를 개조한 8K 카메라(8K 듀얼 그린 상당 화질)도 발표되었다.

=== 8K 촬영 지원 스마트폰 ===

이미지 센서의 고해상도화와 모바일 칩셋 성능 향상으로 스마트폰에서도 8K 동영상 촬영이 가능해졌다. 2019년 ZTE 누비아 레드 매직 3 시리즈를 시작으로^[26] 여러 제조사에서 8K 촬영 기능을 탑재한 스마트폰을 출시했다. 삼성전자는 2020년 삼성 갤럭시 S20 시리즈(분당 600MB 저장 공간 사용)를 통해 8K 영상 촬영 기능을 선보였으며^[22], 이후 플래그십 모델에 꾸준히 탑재하고 있다.

5. 8K 디스플레이

일본의 공영 방송 NHK는 1995년부터 4320p 해상도 연구 개발을 시작했으며, 2005년에 이 형식을 처음 공개했다.^[10] 이 형식은 2007년 10월 SMPTE에 의해 표준화되었고,^[11] 인터페이스는 2010년 8월 SMPTE에 의해 표준화되었다. 2012년에는 ITU-R에 의해 텔레비전의 국제 표준으로 권장되었다.^[12] 이후 소치에서 열린 2014년 동계 올림픽, 2014년 브라질 FIFA 월드컵 등에서 HEVC를 사용한 공개 시연이 이루어졌으며, 파트너는 AstroDesign과 Ikegami Electronics였다.^[13][14][15]

8K 디스플레이 기술과 관련 표준은 계속 발전했다. 2015년 1월 MHL 컨소시엄은 120 fps의 8K 해상도, Rec. 2020 색 공간, HDR 등을 지원하는 superMHL 사양을 발표했다.^[16][17][18] 2016년 3월에는 VESA가 USB-C를 통해 60 Hz에서 8K 해상도(7680×4320)를 지원하는 DisplayPort 1.4를 공개했으며,^[19] 2017년 1월에는 HDMI 포럼이 HDR을 지원하는 8K 비디오 전송이 가능한 HDMI 2.1을 발표했다.^[20]

CES 2019에서는 8K 생태계 개발을 위한 8K 협회가 결성되었고,^[21] 2020년 2월 삼성전자는 삼성 갤럭시 S20이 분당 600 MB의 저장 공간을 사용하는 8K 비디오 녹화를 지원한다고 발표했다.^[22]

초기 8K 디스플레이 개발은 프로젝터 방식이 주를 이루었다. 2009년 NHK는 JVC켄우드와 공동 개발한 풀 스펙(8192×4320) 3판식 프로젝터를 공개했고,^[93] 2011년 1월에는 화소 이동 기술(e-shift)을 이용하여 해상도를 높인 프로젝터를 발표했다.^[94]

이후 직시형 디스플레이 개발이 본격화되었다. 2011년 5월 샤프는 NHK와 공동으로 85인치 직시형 풀 스펙(7680×4320) 액정 디스플레이를 개발했고,^[95] 2012년 4월에는 파나소닉이 NHK와 공동으로 세계 최초의 145인치 풀 스펙 자발광 플라즈마 디스플레이를 개발했다.^[96] 2017년 5월에는 델이 세계 최초로 31.5인치 8K 액정 디스플레이(모니터)를 발표하고 같은 해 7월 판매를 시작했다.^[97][98]

민생용 8K TV 시장은 2017년 12월 샤프가 "AQUOS 8K LC-70X500"을 출시하며 시작되었고,^[99][100] 2019년 9월에는 LG전자가 세계 최초의 민생용 8K OLED TV인 "LG SIGNATURE OLED 8K"를 출시하며 기술 발전을 이끌었다.^[101][102]

주요 8K 디스플레이 출시 목록은 다음과 같다.

