6장 비디오 멀티미디어의 이해 임순범.

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1 6장 비디오 멀티미디어의 이해 임순범

2 미국에서 구입한 비디오나 DVD를 한국에서는 때문에 .
6.1 비디오의 개요 아날로그 비디오와 디지털 비디오 비디오와 애니메이션의 차이 비디오의 활용 미국에서 구입한 비디오나 DVD를 한국에서는 때문에

3 개요 영상(동화상)과 화상의 차이 화면에 비디오 자료를 보여주기 위해 프레임(Frame) 6.1 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

4 아날로그 비디오와 디지털 비디오 아날로그 비디오 6.1 비디오의 개요 TV의 등장으로 아날로그 비디오 처리기술의 급속한 발전
공중파나 cable등으로 신호 입력 ⇒ RGB모드로 복원 ⇒ TV 출력 외부의 잡음에 취약하고, 자료의 편집이나 수정에 어려움

5 디지털 비디오 6.1 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

6 비디오와 애니메이션의 비교 6.1 비디오의 개요 비디오: 실세계를 촬영한 결과
애니메이션: 컴퓨터를 이용하여 일련의 장면을 인공적으로 생성

7 디지털 비디오의 활용 6.1 비디오의 개요 다양한 활용 사례 웹페이지에서 디지털 비디오 방송(웹TV)
UCC(User Created Content) 또는 UGC - YouTube, PandoraTV에 올려 다른 사람과 공유 VOD(Video on Demand) 화상회의(Video Conferencing)

8 6.1 비디오의 개요 모바일 환경에서 비디오의 활용 IPTV의 활성화 무선인터넷 기술의 발전 : iPhone, 스마트폰의 확산
브로드캐스트 방식의 DMB 방송 IPTV의 활성화 방송과 통신의 구분이 없어짐

9 6.2 비디오 처리 하드웨어 비디오 보드 비디오 저장장치

10 비디오 보드 비디오 보드 6.2 비디오 처리 하드웨어 PC에서 비디오 영상을 처리하여 모니터 화면에 출력
비디오 오버레이(Video Overlay) 보드 영상중첩 기술을 이용하여 컴퓨터 내부의 정보와 외부에서 유입되는 영상정보를 합성하여 모니터에 표현.

11 프레임 그래버(Frame Grabber) 보드
6.2 비디오 처리 하드웨어 TV 수신카드 한 화면에서 TV를 보면서 동시에 문서편집 가능 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 복원 영상편집보드, 화상회의 시스템 등.

12 비디오 저장장치 광디스크 저장매체 6.2 비디오 처리 하드웨어 CD DVD (“Digital Versatile Disk”)
1981, Philips사/ Sony사 오디오 CD 개발 (650~700MB) CD-ROM(1985년), CD-R(1988년), CD-RW(1997년) DVD (“Digital Versatile Disk”) 1993년 대용량 데이터 저장장치로 개발 (4.7~8.5GB) MPEG-2 기술 이용, Full Screen/Full Motion 지원 고화질 광디스크(HD Optical Disk) 2006년 HDTV 수준의 고화질 비디오 저장장치로 개발 Blu-ray방식이 HD DVD방식보다 널리 사용 Blu-ray는 최대 해상도1920x1080, 용량 25GB~50GB

13 디스크 어레이(Disk Array) 장치 6.2 비디오 처리 하드웨어 많은 양의 비디오 자료를 담을 수 있다.
VOD(Video on Demand) 서비스 업체 등 대용량의 멀티미디어 정보를 보유한 곳에서 주로 사용하는 저장장치

14 6.3 디지털 영상처리 (영상의 전환과 특수효과) (디지털 영상합성) TV에서 기상캐스터는 때문에 을 안입는다.

15 6.3 디지털 영상처리 디지털 영상합성 - 크로마키 합성 키 화상 : blue screen 배경 영상 특수효과 기하적 변형

16 6.4 비디오의 압축/복원 (비디오의 압축과정) 기본 개념 (비디오 압축기술) 비디오 압축방식 코덱(CODEC)

17 기본 개념 비디오 압축(Compression) 또는 부호화(Encoding) 압축 방법 구분 6.4 비디오의 압축/복원
시간적 이웃 프레임, 공간적 이웃 화소간에 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

18 비디오의 압축기술 압축 대상 비디오의 부호화 6.4 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

