비디오

비디오 비디오의 발달은 활동사진인 영화의 발달로부터 보겠다. 따라서 비디오의 압축 및 전송의 기술은 물론이고 편집을 할 수 있는 툴까지 컴퓨터의 몫이 되었다.

비디오의 기본 • 이미지 획득 장치는 카메라를 통해 2차원의 전기적 이미지를 형성시키고 디지타이저를 이용하여 이 아날로그 이미지 신호를 디지털 이미지 데이터로 변환하여 컴퓨터로 전달 • 아날로그 이미지를 디지털 데이터로 변환시키는 과정에서 분해능은 화질을 좌우하는 중요한 요소로 작용 • 카메라의 흔들림, 조명의 상태, 초점의 이동, 상의 흐름, 잡음의 첨가 등 여러 가지 원인에 의하여 이미지가 변형

비디오 처리 • 이미지를 강조하는 목적은 입력 이미지를 원래의 이미지보다 좋은 이미지로 처리하기 위한 것으로 이미지의 특징이 되는 부분을 강조하거나 약화시키는 방법 • 구체적인 방법으로는 크게 주파수 영역 해석법과 공간 영역 해석법 • 주파수 영역 해석법은 2차원의 디지털화 된 입력 이미지를 FFT알고리즘을 적용하여 주파수 영역으로 변화시킨 후, 특정 주파수 성분만을 필터링하여 강조하는 방법 • 공간 영역 해석법은 이미지 공간내의 각 요소 데이터를 그대로 이용하여 특정 부분을 강조하는 방법으로 미디안 필터링이나 히스토그램방법 등을 이용 • 이미지 복원은 오염원에 의한 문제를 최소화하기 위한 기술

비디오 처리 • 사진 이미지가 아닌 동영상의 경우에는 시간의 변화에 따라 이미지가 변화하므로 정지 이미지의 처리 시에는 고려되지 않았던 문제들이 발생 • 정지 이미지들을 연속적으로 시간적인 제약에 맞게 상영해야 하기 때문* 연속적으로 정지 이미지가 재생 될 때 하나 하나의 정지 이미지를 프레임이라고 하며, 동영상 상영 시스템에 있어 가장 중요한 요소 중의 하나가 대역폭임 • 대역폭이란 단위 시간당 데이터의 전송, 처리 능력을 말한다. 대역폭은 단위 시간당 프레임 수와 프레임의 이미지 해상도 그리고 픽셀당 비트 수의 곱으로 표시되며, 이 값이 큰 시스템일수록 양질의 동영상을 재생할 수 있는 시스템 • 24비트 트루컬러이고 640×480 해상도인 이미지를 초당 30프레임 속도로 재생할 때의 대역폭을 계산하면 (640×480×24×30)/8, 즉, 대략 27 Mbytes/sec 이 됨

텔레비젼 • 텔레비젼은 컴퓨터를 사용하여 동영상을 상영하기 오래 전부터 사용되었던 대표적인 동영상 상영 시스템이며 화면비는 4:3 임 • 1950년대부터 시작된 텔레비젼의 역사는 전통적인 흑백, 컬러 텔레비젼에서 시작하여 고화질 텔레비젼의 방식과 다양한 표준들이 있음 • 텔레비전에서는 2차원 영상을 주사(Scanning)라는 방법을 이용해서 시계열 1차원 정보로 변환하며, 이 주사에 의해서 만들어지는 선을 주사선(Horizontal Line)이라고 함 • 주사선의 폭을 한 변으로 하는 정방형으로 분해한 점을 화소 혹은 픽셀이라고 한다. 다시 말하자면 화소의 집합이 주사선이고, 주사선의 집합이 화면이라 함

텔레비젼 • 텔레비전에서는 각 화소의 농담을 전압으로 표시하고 주사의 순서에 따라 전압의 변화로 바꾸어 전송 • 주사선의 수가 많을수록 영상의 정밀도가 향상되어 화면은 선명해 짐 • 1초 사이에 전송되는 영상의 수가 많을수록 움직임은 부드럽게 되고 화면의 플리커(Flicker)를 제거 • 주사선이 오른쪽에서 아래쪽으로 되돌아가는 시간 그리고 맨 아래에서 맨 위로 되돌아가는 시간을 귀선시간 • 그림 8.1의 주사는 순차주사라고 부르며 텔레비전 주사의 가장 기본적인 방법을 나타냄

