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                                                                                        상. H.264 SVC 
                                                                                        중. H.264 High Profile
                                                                                        하. WebRTC를 위한 코덱 전쟁


지난 글에서 H.264 SVC에 대해 제조사별 상이한 접근법과 Traditional SVC와 Simulcast SVC에 대한 장단점을 살펴보았습니다. 이번 글에서는 Traditional SVC를 구현한 각 제조사의 제품들을 살펴보고 H.264 High Profile에 대한 이야기로 넘어 가겠습니다. 


H.264 SVC를 적용한 제품들
H.264 SVC를 지원하기 위해서는 더 많은 하드웨어 리소스가 필요하기 때문에 새로운 하드웨어가 필요합니다. 기존의 폴리콤은 H.264 AVC 기반인 HDX의 하드웨어를 변경하기 보다는 새롭게 그룹 시리즈를 출시하였으며, 라드비젼과 Vidyo는 출시 단계에서 이미 H.264 SVC를 적용하였습니다. 1080p@60fps를 살펴볼 때 설명한 제품도 있습니단,  여기에서는 SVC를 지원하는 제품군이기도 합니다. 


  • 라드비젼 Scopia XT 시리즈
    라드비젼의 Scopia XT4200과 XT5000은 High Profile 및 H.264 SVC를 지원합니다. Scopia XT4200은 720p@60fps를 Scopia XT5000은 1080p@60fps를 지원합니다. 


     

  • 폴리콤 Group 시리즈
    폴리콤의 RealPresence Group 300 ,500, 700은 H.264 SVC를 지원하며, 1080p@60fps를 지원합니다. 기존 HDX Series에서는 High Profile을 지원합니다. 



  • 비됴(Vidyo)의 VidyoRoom 시리즈
    비됴의 VidyoRoom 50, 100, 110, 220 제품은 H.264 SVC를 지원하며, 1080p@30fps를 지원합니다. 


라드비젼, 폴리콤, 비됴는 각각 H.264  SVC를 적용한 제품을 출시하였지만, 시스코는 웹미팅 솔루션인 웹엑스에만 적용하였으며, 영상회의 단말에는 아직 적용하지 않았습니다. SVC의 장점이 방송과 스트리밍에 있으므로 웹엑스와 같은 웹미팅 솔루션에는 적격입니다. 특히 참가자에 따라 화면의 크기를 조절해서 보는 경우에는 특히 더 효과적입니다. 


현재 H.264 SVC를 구현한 제품들의 문제점
H.264 SVC는 현실적인 구현 단계에 있어서 몇 가지 문제점이 있습니다. SVC는 분명히 장점이 많지만, 회의실형 영상회의 솔루션 입장과 현재 시점이라는 것을 생각해 볼 때 제기될 수 있는 부분입니다. 

 

  • 제조사간 상호 연동이 되지 않음
    구체적인 시그널링 방식에 대한 표준이 없어서 제조사별 구현 방식이 상이 하므로 각 제조사별로 상호 호환되지 않습니다. 같은 H.264 SVC이지만, 폴리콤, 라드비젼, 비됴는 서로 다른 별개의 SVC입니다. 따라서 상호 연동을 위해 여전히 AVC를 사용합니다. 

  • 기존 AVC 지원 제품들과의 호환성 문제
    성급하게 SVC를 지원하기 위해 제품들이 출시되었지만, 각 제조사의 주요 영상회의 단말은 여전히 AVC입니다.  H.264 AVC 제품과 SVC 제품과의 호환을 위해 여전히 AVC를 이용합니다. 둘 간에 SVC 연동을 위해서는 같은 제조사의 제품이여야 하며,  기존 AVC 제품 연동을 위해 SVC 게이트웨이가 별도로 필요합니다.


  • 연말 출시될 H.265를 위해 새롭게 디자인될 SVC 하드웨어들
    SVC는 기존 제품보다 약 2배 이상의 리소스가 필요하기 때문에 폴리콤은 새로운 하드웨어인 그룹시리즈에 적용되었습니다. 폴리콤은 새로운 그룹시리즈를 출시하였지만, 타사 및 기존 HDX 제품과의 호환성 문제를 해결하지 못하고 있으며, 연말에 출시될 H.265에 대응할 방안이 없습니다.