19 비디오/영상 압축 형식 (세부내용 생략) Intel DVI(Digital Video Interactive) JPEG MPEG
6.4 비디오의 압축/복원 비디오/영상 압축 형식 (세부내용 생략) Intel DVI(Digital Video Interactive) RCA/GE사가 디지털 TV 목표로 개발, 그 후 IBM/Intel사가 표준화 많은 양의 비디오 및 오디오 정보를 CD에 저장 JPEG 정지영상 압축전송기술의 국제표준 1982년 개발, 1992년 ISO 국제표준 인정 Motion JPEG: 각 프레임을 독립적으로 압축, 보안/영상 압축용 MPEG

20 MPEG(Moving Picture Experts Group)
6.4 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 목적 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)

21 6.4 비디오의 압축/복원 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 MPEG-7 MPEG-21
TV 수준 영상과 CD 수준의 스테레오 음향을 CD-ROM에 저장 (1993년) MPEG-2 디지털 TV와 DVD 수준의 영상을 목적 (1995년) MPEG-4 낮은 전송률에서의 비디오 전송을 목표 (1998년) - 인터넷망, 화상회의 시스템, 비디오 전화, DMB 등 객체 기반 부호화, 장면 그래프 표현 규약 포함 MPEG-7 내용기반 정보검색이 목적 (2001) MPEG-21 다양한 환경에서 콘텐츠의 교환, 전송, 유통, 보호 (2004~2006)

22 장면(Scene)을 객체들의 그래프로 표현
6.4 비디오의 압축/복원 MPEG-4 객체기반 부호화 장면그래프(Scene Graph) 표현 Paris 소개 장면 장면(Scene)을 객체들의 그래프로 표현

23 코덱(CODEC) 코덱(CODEC) 6.4 비디오의 압축/복원
데이터를 아날로그에서 디지털로 또는 디지털에서 아날로그로 변환 시켜주는 회로(Circuits) 또는 알고리즘(Algorithm)을 의미 압축(Compression, Encoding)과 복원(Decompression, Decoding)을 동시에 지원 앞에서 설명한 JPEG, MPEG, H.261 등이 하드웨어에 의한 비디오 데이터의 압축이라면, 코덱은 소프트웨어에 의한 비디오 데이터의 압축이라고 할 수 있다. Divx 코덱은 MPEG-4를 변형하여 개발, 높은 화질을 유지하면서 파일을 압축

24 6.5 비디오 스트리밍 스트리밍(Streaming)의 개념 비디오 스트리밍 소프트웨어 멀티미디어의 동기화
스트리밍 미디어 기술의 적용

25 스트리밍(streaming)의 개념 사운드 또는 비디오의 전송 6.5 비디오 스트리밍
스트리밍이란 데이터를 수신하는 즉시 출력장치에 표시함으로써 송수신자 간의 정보 전달시간 지연을 줄이는 기법

26 스트리밍 소프트웨어 스트리밍 대표적인 소프트웨어 6.5 비디오 스트리밍 Web상에서 비디오/오디오 파일 전송과 실행을 병행
파일 중 일정량의 데이터를 수신하면 바로 실행 인터넷 방송이 가능해 짐 대표적인 소프트웨어 RealNetwork 사의 RealOne Player : Real Audio, Real Movie Microsoft의 Windows Media Player : ASF, WMF VDOLive, ViVoActive, TrueStream 등

27 멀티미디어 데이터의 동기화 시간적 동기화 (Temporal Synchronization)
6.5 비디오 스트리밍 멀티미디어 데이터의 동기화 시간적 동기화 (Temporal Synchronization) 미디어간의 수행 순서의 동기화 최대 지연시간이란 미디어간의 재생 시작시간의 최대 허용지연(Delay) 시간을 의미, 최대 지터(Jitter)시간 공간적 동기화 (Spatial Synchronization) 각 미디어의 공간적인 배치 방식(Layout)

28 멀티미디어의 동기화와 SMIL 멀티미디어 요소의 통합 및 동기화 SMIL 예 6.5 비디오 스트리밍
W3C에서 멀티미디어 프리젠테이션 표준 SMIL 제정(XML 기반) 비디오, 사운드, 정지화상 등의 각 미디어 요소들간의 상호작용 즉, 공간적 배치와 시간적 배치를 표현 SMIL 예 <smil> <head> … </head> <body> <par> <img src=“rpsample.rp” /> <audio src=“adagio.rm” /> </par> </body> </smil>

29 스트리밍 미디어 기술의 적용 6.5 비디오 스트리밍 온-디맨드 스트리밍(Stored Video Clip)
이미 압축되어 저장되어 있는 비디오를 이용자가 원하는 시간에 전송 예) 뉴스, 뮤직비디오, 영화예고편 등 실시간 스트리밍(Live Video) 비디오가 실시간에 압축되어 패킷 형태의 미디어 스트림으로 전송 예) 도로여건 정보 전송, 실시간 스포츠 중계, 콘서트 방송, 화상회의

