동영상 출력 방식
▣ 비월 주사 방식(Interlace scanning)
• 홀수/짝수 가로줄로 번갈아 표시하는 영상 표시 방식
• NTSC(National Television System(s) Committee)
- 525 라인, 60 Hz/sec, 29.97 fps: 홀수 필드 우선 (한국/일본/북중미 사용)
• PAL(Phase-Alternating Line, Phase Alternation by Line) - 625 라인, 50 Hz/sec, 25fps : 짝수 필드 우선 (유럽 사용)
• SECAM(Séquentiel couleur avec mémoire, sequential color with memory) - 625/819 라인, 25 fps (프랑스에서 시작한 첫 번째 유럽 컬러 TV 표준)
▣ 순차 주사 방식(Progressive scanning)
• 화면에 표시할 내용을 처음부터 끝까지 순서대로 표시
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 출력
▣ 화면비(가로세로비)
• 영상 화면과 영상 이미지 요소의 크기
▣ frame rate(fps: frame per second)
• 움직이는 프레임을 자연스럽게 인식 하려면 적어도 초당 15fps 필요
• NTSC: 29.97 fps, PAL과 SECAM: 25 fps, 영화: 24 fps
전통적 TV 4:3 또는 1.33:1 고선명 TV 16:9
35mm film 2.37:1
III. 컴퓨터 동영상 파일
화면 해상도
▣ 영상 이미지 크기
• 디지털 영상 또는 아날로그 비디오의 해상도: 세로줄에서 화소로 측정
(i: interlaced, p: progressive)
SDTV 해상도
• NTSC: 720/704/640×480i 30 fps
• PAL/SECAM: 768/720×576i 25 fps
HDTV 해상도 • 1920×1080p 24/25/30/60 fps 아날로그
해상도
486 NTSC/576 PAL
• VCR 화질 : 스캔라인 당 400 화소
• DVD 화질 : 스캔라인 당 720 화소
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 파일의 종류
▣ AVI(Audio Video Interleave) Format (.avi)
• MS window의 표준 동영상 파일 포맷: 오디오와 비디오 파일이 순차적
• 용량이 크지만, 상대적으로 뛰어난 화질
• divx/xvid 등의 코덱 설치
▣ Active Streaming Format (.asf)
• MS의 디지털 사운드와 영상을 담는 포맷 : Windows Media Player로 재생
• Streaming 방식으로 음성, 영상, 애니메이션들을 실시간 재생
• 동기화된 다중 미디어 데이터를 저장
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 파일의 종류
▣ Quicktime Format (.mov)
• Apple에서 개발된 매킨토시 환경의 동영상 표준 파일 포맷
• 컨테이너 포맷: 여러 개의 트랙에 비디오, 오디오 ,텍스트 또는 effects 포함
• Mac 또는 윈도우 Platforms에 Quicktime Player로 재생
▣ Windows Media Video Format (.wmv)
• MS의 동영상 파일 포맷
• 저용량 영상 : 고압축 인터넷 환경에 적합하게 설계
• Streaming 방식으로 음성, 영상, 애니메이션들을 실시간 재생
• ASF(Advanced Systems Format) 기반의 파일 포맷
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 파일의 종류
▣ 3GP File Extension (.3gp)
• 3G 모바일 플랫폼 환경의 멀티미디어 파일 포맷(2G/4G 환경에서도 재생 가능)
▣ webM
• web 환경에 적합: 노트북 ,저전력 컴퓨터 등의 디바이스에서 재생 가능
• 오픈 소스 및 로얄티 없는 미디어 파일 포맷
• 비디오 코덱 : VP8(google에서 지원) / 음성코덱: Vorbis
• 단순한 파일 포맷 및 인코딩 과정, 고품질의 실시간 비디오 딜리버리
▣ DVD Video Object(.vob)
• DVD에 기록된 동영상 데이터 형식
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 압축
▣ 영상 압축 기술 요소
• 공간적 중복의 제거
• 시간적 중복의 제거 : “전 화면과 변화가 없다”, “전 화면 중 이동량(x,y)은 xx이다.”
• 통계 중복의 제거: 부호의 발생 확률 편중에 따른 압축
▣ 압축의 3 주요 parameter
화질 • Lossless compression: 신장된 영상이 원영상과 정확히 동일
• Lossy compression: 신장된 영상이 원영상과 동일하지 않음 속도 • 정지영상 : 압축속도가 신장속도에 비해 덜 중요.
• 동영상 : 실시간으로 캡춰하기 위해 고속의 압축이 필요.