6. 8K 방송

일본의 공영 방송 NHK는 8K 방송 기술 개발을 선도해왔다. NHK는 1995년에 4320p 해상도 연구 개발을 시작했으며^[10], 이후 연구 개발에 10억 달러 이상을 투자했다.^[35] NHK는 이 기술을 과거 하이비전 아날로그 HDTV 시스템의 이름을 따 '''슈퍼 하이비전'''이라 명명하고, 22.2 채널 서라운드 사운드 오디오 개발도 동시에 진행했다. 4320p 형식은 2005년에 처음 공개되었고^[10], 2007년 10월 SMPTE에 의해 표준화되었다.^[11] 관련 인터페이스는 2010년 8월 SMPTE에 의해 표준화되었으며, 2012년 ITU-R은 8K를 텔레비전의 국제 표준으로 권장했다.^[12]

세계 최초의 8K 텔레비전은 2012년 소비자 가전 전시회(CES)에서 샤프(Sharp Corporation)에 의해 공개되었다.^[36] NHK는 2012년 하계 올림픽에서 8K 시험 방송을 진행했고, 칸 영화제에서는 220인치 스크린으로 27분 분량의 단편 영화 ''Beauties À La Carte''를 상영하며 기술력을 선보였다.^[37] 이후 소치에서 열린 2014년 동계 올림픽과 브라질에서 열린 2014년 FIFA 월드컵에서도 HEVC 코덱을 사용한 8K 공개 시청 행사를 파트너사(AstroDesign, Ikegami Electronics)와 함께 진행했다.^[13][14][15]

8K 전송 및 인터페이스 표준화도 꾸준히 진행되었다.

• 2015년 1월 6일: MHL 컨소시엄은 120fps의 8K 해상도, 48비트 비디오, Rec. 2020 색 공간, HDR, 32핀 양방향 커넥터, 최대 40와트 전력 충전을 지원하는 superMHL 사양을 발표했다.^[16][17][18]
• 2016년 3월 1일: VESA는 USB-C를 통해 60Hz에서 8K 해상도(7680x4320)와 HDR, 32개 오디오 채널을 지원하는 DisplayPort 1.4를 공개했다.^[19]
• 2017년 1월 4일: HDMI 포럼은 HDR을 지원하는 8K 비디오 전송이 가능한 HDMI 2.1 표준을 발표했다.^[20] 8K 60Hz 영상을 무손실로 전송하려면 양쪽에 HDMI 2.1 지원 케이블과 장치가 필요하다.

NHK는 21GHz 대역 위성을 이용한 시험 방송을 2016년에 시작할 예정이었으며, 기존 BS/CS 방송(110도, 12GHz) 대역을 활용하는 방안도 고려했다.^[108] 또한, 좌선 원편파 동경 110도 CS 방송을 이용한 시험 방송을 2016년 리우데자네이루 올림픽에 맞춰, 우선 원편파를 이용한 방송은 2021년 2020년 도쿄 올림픽에 맞춰 시작할 예정이었다.^[109] 이들 CS 방송에서는 4K 방송도 함께 시작될 예정이었다.^[109]

NHK 기술 연구에 따르면, 영상의 수평 시야각이 100°를 넘으면 인간이 느끼는 현장감은 더 이상 크게 증가하지 않는다. 이 시야각은 화면 높이의 0.75배 거리에서 시청할 때 얻을 수 있지만, 이때 화면의 화소 입자를 느끼지 않도록 구현하려면 수평 화소 수가 약 8,000개, 즉 8K(4320p) 해상도가 필요하다. 따라서 8K는 해상도 측면에서 현장감의 한계에 도달하는 수준으로 계산된다. 한편, 인간 시각 시스템이 경험 향상을 느낄 수 있는 프레임 속도는 240fps가 상한으로 여겨지나, 현재 4K/8K 방송은 60fps에 머물러 있어 프레임 속도 향상을 통한 현장감 개선의 여지가 남아있다. 8K 240Hz 촬영은 아직 연구 단계^[76]이며, 2024년 현재 실용화되지 않았으며, 4320p 디스플레이 실용화 이후 기술 개발의 초점이 프레임 속도 향상으로 옮겨갈 것으로 예측된다.

