제7장 비디오 멀티미디어의 이해

7.1 비디오의 개요 아날로그 비디오와 디지털 비디오 비디오와 애니메이션의 차이 TV의 기본 개념 TV의 방송 방식

개요 영상과 화상의 차이 화면에 비디오 자료를 보여주기 위해 프레임(Frame) 7.1 비디오의 개요 화상: 정지된 이미지화면을 의미 영상: 이미지 화상들의 연속적인 집합체 대부분의 영상처리 기술은 화상처리 기술을 기반으로 발전 화면에 비디오 자료를 보여주기 위해 텔레비전 : 명도(Luminance)와 색상(Chrominance)를 사용 컴퓨터 : 비디오 신호를 처리하기 위해 RGB 세 가지색으로 표현 프레임(Frame) 비디오를 구성하고 있는 이미지 하나하나를 지칭 비디오의 크기 = 이미지 프레임의 크기 X 초당 프레임 수 컴퓨터나 TV 비디오는 초당 30프레임, 영화는 초당 24프레임이 필요

아날로그 비디오와 디지털 비디오 가장 보편적으로 사용되고 있는 비디오 파일 형태 아날로그 비디오 7.1 비디오의 개요 AVI, MOV, MPEG, RM (Real Video 파일), WMV 등 아날로그 비디오 공중파나 cable등으로 신호 입력 ⇒ RGB모드로 복원 ⇒ TV 출력 외부의 잡음에 취약하고, 자료의 편집이나 수정에 어려움

디지털 비디오 7.1 비디오의 개요 비디오 보드가 입력 데이터를 처리하여 모니터 신호로 변환/출력 비디오 편집 소프트웨어를 이용하여 생성된 디지털 비디오 자료 비디오 카메라, VTR, TV등 외부 장치로부터 입력되는 비디오 신호 잡음이 적고 자료의 편집 및 수정이 용이 자료의 규모가 방대하여 많은 양의 데이터

TV의 기본 개념 주사방식 텔레비전의 색상 표현 방식 7.1 비디오의 개요 순차주사 (Noninterlace)방식 vs. 격행주사 (Interlace)방식 Flicker 현상 : 주사방식으로 인해 화면이 깜박거리는 현상 텔레비전의 색상 표현 방식 RGB 신호 대신에 YUV 색상 표현 방식을 이용 Y: 명도신호(Luminance) U,V: RGB의 3원색에서 명도를 제외한 나머지를 표현하는 두 개의 색상신호(Chrominance) 적은 메모리, 빠른 속도로 처리 사람이 명도신호에는 민감하나 색상신호에는 덜 민감하다는 특징

TV의 방송 방식 구분 아날로그 TV의 표준형식 7.1 비디오의 개요 아날로그 방송, 디지털 방송, 데이터 방송 고화질 TV(HDTV) DMB, 인터넷 방송, 인터넷 TV(IPTV) 아날로그 TV의 표준형식 구분 사용지역 수직 해상도 프레임수 NTSC 한국, 일본, 미국, 동남아 525 30 fps PAL 영국, 유럽 일부, 중국, 호주, 중동 625 25 fps SECAM 프랑스, 독일, 러시아, 중동

디지털 TV 7.1 비디오의 개요 표준방식(SDTV)과 고화질방식(HDTV)으로 구분 표준방식은 방송형태만을 기존의 아날로그 방송에서 디지털로 변환 많은 정보량을 정보손실 없이 전송, 컴퓨터를 통하여 저장도 가능 양방향 서비스: 상호대화식 제어 가능, 데이터 방송 서비스로 발전 우리나라: 2000년 시험방송, 2002년 광역시부터 서비스 실시

고화질 TV (HDTV: High-Definition TV) 7.1 비디오의 개요 고화질 TV (HDTV: High-Definition TV) 1990년대 초 개발, 고화질과 고음질의 요구 화면의 크기가 커짐에 따라 주사선의 수가 현행보다 두 배 정도 증가 화면의 가로세로비가 현행 TV의 4:3에서 16:9로 변환 MPEG-2 압축표준 적용 화상은 35mm 영화를 목표 사운드는 CD 수준의 5.1채널 돌비 서라운드 음향을 제공

7.1 비디오의 개요 아날로그 TV와 디지털 TV의 비교 비교 항목 아날로그 TV 디지털 TV SDTV HDTV 채널(6MHz당) 1 채널 3~4 채널 음성다중 2채널(스테레오) 5.1채널(돌비) 화면비 4 : 3 4:3 또는 16 : 9 16 : 9 주사선수 525 (저화질) 480 x 704, 480 x 640 (중화질) 1080 x 1920, 720 x 1280 (고화질) 양방향성 단방향 양방향 외부잡음 약함 강함