텔레비젼 순차주사

텔레비젼 • 1) NTSC • 미국에서 컬러와 흑백을 겸용할 수 있는 양립성방식이 개발되어 가장 널리 사용되고 있는 NTSC방식은 색상 반송파가 약 4.429 MHz 혹은 3.57 MHz를 사용하며, 휘도는 4.2 MHz가 사용되고 두 색상차 성분에 각기 1.5 MHz가 사용 • 30 frame/sec의 속도를 사용하는 방식으로 525 줄을 하나의 화면으로 구성되며, 화면의 종횡비(Aspect Ratio) 3:4 를 채택 • 한국, 미국, 일본, 캐나다, 멕시코, 쿠바, 필리핀, 콜롬비아, 칠레 등의 나라에서 채택

텔레비젼 • 2) PAL • PAL방식은 유럽방송연맹에서 미국의 NTSC방식에 자극을 받아 유럽특유의 방식 • PAL과 SECAM으로 양분 • 주사선이 625선으로 컬러전용이며, 일부 남미국가에서는 NTSC의 주사선 525선 60프레임의 흑백방식에다 PAL 방식의 신호를 이용한 PAL-M방식을 사용 • 이 방식을 채택하고 있는 나라는 서독, 태국, 싱가폴, 중국, 호주, 뉴질랜드, 덴마크, 영국, 스위스, 오스트리아, 시리아, 쿠웨이트, 벨기에, 브라질, 아르헨티나 등

텔레비젼 • 3) SECAM • SECAM방식의 특징은 2가지 색도신호를 NTSC 및 PAL방식의 경우와 같이 동시에 보내지 않고 연속적으로 보냄 • 프랑스에서 개발되었으나 이를 채택한 나라는 프랑스 언어권 국가와 국제방송기구(OIRT)로 불리는 동구권국가에 한정 • 색상이 안정되어 있으나 송신장치나 수상기의 회로가 복잡하고 시청범위가 좁다는 결함이 있으며 흑백 텔레비젼으로는 전혀 수신되지 않는다는 결점 • SECAM방식 역시 PAL방식과 같이 25 frame/sec의 속도로, 625주사선으로 채택하고 있는 나라는 프랑스, 소련, 이란, 이라크, 헝가리, 사우디아라비아, 폴란드, 모나코, 리비아 등

텔레비젼 • NTSC 와 PAL, SECAM의 가장 기본적인 차이는 비디오신호 중 색성분의 전송방법의 차이 • PAL, SECAM은 천연색필름으로 사진을 찍어 천연색 인화지로 인쇄하는 방식이고, NTSC는 흑백필름으로 사진을 찍어 인화한 후 색을 덧칠하는 방식 • NTSC는 색성분과 화면을 구성하는 휘도성분이 분리되어 전송되는데 비해 PAL, SECAM은 두 성분을 복합하여 송신

텔레비젼 • 4) HDTV • 고화질 텔레비전(HDTV)이 있는데, 이는 기존 일반 텔레비젼의 수직/ 수평 해상도를 증가시킨 텔레비젼 방식 • 미국에서 채택하고 있는 HDTV는 NTSC와의 호환성을 지향하며 59.94Hz의 프레임 속도와 16:9의 화면 비율 그리고 1125줄의 화면을 사용하며, 수직 주파수는 60Hz이며, 수평 주파수는 33.75kHz(=1125×30Hz) • 유럽에서 개발되는 HDTV는 PAL과의 호환성을 지향 • 일본에서는 자체의 HDTV방식을 개발하였고, 현재 고화질 텔레비젼 서비스를 제공

텔레비전 시스템의 송신 측 구성

텔레비전 시스템의 수신 측 구성

NTSC TV 시스템의 신호 주파수 대역

비디오의 표현 • 컴퓨터의 비디오 신호는 RGB의 세 가지 색을 각각 표현하는 방식을 사용 • 텔레비젼은 RGB를 사용하는 대신 명도와 색상 신호를 사용하며 방송되는 신호는 이를 하나로 합쳐 콤포지트라는 하나의 신호로 송신 • 명도와 색상 신호를 하나의 신호로 혼합한 후 다시 이를 분리하면 일부 정보에 손실이 있으므로 이를 최소화하기 위해 명도 신호와 컬러 신호를 분리하여 사용하는 S-Video 방식이 사용되기도 함 • 디지털 텔레비젼 방식의 표준으로 등장하고 있는 CCIR601 방식에서는 명도값 Y와 컬러값 Cr과 Cb의 표현에 4:2:2 비율을 사용

