비디오
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차 례
1. 비디오 개요 2. 비디오의 표현 3. 동영상
4. 파일저장 방식 5. 비디오 스트리밍
6. 비디오 편집 프로그램
1.비디오 개요
• 비디오 개요
• 아날로그 비디오
• 디지털 비디오
• 비디오와 애니메이션
• 디지털 비디오의 활용
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비디오 개요
• 영상(동화상)과 화상의 차이
– 화상: 정지된 이미지화면을 의미
– 영상: 이미지 화상들의 연속적인 집합체
• 가장 크기가 크고 처리하기 어려운 미디어
• 대부분의 영상처리 기술은 화상처리 기술을 기반으로 발전
• 화면에 비디오 자료를 보여주기 위해
– 텔레비전 : 명도(Luminance)와 색상(Chrominance) 사용 – 컴퓨터 : RGB 세 가지색으로 표현
• 프레임(Frame)
– 비디오를 구성하고 있는 이미지 하나
– 비디오의 크기 = (이미지 프레임의 크기) X (초당 프레임 수)
• 컴퓨터나 TV 비디오: 30프레임/초, 영화: 24프레임/초
아날로그 비디오
• 아날로그 비디오
– TV의 등장으로 아날로그 비디오 처리기술의 급속한 발전
– 공중파나 cable등으로 신호 입력 ⇒ RGB모드로 복원 ⇒ TV 출 력
– 외부의 잡음에 취약하고, 자료의 편집이나 수정에 어려움
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디지털 비디오
• 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
– Premiere, Windows Media와 같은 편집기 이용
• 자료의 규모가 방대하여 많은 양의 데이터
– 과거 인터넷 환경에서 비디오 전송시 많은 시간 소요
비디오와 애니메이션
• 애니메이션:
– 인공적으로 혹은 컴퓨터를 이용하여 생성
– 가공적인 물체와 캐릭터와 같은 가공인물에 초점을 맞추고 특징을 강조 하여 만들어서 움직이는 장면으로 구성
– 제작비용이 비디오보다 적게 들어간다.
• 비디오:
– 캠코더로 혹은 비디오카메라로 실세계를 촬영하고 편집하여 결과물을 생성
– 실제 물체를 보여주고 배우가 실제 움직이고 말하는 것을 보여준다.
– 제작비용이 많이 든다.
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디지털 비디오의 활용
출처:멀티미디어 배움터2.0(생능출판사,p194-p195)
2. 비디오의 표현
• 비디오의 신호 표현
• 텔레비전
• 비디오 신호 표시 방식
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비디오 신호 표현
• 컴퓨터
– RGB(Red, Green, Blue)의 세 가지 색 사용
• 텔레비전
– RGB를 사용하는 대신 명도와 색상 신호를 사용
– 방송되는 신호는 이를 하나로 합쳐 composite라는 하나의 신호 사용 – Composite 신호
• 텔레비전과 VCR을 연결하는 데 사용
• 명도와 색상 신호를 하나의 신호로 혼합한 후 다시 이를 분리하면 일부 정보에 손실이 발생
• 이를 최소화하기 위해 명도 신호와 컬러 신호를 분리하여 사용하 는 S-Video 방식이 사용되기도 한다.