    H.265가 2013년 1월 25일 스위스 제네바에서 열린  ITU회의에서 표준으로 최종승인되었습니다. 올해 안으로 H.265 칩셋이 만들어지면 연말이나 내년 초에는 H.265 를 지원하는 영상회의 단말이 각 제조사별로 출시될 것입니다. 폴리콤과 라드비젼의 새 제품들은 아마도 새로운 라인업의 제품을 출시할 것입니다. 즉, SVC 지원 단말들은 수명이 매우 짧은 제품들입니다. 


폴리콤과 라드비젼은 새로운 기술을 선도하는 입장에서 출시한 제품이지만, 수명이 짧을 수밖에 없는 한계를 가지고 있습니다. 하나의 기업에서 단일 제조사에 단일 라인업 제품만을 사용한다면 효과적이지만, 다양한 제품군을 사용한다면 상당히 비효율적이게 됩니다. 아마 시스코도 이런 고민에서 SVC를 지원하는 영상회의 단말을 출시하기 보다는 H.265기반의 제품 출시를 위해 기다리고 있을 것입니다. 

현재 SVC가 가장 효과적인 분야는 영상회의 분야가 아닌 시스코의 웹엑스와 같은 웹미팅 서비스나 스트리밍 어플리케이션으로 PC 및 모바일 기기등 다양한 상황에서 효과적으로 사용하는 부분입니다. 


H.264 High Profile의 개요
지금부터 H.264 High Profile에 대해 살펴보겠습니다. 
H.264는 약 21개의 프로파일로 구성되었으며, 크게는 Baseline, Extended, Main, High 프로파일로 구성되어 있습니다. H.264 영상회의 단말들이 상호호환되는 이유는 가장 단순한 Baseline 프로파일을 모든 제품에서 탑재하고 있기 때문입니다. 

H.264 High Profile은 ITU-T, ISO, MPEG 그룹에서 기존의 Baseline Profile보다 효율성이 증대되는 방향으로 개발되었으며, 구현 단계에서 제조사별로 내용을 개별적으로 변경하였습니다. 현재 H.264 High Profile을 선도하는 업체는 폴리콤입니다. 

H.264 High Profile의 이점은 다음과 같습니다.

    • 최대 50%까지 대역폭 절감 (실제 15~ 20% 수준)
      High Profile을 적용할 경우 같은 영상 품질에서 약 50%의 대역폭 절감 효과를 얻을 수 있다고 합니다. 아래표는 폴리콤에서 제시한 것으로 1080p@30fps를 구현하기 위해서는 Baseline Profile에서는 2Mbps가 필요하지만,  High Profile에서는 1Mbps의 대역폭 만으로 충분하다고 합니다. 

      여기서 다른 문장과 달리 인용구로 적은 것은 제가 신뢰하지 못하기 때문입니다. 실제로 15%~20% 정도의 대역폭 절감효과가 있다고 합니다 .만일, 50% 정도의 절감 효과가 있다면 H.265를 뛰어넘는 효과입니다. 분명한 것은 기존의 H.264 Baseline Profile에 비해 더 낮은 대역폭에서 더 높은 해상도를 제공하는 것은 확실합니다. 


    • 제품의 소프트웨어 업그레이드만으로 HIgh Profile 지원
      폴리콤은 기존의 AVC를 지원하는 HDX 시리즈에서 소프트웨어 업그레이드만으로도 High Profile을 지원합니다. 모든 HDX 제품이 아닌 Hardware Revision 별로 틀립니다. 즉, HDX 8000은 2009년 1월, HDX 7000은 2010년 2월, HDX 9000은 2010년 4월 이후 출시 제품에서 지원합니다. HDX의 하드웨어도 지속적으로 업그레이드가 되었으며, High Profile은 SVC에 비해 더 낮은 리소스를 소모하기 때문에 가능합니다.  

      SVC에 비해 낮은 리소스이지만, High Profile은 여전히 많은 하드웨어 리소스를 점유합니다. 즉, 더 많은 DSP (Digital Signal Processor)를 필요하므로 비용 상승은 불가피합니다. 폴리콤은 DSP 가상화를 통해 기존의 하드웨어에서 High Profile을 적용하였습니다.  


H.264 High Profile의 현실
분명히 H.264 High Profile은 실제 구현한 폴리콤과 라드비젼의 주장보다는 크지 않지만, 낮은 대역폭으로 H.264 AVC (Baseline Profile)와 비슷한 영상을 얻을 수 있습니다. 같은 영상회의 단말로 최대 20%까지의 대역폭을 절감한다면 분명히 괜찮은 영상 압축 코덱입니다. 