비디오와 애니메이션의 차이 • 비디오는 캠코더로 혹은 비디오 카메라로 실세계를 촬영하고 편집하여 결과물을 생성하는데 반하여 애니메이션은 인공적으로 혹은 컴퓨터를 이용하여 생성한다는 차이점이 있음 • 비디오에는 실물체를 보여주고 배우가 실제 움직이고 말하는 것을 보여주나 애니메이션에서는 가공적인 물체와 캐릭터와 같은 가공인물을 만들어서 움직이는 장면으로 구성

파일 저장 방식 • AVI • 비디오-포-윈도우(video for window)에서 처음 사용된 포맷으로 AVI(Audio Video Interleaved) 라는 명칭을 오디오와 비디오 내용을 번갈아(interleaved) 기록한다는 데서 연유 • 디렉트 쇼에서는 AVI 파일을 그래도 수용하고 있으나 추가적으로 비디오 스트림포맷을 추가하으며, 대부분의 CD-ROM 타이틀은 AVI 파일을 사용

AVI • AVI는 정교한 트랙 기반의 다중 매체 지원과 퀵타임의 비동기성이 부족하고 거기에다 파일의 사이즈도 크며 웹 브라우저에서 보려면 AVI 파일이 모두 로드 된 다음에 재생되므로 홈페이지에 올리기에는 부적합 • 스트리밍 비디오 포맷은 AVI 파일 포맷처럼 내용을 보기 전에 파일을 완전히 다운로드할 때까지 기다릴 필요가 없고, 다운로드 동시에 동영상이 재생 • 웹 기반의 스트리밍 비디오 제품에는 VDOLive와 VIVOACTIVE, RealVideo가 널리 사용

AVI AVI 파일 정보

AVI AVI 파일 재생

MOV • 퀵 타임은 애플사가 개발한 매킨토시/윈도우용 멀티미디어 시스템 확장 파일 • *.mov는 퀵 타임에서 사용하는 파일 포맷으로 AVI와 같이 코덱(codec)을 사용 • 매킨토시와 윈도우 환경 모두에서 사용할 수 있다는 장점 • 매킨토시와 PC에서 동시에 사용하고자 하는 CD-ROM 타이틀에서는 퀵 타임의 MOV 방식을 주로 사용

MOV • 장점은 특별한 다른 하드웨어 장치의 도움 없이도 동영상을 잘 볼 수 있음 • Frame by Frame Capture 기능이 지원 • 윈도우에서는 윈도우용 퀵 타임을 설치해야만 MOV 파일을 볼 수 있는데, 미디어 플레이어를 설치하면 별도의 퀵 타임 없이도 MOV 파일을 재생가능 • 현재는 3차원의 입체감을 처리할 수 있는 퀵타임의 확장판인 퀵타임 VR이 포함

MPEG • MPEG은 'Motion Picture Experts Group'의 약자로, *.mpg의 확장자를 사용 • MPEG 표준으로 정해진 복원 알고리즘을 사용하여 비디오를 보여 줄 수 있는 파일 포맷 • AVI 나 MOV와 달리 재생에 필요한 규격만이 정해져 있으며 압축 방법은 임의의 방법을 사용하여도 무관

MPEG • MPEG-1 파일을 실시간에 재생하기 위해서는 100MHz 이상의 빠른 펜티엄 CPU를 필요로 하며 MPEG-2 의 경우에는 그 이상의 컴퓨팅 능력을 요구 • MPEG 방식의 파일은 플랫폼과 무관하게 사용되며 특히 Direct Show에서 이를 지원하고 있어 앞으로 미디어를 사용하는 응용에서 가장 널리 사용이 가능 • MPEG 파일을 보기 위한 프로그램도 많이 나와 있는데, 그 중에서 가장 유명한 프로그램으로는 Xing과 VMPEG