데이터 방송 7.1 비디오의 개요 Video/Audio 데이터와 함께 멀티미디어 데이터를 전송 인터랙티브 방송 혹은 iTV 다양한 부가 정보를 제공 해주는 방송, 방송 콘텐츠의 다양화 가능 기존의 PC 기반의 그래픽스 기술을 방송에 응용할 수 있는 영역 인터랙티브 방송 혹은 iTV 시청자의 반응이나 선택을 반영할 수 있다는 특징 대표적인 장르: 쇼핑, 홈뱅킹, 게임, 뉴스, 날씨, 퀴즈, 교통정보 등 연동형 및 독립형

독립형

DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 7.1 비디오의 개요 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 이동통신 단말기를 통해 24시간 듣고 볼 수 있는 멀티미디어 방송 CD 급의 오디오 음질 고속 이동 중에도 끊김 없는 비디오 서비스 방송 정보, 뉴스, 교통 정보와 같은 다양한 데이터 서비스 데이터 표준: MPEG-4 BIFS 그래픽스 기술 적용 DMB를 통한 쌍방향 쇼핑도 유통의 한 형태로 자리 잡을 전망

7.2 비디오 처리 장치 비디오 보드 (비디오 저장장치)

비디오 보드 비디오 보드 비디오 오버레이(Video Overlay) 보드 7.2 비디오 처리장치 PC에서 비디오 영상을 처리하여 모니터 화면에 출력 비디오 오버레이(Video Overlay) 보드 영상중첩 기술을 이용하여 컴퓨터 내부의 정보와 외부에서 유입되는 영상정보를 합성하여 모니터에 표현. TV 수신카드 문자 및 그래픽 정보와 외부의 영상 정보를 동시에 제공 한 화면에서 텔레비전이나 비디오를 보면서 문서를 동시에 편집 가능

프레임 그래버(Frame Grabber) 보드 영상 압축(Compression)/복원(Decompression) 보드 7.2 비디오 처리장치 프레임 그래버(Frame Grabber) 보드 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 역할 수행 영상 압축(Compression)/복원(Decompression) 보드 영상 정보를 압축하여 기억 장치에 저장, 필요 시 복원하여 제공하는 장치를 말한다 영상편집보드, 화상회의 시스템 등.

7.3 디지털 영상처리 (영상의 전환과 특수효과) (디지털 영상합성) 크로마키 합성 : blue screen

7.4 비디오의 압축/복원 (비디오의 압축과정) 기본 개념 (비디오 압축기술) 비디오 압축방식 (코덱)

기본 개념 비디오 압축(Compression) 또는 부호화(Encoding) 압축 방법 구분 7.4 비디오의 압축/복원 시간적 이웃 프레임, 공간적 이웃 화소 간에 매우 큰 연관성 비디오 데이터의 중복성(Redundancy) 제거 압축 방법 구분 무손실압축(Lossless Compression) 기법 X-ray, 단층촬영(CT) 등의 의료 영상과 같은 응용분야 원래 영상으로 완전한 복구, 압축율은 비교적 낮은 2:1 ~ 3:1 정도 손실압축(Lossy Compression) 기법 완전 복구는 불가능 (비교적 우수한 영상), 10:1~40:1의 높은 압축율

비디오의 압축 과정 비디오 압축 시 고려사항 비디오의 압축과정 (생략) 7.4 비디오의 압축/복원 초당 프레임 수, 압축율에 따른 화질의 변화, 압축 및 복원 속도, 부가적인 HW / SW 소요 여부, 통신채널의 전송 속도의 한계 등 비디오의 압축과정 (생략) (1) 전처리: 컬러 스페이스 변환, 필터링, 컬러 서브 샘플링 등 (2) 변형(Transformation) : 정보의 중복성을 찾아낸다 (3) 양자화(Quantization) : 유효자리의 비트수를 줄인다 (4) 가변길이 부호화(Variable Length Coding)

비디오의 압축기술 압축 대상 비디오의 부호화 7.4 비디오의 압축/복원 프레임 크기(Number of Pixels)의 축소 픽셀당 컬러 비트 수(Color Bit Depth)의 축소 프레임 수(fps)의 축소 비디오의 부호화 프레임 사이에서 시각적 영향이 적은 부분의 정보량을 줄인다 프레임간 예측 부호화 전프레임의 동일 위치의 화소 값과 비교하여 차이값 만을 기록 움직임 보상 프레임간 예측 부호화법 전˙후 프레임에서 물체의 움직임을 검출하여 화소의 차이값을 기록

비디오/영상 압축 형식 Intel DVI(Digital Video Interactive) 7.4 비디오의 압축/복원 비디오/영상 압축 형식 Intel DVI(Digital Video Interactive) RCA사와 GE사가 디지털 TV를 목적으로 처음 개발 그 후 IBM사와 Intel사가 공동 개발하여 표준화한 영상 압축 기술 많은 양의 비디오 및 오디오 정보를 CD에 저장 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 정지영상 압축전송기술의 국제표준 1982년 개발, 1992년 ISO 국제표준 인정