High Profile은 영상회의 압축 코덱 전쟁의 서막을 열었지만, SVC나 H.265 만큼의 영향력을 발휘하지 못했습니다. 폴리콤은 High Profile 구현을 위해 전용 DSP 칩을 늘리는 것을 선택하지 않고, DSP를 가상화하였습니다. 이는 비용 상승을 막는 효과는 있지만, 영상회의 품질의 저하를 초래하였기 때문입니다.  

아래 영상은 유투브에 올라온 Baseline Profile과 High Profile을 비교한 것입니다. 보시면서 어느 것이  Baseline 프로파일과 High 프로파일을 찾아보시기 바랍니다.


왼쪽위는 Self View로 로컬화면이며, 오른쪽 위는  720p@30fps의 High Profile로 512Kbps, 왼쪽 아래는 720p@30fps의 Baseline Profile로 1024kbps이며, 오른쪽아래는 720p@30fps의 Base Profile로 1024kbps입니다. 

이 동영상에서 움직임에 가장 빠르게 그리고 선명하게 반응하는 것은 단연 Self View화면입니다. 여기서는 크게 두 가지를 눈여겨 보아야 합니다.

  •  아래의 왼쪽 (시스코 Baseline Profile)와 아래의 오른쪽 아래 (폴리콤 Baseline Profile)
    두 개의 화면은 동일하게 720p@30fps와 Baseline Profile을 사용하지만, 빠른 움직임에서 두 영상 간에는 반응 속도와 화면의 선명성에서 차이가 납니다. 폴리콤 HDX 코덱과 시스코 C 코덱 간에는 이정도의 차이가 있습니다. 이것은 100% 하드웨어에 의한 차이입니다. 영상을 엔코딩하고 디코딩하는 과정을 최대한 빨리하기 위해서는 그 만큼의 DSP 수가 더 필요합니다. 시스코에 비해 폴리콤은 더 적은 DSP 를 사용하였지만, 가격을 시스코보다 더 낮출 수 있는 장점을 가집니다. 

  • 오른쪽 위 (폴리콤 High Profile)과 오른쪽 아래 (폴리콤 Base Profile)
    High Profile은  512Kbps의 대역폭을 사용하고, Baseline Profile은  1024Kbps를 사용하였습니다. 이론적으로는 두 영상은 동일한 반응속도와 동일한 영상 품질을 제공해야 합니다. 하지만,  HIgh Profile은 더 많은 리소스를 요구하여 엔코딩 및 디코딩 속도가 느리다는 것을 확인할 수 있습니다. 빠르게 리모큰을 움직일 때 영상의 반응속도와 영상 품질이 저하되는 것을 느낄 수 있습니다.

  • 아래의 왼쪽 (시스코 Baseline Profile)과 오른쪽 위 (폴리콤 High Profile)
    가장 뛰어난 반응 속도를 보이는 영상과 High Profile을 비교한 것입니다. 가장 큰 차이를 쉽게 확인할 수 있습니다.


결론적으로 High Profile의 문제라기 보다는 제대로된 하드웨어를 갖추지 않고 비용을 아껴서 영상회의 단말을 만들다 보니 구현 단계에서 발생한 문제라고 생각됩니다. 충분한 하드웨어 리소스를 확보해야만 제대로된 High Profile을 갖출 수 있습니다. 단순히 소프트웨어 업그레이드만으로 영상을 만들기에는 부족합니다. 충분한 하드웨어를 갖춘 하드웨어 일지라도 복잡한 연산을 수행하는 High Profile의 부담은 여전히 남습니다. 


H.264 High Profile 과 H.264 AVC  
폴리콤의 구현 방식은 High Profile을 확산시키기 위한 가장 현실적인 방안입니다. 새로운 하드웨어를 생산하기보다는 기존 하드웨어를 그대로 재활용하면서 고객들의 도입단가를 그대로 유지할 수 있었습니다. 영상 품질과 반응 속도의 저하를 감수하였지만, 영상회의 요구 대역폭을 낮춘 것은 장점입니다. 

H.264 High Profile은 다음과 같은 기업에 효과적입니다.