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텔레비젼
• 대표적인 동영상 상영 시스템, 화면비율은 4:3
• 주사선(horizontal line)
– 2차원 영상을 주사(scanning)라는 방법을 이용해서 시계열 1차원 정 보로 변환
– 화소(픽셀 )의 집합
– 각 화소의 농담을 전압으로 표시하고 주사의 순서에
따라 전압의 변화로 바꾸어 전송 – 주사선의 수가 많을수록 영상의 정밀도가 향상되어 화면은 선명
텔레비젼
• 주사방식
– 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
텔레비전의 방송 방식
• 구분
– 아날로그 방송, 디지털 방송, 고화질 TV(HDTV), 데이터 방송
• 아날로그 TV의 표준형식
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비디오 신호 표시 방식
• NTSC(National Television Systems Committee)
– 컬러와 흑백을 겸용할 수 있는 양립성 방식– 30 frame/sec의 속도
– 525줄이 하나의 화면 구성
– 화면 종횡비(aspect ratio): 3:4
– 한국, 미국, 일본, 캐나다, 멕시코, 쿠바, 필리핀, 콜롬비아등 사용
• PAL(Phase Alternating Line)
– 유럽방송연맹(EBU)에서 미국의 NTSC 방식에 자극을 받아 개발한 유럽 특유의 방식
– PAL과 SECAM으로 양분
– 전송의 비틀림(distortion)이 없는 송신이 가능하다는 점이 특징 – 새로 컬러방송을 시작하려는 대다수의 나라에서 채용
– 주사선수 625줄, 컬러전용
– 서독, 태국, 싱가포르, 중국, 호주, 뉴질랜드, 덴마크, 영국, 스위스, 오스트리아 등
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비디오 신호 표시 방식
• SECAM(SEquential Coluer Avec Memoire) – 2가지 색도 신호를 연속적으로 보내는 방식 – 특징
• 색상이 안정
• 송신장치나 수상기의 회로가 복잡
• 시청범위가 좁다는 결함
• 흑백텔레비전으로는 전혀 수신되지 않는다는 결점
• 25 frame/sec의 속도로, 625주사선이며, 채택
• 프랑스, 소련, 이란, 이라크, 헝가리, 사우디아라비아, 폴란드, 모 나코, 리비아 등
• NTSC와 PAL, SECAM의 가장 기본적인 차이는 비디오 신호 중 색 성분 의 전송 방법의 차이
디지털 TV
• 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
• 미국의 ATSC, 유럽의 DVB, 일본의 ISDB 방식
디지털 방송의 송수신 개념도
출처:멀티미디어 배움터2.0(생능출판사,p224)
고화질 TV (HDTV: High-Definition TV)
– 1990년대 초 개발, 고화질과 고음질의 요구
• 화면의 크기가 커짐에 따라 주사선의 수가 현행보다 두 배 정도 증 가
• 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
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IPTV(인터넷TV)
– 인터넷TV: IP네트워크를 통하여 방송 프로그램을 Packet 방식으로 나누 어 전송하는 디지털TV
– TPS(Triple Play Service): TV방송 + 인터넷 서비스 + VoIP에 기반한 전 화, 양방항 TV서비스
– 폐쇄망인 전용 네트워크(Proprietary Network)을 이용, 보안성 보장 – IT산업의 미래를 이끌어 나갈 “Killer Application”
IPTV의 Triple-Play 서비스
출처:멀티미디어 배움터2.0(생능출판사,p227)
– IPTV 서비스는 네트워크, 서비스 및 콘텐츠를 하나로 묶어야 성공,
– IPTV 사업자는 소니, 폭스, 디즈니, 워너브라더즈와 같은 대형 엔터테인 먼트 기업과의 제휴를 통해 영화, 게임과 같은 콘텐츠
– 기존의 방송과 통신 간의 경계가 무너짐
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IPTV(인터넷TV)
데이터 방송
• 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
3. 동영상
• 동영상 개요
• 동영상 인코딩
• 원본에 의한 동영상 분류
• 코덱
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동영상(Moving picture) 개요
• 컴퓨터로 움직이는 물체의 영상을 TV 화면처럼 만든 것
• 특수한 하드웨어를 이용하는 멀티미디어의 핵심기술
• PC에서 볼 수 있는 동영상 파일의 확장자는 avi, mpg, asf, mp4 등
동영상 형식 내 용
MPEG 국제 동영상 표준화 그룹(Moving Picture Expert Group)에서 만든 형식으로 압축효율이 좋다.
MOV 애플사에서 만든 동영상 형식으로 QuickTime Movie라고 한다.
RealVideo 프로그레시브(Progressive Networks)사에서 개발한 플러그인으로 동영상을 실시간으로 감상할 수 있다.
Avi 마이크로소프트(Microsoft)사에서 만든 동영상 형식으로 윈도우 프로그램 표준 동영상 형식이다.
