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소니의 IP 라이브 제작 솔루션 : 효율적인 4K 데이터 전송을 위한 새로운 표준

2015-11-30

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IP 기반 4K 시스템의 필요성
최근 방송 및 미디어 업계에서 가장 큰 화두는 4K와 IP 인프라 도입이다. 4K와 IP 인프라 도입은 서로 뗄 수 없는 관계로 HD보다 4배 이상 높은 고해상도를 가지는 4K는 높은 해상도를 구현하기 위하여 많은 양의 데이터를 전송해야 된다. 현재는 4가닥의 3G-SDI를 연결하여 4K 1채널을 전송하고 있지만 불편한 케이블 작업, 비용 부담, 유연성의 이슈로 새로운 해결책이 필요하며, 가장 유력한 해결 방안으로 4K 데이터를 IP 기반의 환경에서 전송하는 방안이 가장 많이 검토되고 있다. 효율성, 미래지향적인 환경을 위한 확장성과 유연성을 고려하였을 때 IP 기반의 환경으로 변화하는 것이 필요하다.

효율성
기존에는 라이브 환경을 구성하기 위하여 영상 및 오디오 전송을 위한 전용 케이블을 연결해야 했다. 그로 인해 라이브 및 전송을 위한 전용 인프라 구축에 막대한 비용을 투자해야 했음은 물론이다. 전용 인프라의 경우 단순히 라이브 및 전송만을 위해 사용할 수 있었으며, 신호의 종류에 따라 영상, 오디오, 제어 신호를 위한 시리얼 케이블 등 각각 별도의 케이블이 필요하였다. 하지만 IP 기반의 환경에서는 여러 신호를 줄어든 케이블링으로 전송이 가능하며, 영상, 오디오, 컨트롤을 소량의 케이블로 전송이 가능하다. 특히 방송과 미디어 산업에서 가장 큰 화두인 4K 시대에서는 보다 많고 복잡한 케이블 작업이 필요하기에 효율적인 전송 방안 절실히 필요하다.
SDI 기반 인프라와 IP 기반 인프라를 동시에 구축할 경우에는 전송을 위한 설계가 복잡해지고, 관리의 어려움이 발생하게 된다. 표준화된 IT 기술을 활용함으로써 비용효율적으로 인프라를 구축할 수 있으며, 케이블 수 및 무게 감소 및 관리의 효율성을 높여 전체적으로 효율적인 시스템을 구축할 수 있다.

미래 지향적인 환경
IP 기술의 발전 속도 또한 날이 갈수록 빨라지고 있어서, 하나의 케이블에서 전송할 수 있는 데이터의 양이 SDI에서 전송할 수 있는 데이터 보다 훨씬 많아지고 있다.

표준화된 IP 기술을 활용할 경우, 한번 구축된 인프라를 재활용하기에도 용이하며, 보다 많은 장비가 필요하여 더욱 높은 대역폭이 필요한 경우에도 현존하고 있는 기술을 이용해서도 장비와 연결할 수 있으며, 또한, 보다 쉽게 대역폭을 늘릴 수 있으므로 미래 투자비용 또한 줄일 수 있다.

표준 IP 기술을 이용하면 OB Van 또한 효율적으로 구축할 수 있으며, OB Van이 있어야만 라이브 전송이 가능했던 지금의 환경과는 달리, IP 네트워크로 연결하여 실시간으로 원격 라이브 전송 및 제작이 가능하다.
지금까지는 SDI의 큰 장점을 잘 활용한 환경에 익숙해져 있기에, IP 환경이 생소하여 두려움도 있으며, 어떻게 하면 IP 인프라를 성공적으로 구축할 수 있을까 하는 많은 고민이 있다. IP 기반의 환경을 구축할 때는 다음과 같은 요소를 반드시 검토해야 한다.

표준화(Open Standard)
표준 IT 기술을 이용하여 향후 장비 도입이나 확장 시 특정 기술에 메이지 않아야 하며, 라이브 전송에 필요한 기술을 빠르게 도입이 가능한 표준을 지원하는 것이 필요하다.

기존 시스템과의 융합(Interoperable Open Infrastructure)
IP 인프라로 전환이 많은 이점을 가지고 있으며, 앞으로 나아가야 할 방향이지만, 한 번에 모든 시스템을 변경할 수는 없다. 현 시스템과 공존하면서 현재의 워크플로우를 유지하면서 시너지를 만들어 낼 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

편리성(Easy to Use)
새로운 환경이 도입된다고 해서, 모든 사용자가 현재의 워크플로우를 벗어나거나 새로운 시스템에 적응하기 위해서 많은 시간과 노력을 투자하기는 어렵다. 그러므로 최대한 간편하면서 사용하기 쉬운 시스템을 도입하는 것이 필요하다.

소니의 IP 라이브 제작 솔루션
소니는 4K 시대와 미래 지향적인 방송 환경 구현을 위해 IP 라이브 제작 시스템을 선보였다. 또한, IP Live System을 통해 새로운 전송 인터페이스, 즉 IP 네트워크를 통한 전송 Video over IP 표준을 선도하고 있다.

IP 환경에서 시스템 구성을 크게 IP 컨버팅, 전송 부분, 운용(통제)으로 구분할 수 있다.

