66 장 비디오 장 비디오

(1)

6 6 장 비디오 장 비디오

멀티미디어의 이해

임순범

(2)

6.1 비디오의 개요

 아날로그 비디오와 디지털 비디오

 비디오와 애니메이션의 차이

 비디오의 활용

미국에서 구입한 비디오나 DVD 를 한국에서는 때문에 .

(3)

개요

 영상 ( 동화상 ) 과 화상의 차이

 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 30 프레임 , 영화는 초당 24 프레임이 필요

6.1 비디오의 개요

(4)

아날로그 비디오와 디지털 비디오

 아날로그 비디오



TV 의 등장으로 아날로그 비디오 처리기술의 급속한 발전



공중파나 cable 등으로 신호 입력 ⇒ RGB 모드로 복원 ⇒ TV 출 력



외부의 잡음에 취약하고 , 자료의 편집이나 수정에 어려움

(5)

 디지털 비디오



비디오 보드가 입력 데이터를 처리하여 모니터 신호로 변환 / 출력

 비디오 편집 소프트웨어를 이용하여 생성된 디지털 비디오 자료

 비디오 카메라 , VTR, TV 등 외부 장치로부터 입력되는 비디오 신호



잡음이 적고 자료의 편집 및 수정이 용이



자료의 규모가 방대하여 많은 양의 데이터

(6)

비디오와 애니메이션의 비교



비디오 : 실세계를 촬영한 결과



애니메이션 : 컴퓨터를 이용하여 일련의 장면을 인공적으로 생성 6.1 비디오의 개요

(7)

디지털 비디오의 활용



다양한 활용 사례

 웹페이지에서 디지털 비디오 방송 ( 웹 TV)

 UCC(User Created Content) 또는 UGC

- YouTube, PandoraTV 에 올려 다른 사람과 공유

 VOD(Video on Demand)

 화상회의 (Video Conferencing)

(8)



모바일 환경에서 비디오의 활용

 무선인터넷 기술의 발전 : iPhone, 스마트폰의 확산

 브로드캐스트 방식의 DMB 방송



IPTV 의 활성화

 방송과 통신의 구분이 없어짐

(9)

6.2 비디오 처리 하드웨어

 비디오 보드

 비디오 저장장치

(10)

비디오 보드

 비디오 보드

 PC 에서 비디오 영상을 처리하여 모니터 화면에 출력

 비디오 오버레이 (Video Overlay) 보드

 영상중첩 기술을 이용하여 컴퓨터 내부의 정보와 외부에서 유입되는 영상정 보를 합성하여 모니터에 표현 .

6.2 비디오 처리 하드웨어

(11)



TV 수신카드

 한 화면에서 TV 를 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



CD

 1981, Philips 사 / Sony 사 오디오 CD 개발 (650~700MB)

 CD-ROM(1985 년 ), CD-R(1988 년 ), CD-RW(1997 년 )



DVD (“Digital Versatile Disk”)

 1993 년 대용량 데이터 저장장치로 개발 (4.7~8.5GB)

 MPEG-2 기술 이용 , Full Screen/Full Motion 지원



고화질 광디스크 (HD Optical Disk)

 2006 년 HDTV 수준의 고화질 비디오 저장장치로 개발

 Blu-ray 방식이 HD DVD 방식보다 널리 사용

 Blu-ray 는 최대 해상도 1920x1080, 용량 25GB~50GB

(13)

 디스크 어레이 (Disk Array) 장치



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 )

TV 에서 기상캐스터는

때문에 을 안입는다 . TV 에서 기상캐스터는

때문에 을 안입는다 .

(15)

 디지털 영상합성 - 크로마키 합성



키 화상 : blue screen 배경

 영상 특수효과



기하적 변형

6.3 디지털 영상처리

(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)



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 ~ 40:1 의 높은 압축 율

6.4 비디오의 압축 / 복원

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비디오의 압축기술

 압축 대상



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

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비디오 / 영상 압축 형식 ( 세부내용 생략 )

 Intel DVI(Digital Video Interactive)



RCA/GE 사가 디지털 TV 목표로 개발 , 그 후 IBM/Intel 사가 표준 화



많은 양의 비디오 및 오디오 정보를 CD 에 저장

 JPEG



정지영상 압축전송기술의 국제표준



1982 년 개발 , 1992 년 ISO 국제표준 인정



Motion JPEG: 각 프레임을 독립적으로 압축 , 보안 / 영상 압축용

 MPEG

(20)

 MPEG(Moving Picture Experts Group)



1988 년 동영상 표준 코드 방식을 위해 출범 : ISO/IEC JTC1/SC29

 Movie( 또는 비디오 전화 ) 와 CD 수준의 사운드 표현이 목적



압축기법

 시간적 중복과 공간적 중복을 제거

 화면을 I Picture, P Picture, B Picture 로 구분하여 부호화



I(Intra coded), P(Predictive coded), B(Bidirectional predictive coded)

(21)

MPEG-1

TV 수준 영상과 CD 수준의 스테레오 음향을 CD-ROM 에 저장 (1993 년 )

MPEG-2

^디지털 TV 와 DVD 수준의 영상을 목적 (1995 년 )

MPEG-4

낮은 전송률에서의 비디오 전송을 목표 (1998 년 ) - 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)

 MPEG-4



객체기반 부호화



장면그래프 (Scene Graph) 표현

(23)