FLI/FLC 파일 • Autodesk사의 애니메이션 파일 포맷이며, 세계 최초의 애니메이션 파일 • 소리는 나지 않지만, 320×200에 256색의 화면이 초당 10프레임의 속도 • Adobe의 Premiere를 쓰면 AVI로 바꿀 수도 있고, AVI나 GIF 파일을 FLC나 FLI로 변환가능

FLI/FLC 파일 • 애니메이션 파일에서 공용으로 쓰이는 파일 형식에는 마크로미디어(Macromedia)의 MMM과 오토데스크(Autodesk)의 FLI, FLC • FLC는 오토데스크의 애니메이터 프로(Animator Pro) 프로그램의 2차원 애니메이션 파일 포맷

ASF • ASF(Active Stream Format)는 오디오, 비디오, 슬라이드 쇼, 그리고 동기화된 이벤트 등을 지원하는 마이크로소프트의 스트리밍 미디어 형식 • ASF는 인터넷을 통해 오디오, 비디오 및 생방송을 수신하는 유틸리티인 마이크로소프트의 NetShow에서 사용 • 확장자가 *.asx인 파일은 웹브라우저에게 윈도우 미디어 플레이어를 호출하고, 스트리밍 콘텐츠가 담겨있는 *.asf 파일을 로드하도록 신호를 보내는데 사용

ASF • ASF 파일을 만들려면 윈도우 미디어 툴을 설치하여야 하며, 이 툴을 이용하여 캡처된 동영상들을 ASF 형식으로 압축가능 • '<a href=“mailto:gildong@pcline.co.kr”>만든이 : 홍길동(피씨라인)</a>' 이런 식으로 태그를 넣어주고 동영상을 보다가 캡션을 클릭하면 메일 프로그램이 나타남 • 하드디스크에 저장된 ASF 파일을 재생해 보면 한 가지 불편한 점은, 앞뒤로 돌려서 보고자 할 때 한참 동안 멈췄다가 플레이 됨 • 이런 불편을 없애기 위해서 보통 AVI로 파일을 변환해주는 방법을 쓰는데, 이때는 VirtualDub 1.3이라는 프로그램을 써서 변환하면 편하게 AVI로 볼 수 있음

RA • 리얼미디어라는 비디오 스트림 방식에서 사용되는 파일 포맷 방식 • WWW 에서 보통의 audio 파일은 모두 전송 받은 후에 소리를 들을 수 있지만 Real Audio file(*.ra, *.ram)은 전송 도중에 오는 대로 들을 수 있게 만들어진 고압축 오디오 파일 • 음질은 많이 떨어지나 WWW 에서 전송과 동시에 사운드가 출력되는 장점 • Plug-In 의 하나인 RealAudio Player의 자원 파일 형식

RA • 오디오 RA파일은 압축률은 뛰어나지만 음질이 MP3나 SWA에 비해 떨어지는 단점 • 비디오 RA 파일 역시 압축률은 높지만, 화질이 떨어짐

XDM • 싱 테크놀로지(Xing Technology)에서 발표한 스트림웍스(StreamWorks) 방식에서 사용하는 비디오 파일 포맷

비디오 편집 및 실행 프로그램: 윈도우 미디어 플레이어 • 윈도우즈 미디어 플레이어(Windows Media Player)는 마이크로소프트 윈도우즈에 기본 보조프로그램으로 포함되어 있는 멀티미디어 재생기이며 거의 모든 종류의 미디어 파일의 재생을 가능하게 한다. 이는 이전 윈도우즈에서의 비디오-포-윈도우가 윈도우 미디어 플레이어로 통합되었다. • 최신판 윈도우즈 미디어 플레이어 9 Series는 Corona라는 코드 네임으로 4 년 동안 개발이 진행되어 이전 버전에 비해 뛰어난 기능향상과 인터페이스로 새롭게 출시되었다. • 기존의 미디어 플레이어의 기능을 월등히 강화시키면서 Windows Media WMV, WMA, ASF, RealAudio, RealVideo, QuickTime, AVI, MPEG, MP3, WAV, MID, AIFF, AU, SND 파일 등의 거의 모든 멀티미디어 포맷을 재생할 수 있으며, 디렉트쇼 기능을 이용한 월등히 부드럽고 자연스러운 비디오 재생이 돋보인다.