7. 8K 콘텐츠 제작 및 편집

8K 해상도 기술은 주로 일본의 공영 방송 NHK 주도로 개발되었다. NHK는 1995년부터 4320p 해상도 연구를 시작해 2005년에 처음 공개했으며^[10], 이 형식은 2007년 10월 SMPTE에 의해 표준화되었다.^[11] 이후 2012년 ITU-R에서 텔레비전 국제 표준으로 권장되었고^[12], 소치 2014년 동계 올림픽과 브라질 2014년 FIFA 월드컵 등 국제 행사에서 HEVC 코덱을 이용한 8K 영상 시연이 이루어졌다.^[13][14][15]

기술 표준화와 함께 콘텐츠 제작도 점차 활발해졌다. 초기에는 기존 고해상도 필름을 8K로 리마스터링하는 작업이 이루어졌다. 2007년에는 1992년 영화 ''바라카''의 65mm 원본 네거티브를 FotoKem 연구소에서 특별 제작한 필름 스캐너로 8K 스캔하여 2008년 블루레이로 출시했다.^[27] 로저 이버트는 이 블루레이를 "내가 본 적도 없고 상상해 본 적도 없는 최고의 비디오 디스크"라고 평가했다.^[27] 2012년에는 소니 픽처스가 영화 ''아라비아의 로렌스'' 50주년을 기념하여 8K 스캔과 4K 중간 과정을 거친 디지털 복원판을 블루레이와 극장 재개봉용으로 제작했다.^[28][29] 복원 과정에서 8K 스캔의 높은 해상도로 인해 필름 원본의 미세한 손상(사막 열기로 인한 필름 유제 균열)까지 드러나 이를 보정하는 작업이 필요했다.^[28]

본격적인 8K 콘텐츠 제작은 다큐멘터리, 스포츠 중계, 공연 실황 등 다양한 분야에서 시도되었다.

CES 2019에서는 8K 생태계 발전을 위한 8K 협회가 결성되기도 했다.^[21]

8K 영상 편집은 고용량 데이터 처리 능력이 요구되므로 충분한 성능의 하드웨어가 필수적이다. 현재 Avid Media Composer, Adobe Premiere Pro, Lightworks, Vegas Pro, Final Cut Pro X, Edius, DaVinci Resolve, Kdenlive 등 주요 비선형 비디오 편집 소프트웨어에서 8K 편집을 지원한다.

8. 8K 게임

소니의 플레이스테이션 5(PS5)와^[43] 마이크로소프트의 Xbox Series X는^[44] 모두 8K 그래픽 출력을 지원한다고 발표되었다. 두 콘솔 모두 2020년 11월에 출시되었다. 다만, PS5의 경우 출시 당시 8K 출력이 가능하다고 발표되었으나, 현재 시스템 소프트웨어 제한으로 실제 8K 해상도 출력은 지원되지 않고 4K 해상도까지만 지원한다.^[73]

PC 환경에서는 고성능 그래픽 카드를 통해 8K 해상도 게임 플레이가 가능하다. Nvidia는 2020년 9월 권장소비자가격(MSRP) 1499USD에 출시한 GeForce RTX 3090을^[45] ShadowPlay 기능을 이용해 8K 60fps HDR 게이밍, 녹화, 스트리밍이 가능한 첫 그래픽 카드로 홍보했다.^[46][47] 그러나 실제 다수의 최신 게임에서 안정적인 8K 플레이 프레임 속도를 달성한 그래픽 카드로는 후속 제품인 GeForce RTX 4090이 꼽힌다.^[48][49]

9. 기타 응용 분야

• Pimax Vision 8K X는 90Hz에서 두 개의 3840x2160 스크린으로 구성된 VR 헤드셋이다. 2017년 10월 크라우드 펀딩을 시작하여 2020년 9월에 제품이 출시 및 배송되었다.^[66]
• 큐캠 8K(QooCam 8K)는 내장된 비디오 스티칭 기능을 갖춘 최초의 보급형 8K 360° VR 카메라로 알려져 있다.
• Insta360 Pro 2 역시 8K 해상도를 지원하는 VR 카메라 중 하나이다.

10. 한국의 8K 기술 현황 및 전망

2020년 2월 초, 삼성전자는 언팩 행사에서 자사의 삼성 갤럭시 S20 스마트폰이 8K 비디오 녹화 기능을 지원한다고 발표했다. 해당 기능으로 촬영된 영상은 분당 600MB의 저장 공간을 사용한다.^[22]

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