    • 더 적은 대역폭을 필요로 하면서 처음 영상회의를 도입하는 기업
      AVC에서 HD급 영상회의는 1Mbps를, Full HD급 영상회의는 2Mbps를 요구합니다. 이보다 20% 정도 낮은 대역폭을 필요로 하는 기업에서는 HIgh Profile이 효과적입니다. 
      기존에 폴리콤의 HDX를 사용중인 기업은 High Profile을 적용하기 위해서는 하드웨어를 교체해야 합니다. 교체할 하드웨어가 없는 기업은 쉽게 도입할 수 있을 것입니다.

    • 모바일 또는 데스크탑 영상회의와 연동은 필요없는 회의실용 영상 단말만을 원하는 기업
      모바일 밀 데스크탑 영상회의 솔루션들은 모두 H.264 AVC를 이용합니다. 모든 단말이 High Profile을 사용해야 하므로 영상회의 솔루션이 아닌 다른 영상회의 솔루션을 사용할 계획이나 사용중이라면 High Profile의 매력은 없습니다.

결국, 대부분의 영상회의 소프트웨어나 하드웨어 단말들은 H.264 AVC를 사용합니다. 영상 품질을 손해 보더라도 저 대역폭을 사용하는 이점을 활용해야 하는 기업과 다양한 종류의 영상 제품을 사용하지 않는 기업에게는 어느 정도 효과를 볼 수 있습니다. 


어떤 영상제품을 선택해야 하는 가?
지금까지 SVC 적용 제품들과 High Profile에 대해 살펴보았습니다. MCU가 필요없는 영상회의를 꿈꾸는 SVC와 낮은 대역폭의 High Profile은 모두 장단점이 있습니다. 따라서, 기업에 상황에 맞는 아키택쳐를 선택하면 되지만, 기업의 모든 영상 단말들이 SVC를 쓰거나 High Profile을 써야한다는 전제가 항상 따라 다닙니다. 

기술의 발전에 따른 딜레마 가운데 하나입니다. 예를 들면, 지금은 Full HD가 대세이지만, Ultra HD가 준비중이고 내년부터는 TV에서 부터 상용화가 시작됩니다. Full HD TV를 살지 내년에 좀 비싼 Ultra HD TV를 살 지처럼 단순한 문제는 아닙니다.  지금 영상회의 제품이 필요한 기업에게 이런 영상 압축 코덱 전쟁은 별로 달갑지 않을 것입니다.  

지금 도입을 고려해야 하는 기업은 다음을 기준으로 판단하는 것이 나을 듯합니다.

    • 기업 내에 도입된 영상 제품들이 있는 가? 이와 연동을 해야 하는가?
      H.264 AVC로 연동하는 가? H.263으로 연동하는 가?
    • Full HD를 위해 2Mbps, HD 영상을 위해 1Mbps 대역폭이면 충분한가? 
    • 회선 대역폭을 확충할 비용이 없다면, 어느 정도에서 영상회의를 이용해야 하는가?
    • 특정 단말은 뛰어난 영상 품질을 제공해야 하는 가? (1080p@60fps)


위의 세 가지만을 고민하여도 H.264 AVC인지, High Profile인지를 결정할 수 있을 것입니다.


마치며
영상 압축 코덱 전쟁은 지금 한창입니다. H.264이후 코덱에 대한 이야기는 중요하지 않았습니다. 모든 단말들이 H.264 AVC를 지원하고, 상호 연동에 큰 문제를 가지지 않았습니다. High Profile과 SVC로 인해 시작된 코덱전쟁에서는 다시금 호환성 문제와 기업 내의 영상 전략 방향을 세워야 할 상황입니다. 분명한 것은 코덱 전쟁의 최종 승자는 H.265이며, H.265가 출시되고 일반화되기까지 우리는 H.264를 여전히 사용할 것입니다. 

이러한 혼돈의 시기에는 마케팅 전략도 한 몫해서 폴리콤과 라드비젼은 High Profile과 SVC을,  비됴는 SVC를, 시스코는 AVC를 강조합니다. H.264 High Profile, SVC, H.265에 대해 장미빛 보다는 부정적인 면을 많이 드러낸 듯합니다. 결국 시간이 해결해 줄일입니다. 

H.265가 대세로 자리잡을 2015년까지는 영상 압축 코덱은 혼란의 시기입니다. 


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Posted by 라인하트

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