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동영상 인코딩(Moving picture)
• 아날로그형태의 영상을 디지털 영상 (MPEG, ASF, RM) 으로 변환해 주 는 과정
• 비디오테이프의 내용을 PC에 저장하는 과정
• 광의
– 각종 영상 장비들의 데이터를 PC에서 재생할 수 있는 동영상 파일로 변환해 주는 과정
– 자신의 사용용도에 맞게 동영상 파일을 재편집하고 다른 형식으로 변환하는 일련의 과정들도 동영상 인코딩에 포함
• TMPGEnc2.5 프로그램
– 동영상 편집이나 추출의 전문 툴 – MPEG 포맷으로 전환
• 압축률이 좋음에도 화질 손상이 적음
• 인터넷 상에 올리거나 온라인으로 서로 주고받는 용도로 사용
UCC(User Created Contents, 이용자 제작 콘텐트)
• 일반인이 휴대전화나 디지털카메라 등을 이용해 직접 제작하고 편집한 사진, 동영상 등의 콘텐트를 의미
• Ucc를 생산할 수 있는 인프라(웹, HTML, 이미지 툴, 디카, 모바일 등)의 발전 및 보급이 확대될 수 있었던 주요한 배경이 됨
• 사용자들은 서비스 제공자인 포털이 제공할 수 없는 생생하고 독특한 콘텐츠를 만들고 커뮤니케이션을 하며 가치를 창출하기 시작
• 아마추어적인 영상과 톡톡 튀는 아이디어가 핵심
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원본에 의한 동영상 분류
• CAM
– 캠코더로 찍은 것
– MPG(해외), ASF(국내) 형태로 배포되지만 용량을 줄이기 위해서 DivX 형태 의 인코딩
• TELESYNC(TS)
– 잡소리 제거
– MPG(VCD 또는 SVCD) 형태로 주로 배포, 용량을 줄이기 위하여 DivX 인코 딩
– 음향은 Line In으로 추출하여 그것을 캠코더 동영상과 합친 형태
• TELECINE(TC)
– 정식으로 DVD가 제작되기 전 극장 필름을 이용하여 추출하는 방식 – 중국에서 많이 나오고 중국어 자막이 딸려 나오는 경우가 많다
– VHSRIP / VHSSCR
• 비디오테이프를 특수한 기계로 동영상 파일로 만든 것
• VHSSCR의 경우는 영화 개봉 전에 극장주에게 제공되는 비디오 테이프를 유출한 것
• TV의 화면비가 4:3이기 때문에 화면 위아래 검은 띠가 있다.
– DVDSCR
• 영화사가 극장주에게 미리 배포하거나 오스카 시상식 등에 출품 을 위해서 영화 평론가들에게 보내지는 DVD 소스로 배포한 것
• 화질은 DVDRIP과 동급
• 16:9의 원본영화가 4:3으로 되어있는 경우도 있다.
– DVDRIP
• 판매용 DVD 또는 판매 직전에 유출된 DVD 소스에서 뽑은 것
• 화질은 최상급
• DivX이라는 것 자체가 손실압축 코덱이라 원본 DVD에 비해서는 떨어진다.
원본에 의한 동영상 분류
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코덱
• 디지털 동영상 데이터를 화질의 손실 없이 압축/복원하는 기술을 말한다.
• 종류
– DivX 코덱
• 지속적인 업데이트 – Xvid
• 완전 프리웨어 – Wmv9
• 가장 최근에 개발된 코덱
• 용량 대 화질비가 뛰어나다
– 위 3개의 동영상 코덱의 실제 성능은 거의 차이가 없다.
코덱
• MPEG1
– VCD 화질 수준
• MPEG2
– DVD/HD급 화질수준 – 용량이 크다.
– 저장매체의 대용량화가 필요
– 문제점은 큰 용량 때문에 네트워크상에서 실시간으로 플레이가 어렵 다
• MPEG4
– MPEG2 를 보완하여 나온 것
– 마이크로소프트에서 개발한 MPEG2와 비교하여 거의 비슷한 수준의 화질에 용량을 대폭 감소
– 복잡한 내부연산이 문제였지만 이는 하드웨어의 발전으로 크게 문제 가 되지 않았다.
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코덱
• DivX
– Digital internet video eXpress의 약자 – MPEG-4 기술
– 마이크로소프트에서 MPEG-4 코덱을 이용한 AVI 인코딩 방해로 해 커들이 이것을 크랙한 DivX라는 것을 출시
– 비디오 코덱
– 오디오는 초기에는 MP3 형태를 사용하다가 OGG, AC3, DTS까지 사 용
– 고화질의 영화 한 편을 CD 1~2장에 담을 수 있는 용량으로 손실 압 축시킨다는 것이 가장 큰 장점
– 유료코덱인 만큼 지속적인 버전업
– 요즈음은 거의 XviD로 나오고 있는 추세이다.