코덱 (CODEC)

 코덱 (CODEC)



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-4 를 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



스트리밍이란 데이터를 수신하는 즉시 출력장치에 표시함으로써 송 수신자 간의 정보 전달시간 지연을 줄이는 기법

6.5 비디오 스트리밍

(26)

스트리밍 소프트웨어

 스트리밍



Web 상에서 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



Microsoft 의 Windows Media Player : ASF, WMF



VDOLive, ViVoActive, TrueStream 등

(27)

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



W3C 에서 멀티미디어 프리젠테이션 표준 SMIL 제정 (XML 기반 )



비디오 , 사운드 , 정지화상 등의 각 미디어 요소들간의 상호작용

 즉 , 공간적 배치와 시간적 배치를 표현

 SMIL 예

<smil>

<body>

<par>

</par>

</body>

</smil>

(29)

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 패킷 형태의 미디어 스트림으로 전송

 예 ) 도로여건 정보 전송 , 실시간 스포츠 중계 , 콘서트 방송 , 화상회의

(30)

6.6 디지털 TV 와 IPTV

 TV 의 기본 개념

 TV 의 방송 방식

 IPTV

< 국내에서 시험방송 시범서비스 일지 >

• 2002 년 월드컵때 시험방송 실시

< 국내에서 시험방송 시범서비스 일지 >

(31)

(32)

TV 의 기본 개념

 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: RGB 의 3 원색에서 명도를 제외한 나머지를 표현하는

두 개의 색상신호 (Chrominance)



사람이 명도신호에는 민감하나 색상신호에는 덜 민감

6.6 디지털 TV 와 IPTV

(33)

TV 의 방송 방식

 구분



아날로그 방송 , 디지털 방송 , 데이터 방송



표준화면 TV(SDTV), 고화질 TV(HDTV)



DMB, 인터넷 방송 (webTV), 인터넷 TV(IPTV)

 아날로그 TV 의 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 , 중

동

625 25 fps

(34)

 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 , 데이터 방송 서비스로 발전



미국의 ATSC, 유럽의 DVB, 일본의 ISDB 방식

(35)

 고화질 TV (HDTV: High-Definition TV)



1990 년대 초 개발 , 고화질과 고음질의 요구

 화면의 크기가 커짐에 따라 주사선의 수가 현행보다 두 배 정도 증가

 화면의 가로세로비가 현행 TV 의 4:3 에서 16:9 로 변환



MPEG-2 압축표준 적용

 화상은 35mm 영화를 목표

 사운드는 CD 수준의 5.1 채널 돌비 서라운드 음향까지 제공 가능

(36)

 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

(37)



독립형

(38)

IPTV( 인터넷 TV)



IP 망을 통하여 방송프로그램을 패킷방식으로 전송하는 디지털 TV

 폐쇄망인 전용 네트워크 (Proprietary Network) 을 이용 , 보안성 보장



IT 산업의 미래를 이끌어 나갈 “ Killer Application”



IPTV 서비스는 네트워크 , 서비스 , 콘텐츠를 하나로 묶어야 성공

 IPTV 사업자는 소니 , 폭스 , 디즈니 , 워너브라더즈와 같은 대형 엔터테 인먼트 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



Windows XP 에서 본격적으로 제공하기 시작



전문 편집도구는 아니나 아주 쉽게 비디오를 제작하고 편집할 수 있는 도구를 포함하고 있음



기존 이미지 파일과 오디오 파일을 이용하여 슬라이드 형태의 동영상 을 만들 수 있음

6.7 비디오 편집 소프트웨어

(41)

Adobe Premiere

 특징

 PC 용 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

 70 여 가지의 필터링 효과 제공

 화면전환 (Transition)

 동영상의 연결부분에 다양한 효과

 수퍼임포즈 (Superimpose)

(42)

비디오 파일 포맷

 AVI : Microsoft

 MOV : QuickTime Movie (Mac)

 MPEG : ISO 표준

 ASF(Advanced Systems Format) : Microsoft 스트림 형식

 RA/RV(RealAudio/RealVideo) : RealNetworks 스트림 형식

QuickTime Player 로 재생되는 MOV 파일

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멀티미디어과학과 교과목

학

기 시스템 및 기본 과목 멀티미디어 요소기술 활용환경 콘텐츠

4 학 년

2

1

3 학 년

2

1

2 학 년

2

1

1 학 년

2

1

멀티미디어 네 트워크 2

멀티미디어 시스템개론 2

컴퓨터그래픽 프로그래밍 3 알고리즘-

인터넷방송 응용 6

웹프로그래밍 7 모바일

프로그래밍 8

가상현실응용 9

사용자 인터 페이스 설계 1

1 영상처리및

응용 3 사운드 프로그래밍 4 영상미디어

콘텐츠 6

XML 프로그래밍 7 모바일멀티 미디어콘텐츠 8

프로그래밍

게임기획및 프로그래밍 10

그래픽기초 3

지능형 멀티미디어 -

객체지향 프로그래밍 0

프로그래밍 기초Ⅱ 0

데이터구조 0

디지털디자인 기초 11 콘텐츠기획

및개발 10

멀티미디어의 컴파일러입문

-

소프트웨어공학 0

컴푸터구조 2, 프로그래밍언어론 0

졸업 프로 젝트

데이터베이스

설계 2