H.266 (r1)

H.266는 공식 명칭이 Versatile Video Coding(VVC)인 차세대 동영상 압축 표준이다. MPEG와 VCEG가 공동으로 개발한 ITU-T 권고안 H.266 및 ISO/IEC 표준 MPEG-I Part 3(VVC)으로, 2020년 7월에 최초로 표준화되었다. 이 표준은 4K, 8K와 같은 초고화질(UHD) 동영상, 360도 비디오, 고동적 범위(HDR) 비디오의 효율적인 저장 및 전송을 주요 목표로 한다.

H.266의 가장 큰 특징은 이전 표준인 H.265/HEVC 대비 약 50% 향상된 압축 효율을 제공한다는 점이다. 이는 동일한 화질의 동영상을 처리할 때 필요한 데이터 용량을 절반 가까이 줄일 수 있음을 의미하며, 이는 대역폭 절감과 저장 공간 효율화에 크게 기여한다. 이러한 높은 압축률은 더욱 복잡한 부호화 기술과 새로운 도구들의 도입을 통해 달성되었다.

이 표준은 초고화질 방송, 스트리밍 서비스, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 콘텐츠 등 다양한 미디어 응용 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 특히 데이터 사용량이 큰 고화질 동영상 서비스의 확산에 따라 H.266의 중요성이 점차 커지고 있다.

H.266의 개발 배경은 디지털 동영상 콘텐츠의 급격한 증가와 화질 요구 사항의 진화에서 비롯된다. 4K 및 8K와 같은 초고화질 동영상, 360도 비디오, 고동적 범위 콘텐츠의 보급은 기존 동영상 압축 표준인 H.265/HEVC로도 처리하기에 점차 부담이 되는 데이터 양을 생성했다. 특히 모바일 데이터 사용량 증가와 콘텐츠 스트리밍 서비스의 확대는 더 높은 압축 효율을 갖춘 새로운 표준의 필요성을 촉구했다.

이에 국제 표준화 기구인 ISO/IEC의 MPEG와 ITU-T의 VCEG가 공동으로 차세대 표준 개발에 착수했다. 이 합동 프로젝트는 Joint Video Experts Team이라는 이름으로 진행되었으며, 최종 표준은 Versatile Video Coding이라는 공식 명칭과 함께 H.266이라는 번호를 부여받았다. 표준화 작업은 2020년 7월에 완료되어 공식 발표되었다.

H.266/VVC는 단순한 후속 코덱이 아니라 다양한 현대적 미디어 요구 사항을 포괄하기 위해 설계되었다. 가상 현실과 증강 현실 콘텐츠, 화상 회의, 실시간 방송을 포함한 광범위한 응용 분야를 지원하는 것을 목표로 하여, "다용도"라는 이름에 걸맞은 유연성을 추구했다. 이는 기존 표준들이 주로 방송 및 저장용에 초점을 맞췄던 것에서 한 단계 진화한 접근 방식이다.

H.266/VVC(Versatile Video Coding)는 이전 표준인 H.265/HEVC 대비 약 50% 향상된 압축 효율을 달성하기 위해 여러 새로운 기술을 도입하였다. 이를 위해 코딩 트리 유닛(CTU)의 분할 방식이 더욱 유연해졌으며, 쿼드트리 분할에 멀티타입 트리(MTT) 분할이 추가되어 직사각형 블록 형태를 지원한다. 또한, 인트라 예측 모드가 크게 확장되어 더 정밀한 공간 예측이 가능해졌고, 인터 예측에서는 국면적 모션 벡터 예측(AMVP) 모드와 병합 모드가 개선되었다.

새로운 변환 기술로는 다중 변환 선택(MTS)이 도입되어 예측 잔차 신호에 대해 DCT-II 외에 DST-VII 및 DCT-VIII 변환을 선택적으로 적용할 수 있게 되었다. 루프 필터링 단계에서는 기존의 디블록킹 필터와 샘플 적응형 오프셋(SAO)에 더해, 적응형 루프 필터(ALF)가 추가되어 화질 복원 성능을 높였다.

이 코덱은 초고화질(UHD), 360도 비디오, 고동적 범위(HDR) 비디오, 스크린 콘텐츠 코딩 등 다양한 미디어 유형을 효율적으로 지원하도록 설계되었다. 특히 360도 비디오를 위한 등장면적 투영(ERP) 및 변형된 투영 방식에 대한 특화된 코딩 도구를 포함하고 있어, 몰입형 미디어 응용에 적합하다. 이러한 기술적 진보는 동일한 화질 수준에서 비트레이트를 크게 줄이거나, 동일한 비트레이트에서 더 높은 화질을 제공하는 결과를 가져온다.

H.266는 이전 세대인 H.265/HEVC와 비교하여 가장 큰 특징은 압축 효율이 약 50% 향상되었다는 점이다. 이는 동일한 주관적 화질을 유지하면서 비트레이트를 절반으로 줄일 수 있거나, 동일한 비트레이트로 더 높은 화질을 제공할 수 있음을 의미한다. 이러한 효율 향상은 초고화질 동영상, 360도 비디오, 고동적 범위 콘텐츠와 같이 데이터량이 방대한 미디어의 저장 및 전송 비용을 크게 절감하는 데 기여한다.

H.266의 압축 성능은 더 오래된 표준인 H.264/AVC와 비교하면 더욱 두드러진다. H.264 대비 약 75%의 비트레이트 절감 효과가 있는 것으로 평가되며, 이는 동영상 스트리밍 서비스에서 대역폭 요구 사항을 획기적으로 낮출 수 있는 잠재력을 보여준다. 효율성 비교를 간략히 정리하면 다음과 같다.