30 <국내에서 시험방송 시범서비스 일지>
6.6 디지털TV와 IPTV TV의 기본 개념 TV의 방송 방식 IPTV <국내에서 시험방송 시범서비스 일지> 2002년 월드컵때 시험방송 실시 2010년 월드컵때 시험방송 실시

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32 TV의 기본 개념 주사방식 텔레비전의 색상 표현 방식 6.6 디지털TV와 IPTV
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) 사람이 명도신호에는 민감하나 색상신호에는 덜 민감

33 TV의 방송 방식 구분 아날로그 TV의 표준형식 6.6 디지털TV와 IPTV 아날로그 방송, 디지털 방송, 데이터 방송
표준화면 TV(SDTV), 고화질 TV(HDTV) DMB, 인터넷 방송(webTV), 인터넷 TV(IPTV) 아날로그 TV의 표준형식 구분 사용지역 수직 해상도 프레임수 NTSC 한국, 일본, 미국, 동남아 525 30 fps PAL 유럽, 중국, 호주, 중동 625 25 fps SECAM 프랑스, 독일, 러시아, 중동

34 디지털 TV 6.6 디지털TV와 IPTV 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, 데이터 방송 서비스로 발전 미국의 ATSC, 유럽의 DVB, 일본의 ISDB 방식

35 고화질 TV (HDTV: High-Definition TV)
6.6 디지털TV와 IPTV 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 음향까지 제공 가능

36 데이터 방송 6.6 디지털TV와 IPTV Video/Audio 데이터와 함께 멀티미디어 데이터를 전송
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 연동형

37 독립형

38 IPTV(인터넷TV) 6.6 디지털TV와 IPTV IP망을 통하여 방송프로그램을 패킷방식으로 전송하는 디지털TV
폐쇄망인 전용 네트워크(Proprietary Network)을 이용, 보안성 보장 IT산업의 미래를 이끌어 나갈 “Killer Application” IPTV 서비스는 네트워크, 서비스, 콘텐츠를 하나로 묶어야 성공 IPTV 사업자는 소니, 폭스, 디즈니, 워너브라더즈와 같은 대형 엔터테인먼트 기업과의 제휴를 통해 영화, 게임과 같은 콘텐츠 확보 노력 기존의 방송과 통신 간의 경계가 무너짐

39 6.7 비디오 편집 소프트웨어 Windows Movie Maker Adobe Premiere 비디오 파일 포맷

40 Windows Movie Maker 6.7 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

41 Adobe Premiere 특징 주요 기능 6.7 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) 동영상의 연결부분에 다양한 효과 수퍼임포즈(Superimpose) 하나의 영상 위에 또 다른 영상

42 비디오 파일 포맷 6.7 비디오 편집 소프트웨어 AVI : Microsoft MOV : QuickTime Movie (Mac)
MPEG : ISO 표준 ASF(Advanced Systems Format) : Microsoft 스트림 형식 RA/RV(RealAudio/RealVideo) : RealNetworks 스트림 형식 QuickTime Player로 재생되는 MOV 파일

43 멀티미디어과학과 교과목 알고리즘 - 컴파일러입문 - 영상미디어 콘텐츠 6 모바일멀티 미디어콘텐츠 8 졸업 프로젝트 인터넷방송
학기 시스템 및 기본 과목 멀티미디어 요소기술 활용환경 콘텐츠 4 학년 2 1 3 학년 2 학년 1 학년 알고리즘 - 컴파일러입문 - 영상미디어 콘텐츠 6 모바일멀티 미디어콘텐츠 8 졸업 프로젝트 인터넷방송 응용 6 지능형 멀티미디어 - 게임기획및 프로그래밍 10 멀티미디어 네트워크 2 소프트웨어공학 영상처리및 응용 3 가상현실응용 9 콘텐츠기획 및개발 10 데이터베이스 설계 2 컴푸터구조 2, 프로그래밍언어론 컴퓨터그래픽 프로그래밍 3 사운드 프로그래밍 4 사용자 인터 페이스 설계 11 멀티미디어 시스템개론 2 그래픽기초 3 모바일 프로그래밍 8 XML 프로그래밍 7 객체지향 프로그래밍 데이터구조 웹프로그래밍 7 디지털디자인 기초 11 프로그래밍 기초Ⅱ 프로그래밍 기초Ⅰ 멀티미디어의이해 전공필수 전공선택