MPEG(Moving Picture Experts Group) 7.4 비디오의 압축/복원 MPEG(Moving Picture Experts Group) 1988년 동영상 표준 코드 방식을 위해 출범: ISO/IEC JTC1/SC29 Movie(또는 비디오 전화)와 CD수준의 사운드 표현이 목표 압축기법 시간적 중복과 공간적 중복을 제거 화면을 I Picture, P Picture, B Picture로 구분하여 부호화 I(Intra coded), P(Predictive coded), B(Bidirectional predictive coded)

TV 수준의 동영상과 CD 수준의 스테레오 음향을 CD-ROM에 저장할 목적 (1993) 7.4 비디오의 압축/복원 MPEG-1 TV 수준의 동영상과 CD 수준의 스테레오 음향을 CD-ROM에 저장할 목적 (1993) MPEG-2 디지털 TV와 DVD 수준의 영상을 목적으로 제정 (1995) MPEG-4 낮은 전송률에서의 비디오 전송을 목표로 제정(1998) - 인터넷망, 화상회의 시스템, 비디오 전화, DMB 등 객체 기반 부호화 기법 포함 장면 그래프 표현 규약 포함 MPEG-7 내용기반 정보검색이 목적 (2001) : 콘텐츠 표현 MPEG-21 다양한 환경에서 컨텐츠의 교환, 전송, 유통, 보호 등 활용 기술(2004~2006) : 전자상거래

장면(Scene)을 객체들의 그래프로 표현 7.4 비디오의 압축/복원 객체기반 부호화 장면그래프 표현 Paris 소개 장면 장면(Scene)을 객체들의 그래프로 표현

7.5 비디오 스트리밍 스트리밍 소프트웨어 스트리밍을 위한 웹 표준

스트리밍 사운드 또는 비디오의 전송 스트리밍이란 데이터를 수신하는 즉시 출력장치에 표시함으로써 송수신자 간의 정보 전달시간 지연을 줄이는 기법 파일 중 일정량의 데이터를 수신하면 바로 실행

스트리밍 소프트웨어 스트리밍 대표적인 소프트웨어 7.5 비디오 스트리밍 Web상에서 비디오/오디오 파일 전송과 실행을 병행 인터넷 방송이 가능해 짐 대표적인 소프트웨어 RealNetwork 사의 RealOne Player : Real Audio, Real Movie Microsoft의 Windows Media Player : ASF, WMF VDOLive, ViVoActive, TrueStream 등

멀티미디어의 동기화 멀티미디어 요소의 통합 및 동기화 멀티미디어 데이터의 동기화 기존의 스트리밍 솔루션은 각 미디어 요소들간 상호작용 불가능 W3C에서 멀티미디어 프리젠테이션 표준인 SMIL 제정 비디오, 사운드 및 정지화상 등의 각 미디어 요소들의 상호작용 즉, 공간적 배치와 시간적 배치를 표현 멀티미디어 데이터의 동기화 시간적 동기화 (Temporal Synchronization) 미디어간의 수행 순서의 동기화(Timing) 공간적 동기화 (Spatial Synchronization) 각 미디어의 공간적인 배치 방식(Layout)

동기화를 위한 웹 표준 SMIL 멀티미디어 프리젠테이션 표준 SMIL 예 7.5 비디오 스트리밍 SMIL : W3C에서 제정 <head> … </head> <body> <par> <img src=“rpsample.rp” /> <audio src=“adagio.rm” /> </par> </body> </smil>

7.6 비디오 편집 소프트웨어 Window Movie Maker Premiere 비디오 파일 포맷

Window Movie Maker Window Movie Maker 7.6 비디오 편집 소프트웨어 Windows XP에서 본격적으로 제공하기 시작 전문 편집도구는 아니나 아주 쉽게 비디오를 제작하고 편집할 수 있는 도구를 포함하고 있음 기존 이미지 파일과 오디오 파일을 이용하여 슬라이드 형태의 동영상을 만들 수 있음

Premiere 특징 주요 기능 7.6 비디오 편집 소프트웨어 PC용 비디오 편집 소프트웨어 중 가장 많은 사람들이 이용 비디오 클립을 연속적인 필름 형식으로 보여주는 기능 화면전환 효과를 직접 보여 주며 다양한 필터들을 제공 주요 기능 필터링(Filtering) 비디오 작업결과에 적절한 효과 70여 가지의 필터링 효과 제공 화면전환(Transition) 두 동영상의 연결부분에 다양한 효과 수퍼임포즈(Superimpose) 하나의 영상 위에 또 다른 영상

비디오 파일 포맷 AVI : Microsoft MOV : Quick Time Movie (Mac) MPEG : ISO 표준 7.6 비디오 편집 소프트웨어 비디오 파일 포맷 AVI : Microsoft MOV : Quick Time Movie (Mac) MPEG : ISO 표준 ASF(Active Stream Format) : Microsoft 스트림 형식 RM(RealMovie) : Real Networks 스트림 형식