디지털 TV의 정보전달

디지털TV는 정보를 디지털 신호로 전달한다. 아날로그가 실수라면 디지털은 정수인 셈이다. 예를 들어 아날로그는 어둠과 밝음 사이에 수없이 많은 정도의 중간단계의 밝기가 있다. 반면 디지털은 어둠과 밝음 사이에 특정 몇 단계만을 두고 나머지는 없다고 본다. 그렇다면 디지털은 칙칙하다든가 뿌옇다는 느낌을 어떻게 표현할까.

그 해답은 샘플링과 양자화다. 샘플링은 연속적인 아날로그 신호 중 이를 대표할 만한 몇 개의 신호만을 취사선택하는 과정이다. 실선그래프를 막대그래프로 바꾸는 과정을 디지털화라고 표현한다면 샘플링은 실선의 무수한 점들 중 몇 개를 지정하는 것이다. 샘플링을 촘촘하게 할수록 디지털화한 신호를 원래 아날로그로 복원하기 쉬워진다.

양자화는 샘플링을 통해 얻은 신호를 정해놓은 몇 단계의 크기로 잘라 맞추는 과정이다. 예를 들어 밝음과 어둠을 4단계(0, 1, 2, 3)로 나눈다고 생각하자. 양자화는 0.3의 밝기는 0으로 1.7의 밝기는 2로 반올림하거나 버리는 것이다. 실제 흑백사진을 4단계로 양자화한다면 도저히 사물을 인식할 수 없는 이상한 사진이 될 것이다. 그러나 밝음과 어둠을 수백~수천 단계로 나눠 양자화한다면 실제 사진과 별차이가 없게 된다. 디지털 영상의 화질이 뛰어나다는 것은 영상을 구성하는 화소 수와 화소별 단계가 많다는 의미다. 디지털TV는 각 화소당 256단계의 명암을 표현하는데 이는 8비트에 해당한다. 컬러 데이터의 경우 빨강, 파랑, 녹색 3색의 조합으로 나타나기 때문에 화소당 24비트가 필요하다. 따라서 1초에 30장의 컬러 영상이 필요한 경우는 최소한 약 238MB(메가바이트)가 필요하다.

현재 TV 한 채널에 배당된 주파수 대역은 약 6MHz다. 다시 말해 이를 통해 초당 보낼 수 있는 정보량은 20MB 정도다. 보내야 할 정보량은 200MB가 넘는데 도로는 20MB 용량 밖에 안된다는 뜻이다. 이를 위해 필요한 것이 데이터 압축이다. 디지털TV의 가장 큰 장점 중 하나가 바로 뛰어난 압축력이다. 영상데이터의 경우 10~20배 정도 압축해도 육안으로 구별하기에 화질이 별로 떨어져 보이지 않는다. 고화질의 영상을 만들 경우 초당 200MB의 데이터를 초당 20MB 정도로 압축하고, 현행 아날로그TV와 같은 수준의 화질을 보낼 경우 초당 6MB 정도로 압축해서 보낸다. 압축을 하면 하나의 채널로 1개 고화질 방송 또는 3개 표준화질 디지털 방송을 할 수 있어 채널수가 수배로 늘어날 수 있다.