HW 및 SW • SW 구현 시 속도 문제: 속도 증가를 위해 특별 HW 필요
• 가속기 : 특수목적 H/W(JPEG Chip), 일반목적 H/W(DSP Chip)
III. 컴퓨터 동영상 파일
▣ 단순기법 (Simple compression techniques)
• Truncation: 각 픽셀의 하위 bit를 제거하여 데이터 압축
- 예) R:G:B=8:8:8(24bpp)을 R:G:B=5:5:5+1(flag bit) (16bpp)로 압축
• CLUT(Color Lookup Table): 비트맵에 있는 픽셀 값이 칼라테이블(팔레트)의 인덱 스를 나타냄
- 예) 24bpp(16 million colors)를 8bpp(256 colors)로 표현
동영상 압축 기법
동영상 압축 기법
변환기법 (transfor
mation)
DCT(Discrete Cosine Transform):
• 2차원 행렬로 정의된 영상데이터를 공간 영역(spatial domain)에서 주파 수 영역(frequency domain)으로 변환
• 낮은 전송 속도에서 좋은 영상 재현: JPEG, MPEG, H.261 등의 부호화
• 실시간 처리 어려움
예측기법 (predicti
on)
• 이전 정보를 기반으로 다음 정보를 예측하고 예측 값과 원래 값 사이의 오차를 보정 정보를 이용하여 보정
• DPCM(differential pulse code modulation): 근접한 픽셀들의 값을 비교 하여 그 차이만을 전송
• ADPCM(Adaptive DPCM) : 값의 차이를 나타내는 비트의 수를 적절하 게 변화
▣ 손실 압축
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 압축 기법
양자화 (quantiz
ation)
• 미리 정의된 정보(양자: quantum)들로 데이터를 부호화
• 스칼라 양자화: 정확하게 부호화할 수 없는 경우, 가장 비슷하게 복원 할 부호 생성
• 벡터 양자화: 입력된 데이터를 벡터로 분할한 후 벡터들을 미리 정의 되어 있는 벡터 양자들을 이용하여 부호화
▣ 손실 압축
4의 배수로 양자화한 데이터
200 115 49 70 81 83 88 75 50 29 12 17 20 21 22 19
양자화 전의 데이터
4를 양자로 이용하여 4의 배수로 양자화
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 압축 기법
Run-Length 부호화
• 반복되어 나타나는 블록(run) 정보들을 반복 횟수(length)로 표현 AAAABBBBBCCCCCCCCDEEEE 4A5B8C1D4E
(압축률 = 22/10 = 2.2) 22 byte 10 byte Huffman
부호화
• 단위 정보 표현 비트 수를 단위 정보의 출현 빈도 기반으로 할당
• 빈도가 높은 정보-> 적은 비트 수, 빈도가 낮은 정보->많은 비트 수로 표현
Lempel-Ziv 부호화
• 텍스트 데이터에서 단위 정보를 한 개의 글자 대신 한 개의 어구로 설정
• 동일 어구가 반복할 경우 맨 처음 어구가 나타난 문서상 위치 정보를 이용 하여 그 이후에 나타난 어구들을 부호화
▣ 무손실 압축
III. 컴퓨터 동영상 파일
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 코덱-MPEG
▣ MPEG
MPEG-1 (ISO 11172)
CD 등의 디지털 저장매체 VHS 수준의 동영상/음향을 최대 1.5Mbps로 압축 저장
MPEG-2 (ISO 13818)
디지털 TV, 대화형 TV, DVD
디지털 방송을 위한 고화질/음질의 동영 상 데이터를 3Mbps 고속 전달
MPEG-4 무선망에서 멀티미디어 통신, 화상회의, 방송, 영 화, 교육, 오락, 원격감시
멀티미디어 통신을 전제로 낮은 전송률 로 동화상 전송(64kb, 19kb/sec의 저속 전송)
MP3: MPEG-1의 오디오 코덱부분 MPEG-3 : MPEG2에 포함
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 코덱-MPEG
▣ MP4 Format (.mp4)
• MPEG(Moving Picture Experts Group)-4 (ISO/IEC 14496-14:2003)
• Media Container 표준 포맷 : 방송/멀티미디어의 표준 영상압축 규격
• 디지털 비디오/오디오 스트림 저장,
• PC 및 스마트 폰 등 다양한 디바이스에서 재생 가능
동영상 표준 Codec (ITU-T의 H 시리즈)
H.261 H.320에서 표준 영상전송규정 전송속도 p*64kbps (p=1~30), 영상 비트율 40kbps~2Mbps H.263 H.323 환경에서 선택적인 영상
Codec
데이터 전송 속도 V.34 ahepa 28.8kbps 이하
H.264 (MPEG-4 AVC) 고화질 동영상을 높은 압축률로 저장/
재생
III. 컴퓨터 동영상 파일
동영상 코덱-MPEG
▣ Divx(Digital Video Express) for Mpeg4
• DIVX 개발: MPEG-4 기반의 영상 코덱
• 상용 SW: DVD 대여 전용 포맷-최초 플레이 후 48시간 동안만 컨텐츠 재생
• 고품질 및 작은 용량(원본의 15%까지 압축)
• MS와 Mac OS만 지원
▣ Xvid
• MPEG-4 표준을 따르는 영상 코덱
• Divx가 상용 변환에 대응하여 만든 Free/Open Source 코덱
• 다양한 플랫폼과 OS에서 사용
III. 컴퓨터 동영상 파일
▣ RLE (Run Lengh Encoded)
• 영상의 수평층(Horizontal Band)에서 유사한 색상의 길이와 깊이로 압축
• 2차원 애니메이션 제작에 효과적
• 일반 비디오에 사용할 수 없음, 압축 효율성 떨어짐, 8bit 이상 영상은 압축 불가
동영상 코덱
▣ Microsoft Video
• 8bit, 16bit, 24bit의 영상까지 압축 가능
• 고품질 및 압축률: 압축률을 너무 높이면 이미지가 끊어지고 파일의 용량도 커짐
▣ Intel Indeo
• Intel에서 개발 : 빠른 압축 속도
• Window/Mac 모두 사용
• 16bit color에 적합
III. 컴퓨터 동영상 파일
▣ Cinepak
• 래디우스(Radius)에서 개발: 15 FPS의 CD타이틀에 사용
• 압축 시간이 오래 걸리나 가장 높은 압축률과 높은 품질, 적은 용량
• 영상 재생 시 다른 코덱에 비해 빠르게 압축 해제: Asymetrical 알고리즘
동영상 코덱
비디오포맷 압축시간 용량 픽셀 실행
DVD MPEG2 - 52M 720*480
Divx MPEG4 LOW-MOTION 10분 11.5M 480*288 indeo indeo 50분 28M 480*288 cinepak cinepak 43분 28.4M 480*288