윈도우 미디어 플레이어 윈도우즈 미디어 플레이어의 윈도우

비디오 편집 및 실행 프로그램: DIVX • 현재 인터넷에서 동영상 즉, 영화 등과 관련하여 인기어 중 하나는 DIVX이다. 이 DIVX란 용어는 1999년까지와 현재는 다른 의미로 사용되고 있었다. • 1999년까지의 DIVX란 Digital Video Express의 약자로 LG전자를 포함한 제조업체들이 미국의 'DIVX'사와 서킷시티(Circuit City Stores)라는 유통업체와 손을 잡고 개발한 DVD 대여 전용 포맷으로, 영구히 사용할 수 있는 DVD와는 달리 최초 플레이 후 일정한 시간 동안만 영화, 영상 등의 컨텐츠를 재생할 수 있도록 만든 포맷이었다. • 다시 말하면 DVD는 플레이어에서 무한 재생이 가능한 반면 DIVX는 48시간 동안 재생이 가능한 차이점이 있다.

비디오 편집 및 실행 프로그램: AVID • 넌리니어(non-linear)편집기인 아비드(AVID)는 여러 가지 버전으로 사용자의 사랑을 받고 있으나 고가인 관계로 많은 사용자가 사용하지는 못하고 있었다. • 최근에 아비드에서 저가의 넌리니어를 판매하고 있으면서 많은 사용자들이 생겼다. 비디오, 오디오, 필름에서 애니메이션, 특수 효과, 스트리밍 미디어에 이르는 미디어를 만드는 전문가들을 위한 잘 알려진 디지털 표준으로서 아비드 제품은 텔레비전, 뉴스, 쇼, 광고, 뮤직 비디오 CD, 기업의 작품에 세계 다른 어떤 비선형편집사보다도 뒤지지 않게 결합된 주요 영화를 만드는데 사용되어왔다.

AVID Xpress DV 3.0의 스크린샷

비디오 편집 및 실행 프로그램: 프리미어 • Adobe사의 Premiere는 PC상에서 화면을 원하는 방식으로 전환하고, 기존에 널리 쓰였던 비디오-포-윈도우에 비해 효과가 다양하고 편집 할 수도 있으며, 원할 경우 자막을 넣을 수도 있는 편집 소프트웨어 • 매킨토시용 프리미어의 장점을 그대로 끌어온 듯한 다양한 트랜지션과 이미지 효과를 가미하는 필터 기능 • 프리미어의 특징은 시간 축 형태로 비디오 클립을 필름 형식으로 보여주는 것 • 화면 전환 효과를 직접 동작하는 상태로 보여 주며 프레임마다 적용할 수 있는 다채로운 필터들을 소유

프리미어 • 특히 프리미어 자체에서 제공하는 동영상용 필터 이외에 포토샵에서 제공하는 필터도 사용가능 • 포토샵의 경우 KPT 등 다양한 필터 덕분에 IBM PC용 그래픽 에디터로서 독보적인 위치를 지키고 있지만, 프리미어는 "파워 서지(power surge)", "애니메이티드 GIF"라는 강력한 플러그인 프로그램을 통해 그 기능을 보완하고 있음 • 프리미어의 강력한 기능인 필터는 사용상의 불편 때문에 일반 사용자나 초보자들에게는 약점으로 작용

프리미어 페이드 조절기를 이용하여 비디오와 오디오의 페이드 정도를 편집한 모습

비디오 편집 및 실행 프로그램: 퀵타임 • 퀵타임(QuickTime)은 초기에 동영상을 보기 위한 재생기로 Apple에서 매킨토시용으로 개발된 것으로 Microsoft의 비디오-포-윈도우즈에 대응하는 것이었다. • 현재는 윈도우용 퀵타임도 개발되어 많이 사용하고 있으며 소프트웨어적인 압축, 복원 기법을 사용하여 별도의 하드웨어 없이도 일반 PC에서 비디오 영상을 볼 수 있게 해준다. • 웹에서 동영상이나 애니메이션을 재생하기 위한 플러그인이기도 하며, 4.0 버전이 되면서 애니메이션의 단순한 재생에서부터 게임과 같은 효과를 지니는 파일이 쇼크웨이브와 같이 뛰어난 상호작용을 가지고 있는 파일을 재생 할 수 있게 되었다.