IP 컨버팅
IP 컨버팅은 영상, 오디오 및 제어 신호 등 필요한 신호를 IP로 변환하는 작업을 한다. 기존 SDI 기반의 신호를 IP 신호로 변환하기 위하여, SMTPE 표준과 LLVC(Low Latency Video Codec)를 이용하여 SDI-IP 신호 변환을 하고 있다. 소니는 IP 라이브 시스템을 위하여 ‘네트워크 미디어 인터페이스(Network Media Interface, NMI)’를 개발하고 다양한 업체들과 얼라이언스를 맺고 있다.

NMI는 SDI 신호를 IP 패킷으로 실시간 변환하는 역할을 담당하고 있다. 이 NMI를 이용하여 SDI-IP 컨버팅 역할을 하며, ‘4K 서버’, ‘4K 스위처’, ‘그래픽 스테이션’ 등과 같은 새로운 제품에 내장하여 IP 라이브 기반에 필요한 제품을 선보였다. 또한, NMI가 포함되지 않은 기존 제품들에는 ‘SDI-IP 컨버터’를 사용하여 IP 기반 라이브 제작 시스템을 완성하는 로드맵을 가지고 있다.

소니의 LLVC 코덱은 아주 짧은 지연 유지하면서 고품질 영상을 효율적이 대역폭을 이용하여 전송할 수 있도록 한다. 1 프레임 지연이라는 아주 짧은 지연을 자랑하며, 최소한의 압축을 통해 10G 케이블 한 가닥으로 2개의 4K 영상 전송이 가능하게 한다.
또한, 소니는 SMTPE ST 2022-5와 SMTPE ST 2022-6을 보완한 미디어 전송 기술을 제안함으로써 표준화를 위하여 노력하고 있다.

소니의 SDI-IP 매핑 기술은 신호 타입별로 패킷화를 시킴으로써 네트워크 대역폭을 소모하는 불필요한 신호를 최적화시키며 대역폭 낭비를 방지한다. 또한, FEC(Forward Error Correction)를 개선하여 2개의 영상 프레임이 하나의 FEC 블록 내에 걸쳐있는 경우 발생하는 문제를 해결하여 영상 신호 간의 노이즈를 방지한다.
소니는 IP 컨버팅을 위하여 시그널 프로세싱 유닛인 NXL-FR318과 시그널 프로세싱 유닛에 탑재될 SDI-IP 컨버팅 보드를 출시할 예정이다.
SDI-IP 컨버팅 보드는 4K/HD/SD 신호를 선택하여 IP로 변환 또는 IP에서 SDI로 변환이 가능하며, LLVC 압축으로 초저지연 전송을 제공한다. SDI-IP 컨버팅 보드는 사용자의 환경에 따라 전송 인터페이스를 선택할 수 있도록, Fiber Optic을 지원하도록 SFP+ 탑재가 가능한 NXLT-IP40F와 10GBAST-T 포트가 내장된 NXLT-IP40T 모델을 출시한다. 또한, SDI 신호와 함께 오디오 신호(AES-EBU)를 입력받아 IP로 변환할 수 있는 NXLT-IP450F 모델도 출시 예정이다.

전송 부분
소니가 제시하는 IP 라이브 제작 환경에서는 IP 패킷 전송을 위하여 시스코 또는 주니퍼와 같은 네트워크 전문 벤더의 제품을 활용한다. COTS(Commercial off-the-Shelf) 스위치를 사용함으로써 네트워크 전송단을 위하여 특정 벤더에 종속되지 않으며, 표준화된 환경에서 IP 라이브 제작 환경을 구현할 수 있기에 높은 효율성을 가지고 있다.

운용
소니는 NMI를 통해 네트워크에 연결된 기기 간의 입/출력 지정을 GUI 화면으로 아주 짧은 딜레이로 쉽게 설정할 수 있다. One to Multi 전송을 지원하여 하나의 입력을 네트워크를 통하여 여러 개의 출력 지점으로 보낼 수 있어 보다 쉽고 편리하게 운용할 수 있도록 지원한다.

보다 효율적인 쉬운 IP 라이브 운용을 위하여 소니는 IP 라이브 시스템 매니저 애플리케이션을 함께 출시하여 기존의 스위칭 작업을 보다 직관적이고 쉽게 가능하도록 구현하였으며, One to Multi 전송을 지원한다. 이로써, 기존에는 여러 장비로 전송하기 위하여 별도의 케이블링 및 스위칭 장비나 어댑터 등이 필요하였지만, 추가적인 장비와 비용 없이 손쉽게 영상 스위칭이 가능하다.

소니는 IP 라이브 제작이 보다 안전하고 효과적으로 이루어지기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. IP 네트워크 기반의 방송 환경을 위해 다양한 업체와 얼라이언스를 맺고 있으며, 보다 진보적인 기술을 도입하고 선도하기 위하여 노력하고 있다. 현재(2015.7) 소니는 30개 이상의 방송 장비 업체, 네트워크 장비 업체를 비롯한 다양한 IT 업체와 얼라이언스를 맺었으며, 지속적으로 얼라이언스를 늘려감으로써 IP 라이브 제작 환경을 위한 표준화 작업을 진행하고 있다.