프라운호퍼 IIS 연구팀은 화질 손실이 거의 없는 저지연 고품질 이미지 전송을 지원하는 압축 포맷인 JPEG XS를 개발한 공로를 인정받아 2025년 요제프 폰 프라운호퍼상(Joseph von Fraunhofer Prize)을 수상했습니다.
JPEG XS – All-IP 영상 제작을 위한 차세대 표준: 기존의 영상 코덱은 이미지 전송 시 지연이나 화질 손실을 감수해야 하는 경우가 많았고, 디코딩에 필요한 연산력을 지원하는 고가의 하드웨어가 필요해 에너지 소비도 높았습니다. 에를랑겐에 소재한 프라운호퍼 IIS 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 JPEG XS를 개발했습니다. JPEG XS는 지연시간과 자원 사용을 최소화하고 화질의 손실 없이 고품질 이미지를 전송할 수 있는 미래형 이미지 압축 기술입니다. 연구팀은 혁신적인 성과를 인정받아 2025 프라운호퍼 연차총회에서 요제프 폰 프라운호퍼상 수상의 영예를 안았습니다. 최근 수십 년간 영상 화질은 꾸준히 향상되어 왔습니다. 하지만 화질이 높아질수록 전송해야 할 데이터의 양도 그만큼 많아집니다. 재생 장치의 성능 향상과 함께 시청자의 기대치와 소비 습관이 변화하고 있기 때문입니다. TV 및 영화 제작 현장에서는 시간과 비용에 대한 압박이 커지고 있으며, 미디어 채널과 플랫폼이 다양해지면서 이같은 부담은 더욱 가중되고 있습니다. 뿐만 아니라 VR 헤드셋, 머신 비전(machine vision), 자율주행 등 산업용 기술도 기존의 영상 코덱이 지원할 수 없는 실시간 처리가 필요한 경우가 많습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 프라운호퍼 IIS의 지크프리트 푀셀(Siegfried Fössel), 요아힘 카이네르트(Joachim Keinert), 토마스 리히터(Thomas Richter)가 이끄는 연구팀은 하드웨어 측면뿐 아니라 에너지와 자원 소비, 특히 실시간에 최대한 근접한 전송을 목표로 새로운 ISO 표준인 JPEG XS를 개발했습니다.
ISO 표준 JPEG XS 개발
기존에는 고화질 영상 전송 시 압축 없이 SDI(Serial Digital Interface), CoaXPress, LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 등의 특수 인터페이스를 사용했습니다. 이러한 전송 방식은 동축 케이블이나 트위스트 페어 케이블을 사용한 점대점 연결을 필요로 했으며, 엄격한 화질 기준 때문에 높은 전송 속도를 유지하면서 데이터를 압축하는 것이 불가능했습니다. 복잡한 전송 프로토콜의 사용을 기피했기 때문에 이더넷 기반 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해 강력한 변환 장치가 필요했으며, 이로 인해 작업이 지연되는 문제가 발생했습니다. 카이네르트 프라운호퍼 IIS 컴퓨터이미징그룹 총괄은 “기존 MPEG 계열 코덱은 높은 압축률과 수용 가능한 화질을 목표로 설계되었기 때문에, 전문 제작 환경에는 적합하지 않았다. 반면, JPEG XS는 메자닌 코덱(mezzanine codec), 즉 8K 영상까지도 IP(인터넷 프로토콜)를 통해 고화질로 전송할 수 있도록 설계된 전문가용 압축 코덱이다”고 말했습니다.
JPEG XS는 이미지의 인코딩 및 디코딩 속도를 획기적으로 향상시킵니다. 특히 영화 및 TV 제작 환경에서 이미지 콘텐츠의 효율적이고 신속한 전송 및 처리를 지원하여 제작 비용과 시간의 부담을 줄여줍니다. 리히터 수석 과학자는 “JPEG XS는 짧은 지연시간과 높은 병렬처리능력 덕분에 영상 신호의 실시간 다단계 처리에 이상적이다. 이 코덱은 시각적으로 손실 없는 압축에 최적화되어 있으며, 색상당 12비트에서 16비트까지의 색심도도 지원하므로, HDR(High Dynamic Range) 영상 신호도 문제없이 전송할 수 있다”고 전했습니다.
광범위한 소프트웨어 및 특허 포트폴리오를 갖춘 프라운호퍼 IIS는 JPEG XS를 국제 표준으로 정립했습니다. 푀셀 프라운호퍼 IIS 영상기술부서장은 “JPEG XS 표준은 고화질 영상 전송 환경에 특화된 시각적 무손실 코덱으로 개발되었으며, 정교하게 설계된 알고리즘 덕분에 기존 컴퓨터 시스템에 쉽게 통합될 수 있다. 또한, 저비용 이더넷 인터페이스만으로 고해상도 이미지를 눈에 띄는 지연 없이 전송할 수 있다. 이더넷 인터페이스는 이미 널리 사용되고 있어 기존 인프라와의 호환이 뛰어나다”고 밝혔습니다.
다양한 적용 분야
JPEG XS는 고화질 이미지 전송 기술로서 독보적인 입지를 구축하고 있으며, 스튜디오 방송 기술은 물론 머신 비전, 자동차 등 다양한 분야에서 경제적인 이점을 제공합니다. 특히 자율주행 분야에서는 카메라 네트워킹에 필요한 데이터 전송률을 낮추면서도 분석 성능에는 영향을 주지 않는 탁월한 효율성을 입증하고 있습니다. 프라운호퍼 IIS는 JPEG XS의 개발과 표준화 작업과 더불어 광범위한 특허 포트폴리오를 통해 코덱의 추가 개발 및 상용화를 위한 안정적인 기반을 마련했습니다.
JPEG XS는 실시간 전송 능력과 높은 데이터 전송률에서도 유지되는 고품질 덕분에 전문 영상 전송, 자동차, VR/AR, 머신 비전 등의 시장을 확장시킬 수 있는 미래지향적인 기술이라 할 수 있습니다.
요제프 폰 프라운호퍼상
프라운호퍼협회는 1978년부터 매년 응용기술 분야에서 탁월한 과학적 성과를 이룬 직원에게 요제프 폰 프라운호퍼상을 수여하고 있습니다. 올해에는 서로 다른 연구소 소속의 연구팀 3팀이 수상자로 선정되었으며, 각 팀별로 상금 5만 유로가 수여되었습니다.