압축 효율의 비약적인 향상은 복잡도 증가라는 대가를 수반한다. H.266의 인코딩 및 디코딩 과정은 H.265보다 훨씬 더 많은 계산 자원을 필요로 하며, 이는 실시간 인코딩이나 저사양 장치에서의 적용에 걸림돌이 될 수 있다. 그러나 하드웨어 가속 기술의 발전과 함께, 고성능 모바일 프로세서나 전문적인 미디어 서버를 중심으로 점차 지원이 확대되고 있는 추세이다.

H.266는 높은 압축 효율을 바탕으로 다양한 미디어 서비스와 산업 분야에서 활용된다. 주된 목적은 초고화질 동영상, 즉 8K UHD 이상의 해상도와 고동적 범위 콘텐츠, 360도 비디오와 같은 실감 미디어를 효율적으로 전송 및 저장하는 것이다. 따라서 방송, OTT 서비스, 초고속 인터넷 환경에서의 스트리밍 서비스에 핵심 기술로 적용된다.

산업 분야에서는 원격 의료와 원격 교육과 같이 고화질 영상 전송이 필수적인 분야에서 유용하다. 또한 감시 카메라 시스템이나 자율주행차의 주행 보조 시스템과 같은 사물인터넷 및 지능형 교통 시스템에서 대용량 영상 데이터를 처리할 때도 효율성을 높일 수 있다. 가상 현실과 증강 현실 콘텐츠의 실시간 전송에도 기대를 모으고 있다.

라이선스 구조의 복잡성과 디코딩에 필요한 높은 연산 능력이 초기 장벽으로 작용했으나, 점차 하드웨어와 소프트웨어의 지원이 확대되면서 적용 범위는 점차 넓어지고 있다.

H.266의 표준화는 MPEG와 VCEG가 공동으로 운영하는 공동 비디오 팀(JVT)을 통해 이루어졌다. 표준 문서는 국제 표준화 기구(ISO)와 국제 전기 통신 연합(ITU)에서 각각 ISO/IEC 23090-3과 ITU-T H.266 권고안으로 발표되었다. 2020년 7월에 최초 버전이 공식적으로 확정되었으며, 이후 추가적인 개선과 확장이 이루어지고 있다.

라이선스 구조는 이전 H.265/HEVC의 복잡한 특허 풀 문제를 의식하여 보다 단순하고 투명한 모델을 목표로 하고 있다. MPEG LA와 같은 단일 특허 관리 기관이 아닌, 액세스 어드밴스(Access Advance)와 MPEG LA 등 여러 특허 풀이 형성되어 운영되고 있다. 이러한 다중 풀 구조는 라이선스 취득 과정을 복잡하게 만들 수 있어 산업계의 우려가 존재한다.

표준의 채택을 촉진하기 위해 표준 필수 특허(SEP) 보유자들은 합리적인 조건으로 라이선스를 제공할 것을 약속하고 있으나, 구체적인 로열티 요율과 조건은 각 특허 풀과의 개별 협상을 통해 결정된다. 이는 H.264/AVC의 널리 성공한 단일 풀 모델과는 대비되는 부분이다.

H.266의 가장 큰 장점은 뛰어난 압축 효율이다. 이전 표준인 H.265 대비 약 50%의 데이터 압축률 향상을 제공하여, 동일한 화질의 동영상을 절반 가까운 용량으로 저장하거나 전송할 수 있다. 이는 초고화질 콘텐츠의 확산에 필수적이며, 데이터 사용량과 대역폭 부담을 크게 줄여 스트리밍 서비스 제공자와 소비자 모두에게 실질적인 이점을 준다. 또한 360도 비디오와 고동적 범위 콘텐츠를 효율적으로 처리하도록 설계되어 차세대 멀티미디어 응용 분야를 지원한다.

그러나 이러한 기술적 우수성에도 불구하고 H.266의 보급에는 상당한 장벽이 존재한다. 가장 큰 한계는 복잡한 라이선스 구조와 특허 문제이다. 이전 코덱인 H.265가 라이선스 관리의 복잡성으로 인해 보급에 어려움을 겪은 점을 고려할 때, H.266도 유사하거나 더욱 복잡한 라이선스 프레임워크 하에 있어 산업계의 채택을 주저하게 만드는 요인으로 작용하고 있다. 또한, 압축 효율 향상의 대가는 연산 복잡도의 급격한 증가이다. 인코딩과 디코딩에 필요한 처리 성능이 H.265보다 훨씬 높아, 하드웨어 성능이 제한된 장치에서의 실시간 처리가 어려울 수 있다.

결과적으로 H.266은 기술적으로는 압축의 새로운 지평을 열었지만, 실제 시장에서의 성공은 표준화 단체와 특허 풀이 제시하는 명확하고 합리적인 라이선스 모델, 그리고 하드웨어의 빠른 성능 발전에 크게 의존하고 있다. 현재는 주로 연구 개발 및 시범 서비스 단계에 머물러 있으며, H.264나 AV1과 같은 대안 코덱들과의 경쟁에서 얼마나 빠르게 생태계를 구축할지가 관건이다.

• MPEG - Versatile Video Coding

• ITU-T - H.266/VVC

• Fraunhofer HHI - Versatile Video Coding

• Wikipedia - Versatile Video Coding

• ETSI - H.266 (VVC)

• IEEE Xplore - Overview of the Versatile Video Coding (VVC) Standard

• 동아일보 - 차세대 동영상 압축 기술 H.266 공개

• 전자신문 - H.266 동영상 압축기술, 용량 50% 줄인다