• WMV9
– WMV9이 가장 늦게 나온 코덱으로써 용량 대 화질비가 상당히 뛰어 난 코덱이다.
코덱
• X.264
– 오픈 소스인 H.264 기반의 비디오 코덱 – 인터넷에서는 사용하는 빈도가 무척 높다 – H.264
• 높은 압축효율, 영상의 고품질화, 강력한 에러복원 기능, 높은 네 트워크 이식능력 등의 특징을 가진 비디오 압축 방식
– H.264의 여러 하위코덱들 중의 하나
– H.264 규격을 따르는 X.264코덱을 sysKin이라는 닉네임을 쓰는 개 발자가 일부 수정을 한 코덱이다.
– 특징
• 현존하는 압축코덱 중 최고의 압축률
• 압축률이 높은 가운데도 불구하고 높은 퀼리티의 화질
• 타 코덱으로 2장 분량의 CD로 만든 경우와 이 X.264코덱으로 1 장의 시디분량으로 만든 것이 비슷하다고 할 정도
• 인코팅시의 시간은 기타 코덱의 두 배정도 걸린다.
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동영상 압축
• PDviX
– DivX 또는 XviD 형태로 인코딩한 것
– 손실압축이긴 하지만 별로 큰 손실은 없고, 다만 용량이 훨씬 줄어든 다.
– 한번 보고 지울 캠버전이나 좀 더 부담 없이 받기 위해서 이런 형태로 많이 배포
– 화질은 훨씬 떨어져 VCD 수준이고 저장된 데이터는 MPEG-1 형태
• SVCD
– 대만에서 VCD의 화질과 음질을 개선하기 위해서 새로이 만든 규격 – MPEG-2 형태의 데이터
– DVD가 나오면서 지금은 완전히 사장된 포맷
동영상 압축
• SBC
– Smart Bitrate Control의 줄임말
– DivX 형태가 원래 가변 비트레이트 형태이지만 실제로는 변화량이 별 차이가 없어, 영화의 속도를 분석하여 적절하게 High motion과 Low motion을 섞어 사용하여 깍두기 현상도 없애고 용량도 최대한 효율적으로 사용하는 형태
• VP6
– On2 Corp가 8개월 만에 개발한 영상 압축 기술 – MPEG-2와는 또 다른 형태이다.
– 중국에서 DVD를 대체하기 위해 개발 중인 독자적인 기술 EVD(Enhanced Versatile Disc)에 쓰인 코덱
– 최근에 ACE팀에서 이 코덱으로 동영상을 배포하고 있으나 기존 코덱 과의 별다른 차이는 느끼지 못한다.
4. 파일 저장 방식
• 비디오 개요
• 아날로그 비디오
• 디지털 비디오
• 비디오와 애니메이션
• 디지털 비디오의 활용
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AVI(Audio Video Interleaved)
– MS사가 개발한 소프트웨어
– Windows(OS)상에서 디지털 동영상을 재생하기 위한 파일 형식 – 영상이나 음성 신호, 동기(同期) 등의 제어 신호를 수록
– AVI(Audio Video Interleaved)
• 오디오와 비디오 내용을 번갈아(interleaved) 기록
• 대부분의 CD-ROM 타이틀에서 AVI 파일을 사용
– 웹에서 AVI 포맷을 사용할 때의 단점
• 윈도우 외의 환경에서는 AVI 포맷 파일을 지원하지 않기 때문에 매킨토 시나 SGI, SUN 사용자는 파일을 다른 포맷으로 변환하여 재생해야 한다 는 것이다.
• AVI는 정교한 트랙기반의 다중매체 지원과 퀵타임의 비동기성이 부족
• 파일의 크기도 크며 웹 브라우저에서 보려면 AVI 파일이 모두 로드된 다 음에 재생되므로 홈페이지에 올리기에는 부적합
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MOV
• 퀵타임에서 사용하는 파일 포맷
• AVI와 같이 여러 가지 코덱(codec)을 사용
• 매킨토시와 윈도우 환경 모두에서 사용
• 퀵타임의 장점
– 다른 하드웨어 장치의 도움 없이도 동영상을 잘 볼 수 있다
– 비디오, 오디오 및 실시간 스트리밍을 지원하며 가상현실을 구현할 수 있는 퀵타임VR(Virtual Reality)도 가능하기 때문에 그 확장성이 더 넓다
– Frame by Frame Capture 기능 지원
MOV
– 윈도우 미디어 플레이어를 설치하면 별도의 퀵타임 없이도 MOV 파 일을 재생
– 현재는 3차원의 입체감을 처리할 수 있는 퀵타임의 확장판인 퀵타임 VR이 포함되어 있다.
퀵타임의 초기화면과 파일 재생화면
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MPEG
• ‘Motion Picture Experts Group’의 약자
• MPEG은 비디오와 오디오 인코딩의 표준 개발을 담당하는 소규모그룹을 지칭
• MPEG 표준으로 정해진 복원 알고리즘을 사용하여 비디오를 보여줄 수 있는 파 일 포맷
• AVI나 MOV와 달리 재생에 필요한 규격만이 정해져 있으며 압축 방법은 임의의 방법을 사용하여도 무관
• MPEG은 다음과 같은 압축 포맷과 부가 표준을 만들었다.
• MPEG-1
– 최초의 비디오와 오디오 표준
– VHS 수준의 영상을 CD-ROM에 저장할 목적으로 제정 – MP3 오디오 압축 포맷이 여기에 포함된다.
– 데이터 전송속도는 1.5Mbps 이하 수준
– MPEG-1 파일을 실시간으로 재생하기 위해서는 100MHz 이상의 빠른 펜티엄 CPU를 필요로 하며 MPEG-2의 경우에는 그 이상의 컴퓨팅 능력을 요구한다.
5. 비디오 스트리밍
• 스트리밍(Streaming)의 개념
• 비디오 스트리밍 소프트웨어
• 멀티미디어이 동기화
• 스트리밍 미디어 기술의 적용
스트리밍(streaming)의 개념
• 사운드 또는 비디오의 전송
– 스트리밍이란 데이터를 수신하는 즉시 출력장치에 표시함으로써 송수 신자 간의 정보 전달시간 지연을 줄이는 기법
– Web상에서 비디오/오디오 파일 전송과 실행을 병행 – 파일 중 일정량의 데이터를 수신하면 바로 실행
– 인터넷 방송이 가능해 짐
스트리밍에 의한 이미지 전송의 예 39
출처:멀티미디어배움터2.0(생능출판사,p215)
스트리밍 소프트웨어
• RealNetwork 사의 RealOne Player : Real Audio, Real Movie
• Microsoft의 Windows Media Player : ASF, WMF
• VDOLive, ViVoActive, TrueStream 등
시간적 동기화와 공간적 동기화
• 시간적 동기화 (Temporal Synchronization)
– 미디어간의 수행 순서의 동기화
– 최대 지연시간이란 미디어간의 재생 시작시간의 최대 허용지연(Delay) 시간을 의미, 최대 지터(Jitter)시간
• 데이터의 공간적 동기화 (Spatial Synchronization)
– 각 미디어의 공간적인 배치 방식(Layout)
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스트리밍 미디어 기술의 적용
• 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 Packet형태의 미디어 스트림 – 예) 도로정보, 실시간 스포츠 중계, 콘서트 방송, 화상회의 등
42 온디멘드 스트리밍과 실시간 스트리밍(좌), 온디맨드 스트리밍 방식의 비디오 활용 예(우)
6. 비디오 편집 소프트웨어
• Windows Movie Maker
• Adobe Premiere
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Windows Media Player
• MS 윈도우즈에 기본 보조프로그램으로 포함된 멀티미디어 재생기
• 모든 종류의 미디어 파일의 재생을 가능
• 이전 윈도우즈에서의 비디오-포-윈도우가 윈도우 미디어 플레이어로 통 합
윈도우즈 미디어 플레이어의 초기화면 예
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프리미어(Premiere)
• PC상에서 화면을 원하는 방식으로 전환
• 자막을 넣을 수도 있고 연속 정지 이미지에서 무비를 만들거나 제작물에 특수 효과를 추가하는 강력한 편집 능력을 가진 편집 소프트웨어
• 매킨토시용 프리미어의 장점을 그대로 끌어온 것과 같은 다양한 트랜지 션과 이미지 효과를 가미하는 필터 기능도 주목
•
프리미어(Premiere) 초기화면과 작업과정의 예