비디오 편집 • 아날로그 비디오 방식의 캠코더나 VCR에서 데이터를 입력해야 할 경우에는 비디오 캡쳐카드를 사용 • 비디오 캡쳐카드는 아날로그 방식의 비디오를 컴퓨터가 처리할 수 있는 수준으로 압축하여 메모리 또는 하드디스크로 저장할 수 있도록 해주는 장치

비디오 편집 • 디지털 방식의 캠코더로 촬영한 비디오의 경우에는 아날로그 방식을 사용해도 되나 데이터의 손실을 최소화하기 위해서는 IEEE 1394 표준으로 정해진 파이어와이어라는 광케이블 인터페이스를 사용하여 디지털 데이터를 직접 입력 • 비디오 캡쳐카드를 사용하여 비디오를 캡쳐할 경우 동시에 오디오 데이터의 캡쳐 • 오디오를 별도로 캡쳐할 경우 비디오 데이터와 오디오 데이터의 정확한 동기를 맞추기 위한 작업을 필요 • 동기화(Synchronization) • 비디오와 오디오신호가 일치 • 여러대의 디지털 시스템 사이에서 혹은 한 대의 디지털 시스템에서 데이타를 전달할 때 오디오와 비디오신호의 전달속도와 시간순서가 일치

비디오 파일 편집 • 비디오 데이터를 캡쳐하려면 비디오 입력은 동영상 캡쳐 보드에, 오디오 입력은 사운드 카드에 연결한 후 사운드 캡쳐 소프트웨어를 사용 • 이 경우 CPU의 처리속도뿐 아니라 하드디스크의 처리속도도 중요 • 하드디스크가 충분한 처리속도를 유지하지 못하면 실시간에 저장돼야 하는프레임을 스킵(skip)하게 됨

비디오 파일 편집 • 일단 AVI 파일로 저장이 되면 비디오 편집 프로그램을 통한 다양한 편집이 가능 • Premiere를 이용하여 캡쳐 된 AVI 파일의 일부 프레임을 삭제하고, AVI 파일을 서로 연결하여 여러 효과를 획득

비디오 프로젝트의 구성 • 이미 만들어진 동영상 파일을 편집하여 새로운 동영상파일을 만들기 위해서는 어떻게 해야 할 것인가? • 제일 먼저 해야할 작업은 프로젝트 Window로 동영상 파일을 입력(import) • Premiere에서 동영상 파일을 읽어 들이기 위해 [File] [Import] [File]을 선택하여 동영상 파일을 불러 올 수 있다. • 이렇게 불러온 파일은 프로젝트 Window에 들어가게 되어 프로젝트의 구성 파일이 된다

타임라인 윈도우에서의 작업 • 타임라인 Window란 Premiere에서 무비클립과 정지화상, 오디오등의 데이터를 시간 또는 프레임 단위로 편집할 수 있게 하는 Window를 말함 • 프로젝트 Window로 클립 파일을 읽어 들였으면 편집 등의 작업을 수행하기 위해 타임라인(timeline) Window로 클립을 이동 • 프로젝트 Window에 있는 클립을 타임라인 Window에 끌어놓기로 놓으면 된다.

타임라인 Window에서의 작업 • 타임라인 Window는 연속된 비디오 파일의 관계를 시각적으로 명확하게 보여주며 여기에는 A/B 두 개의 트랙과 전환효과에 사용되는 T(transition)트랙, 수퍼임포징(super imposing)에 사용되는 S트랙이 있음 • 오디오 기능은 별도의 오디오 트랙에 표시된다. 화면의 시간 단위는 프레임단위로 조절 가능

수퍼임포징 • 일기예보를 보면 진행자의 뒤로 지도가 보이다가 한 순가에 위성사진을 배경으로 바꾸는 기술 • 진행자가 푸른색의 배경 앞에서 손짓으로 화면을 설명하면 진행자의 모습만이 배경 화면과 함께 보이도록 하는 기법이 수퍼임포징(Superimposing) 기법 • 프리미어의 경우 최종 비디오는 A/B 트랙을 사용한 편집 결과 위에 수퍼임포징 트랙의 내용을 트랙의 번호가 큰 내용부터 순서대로 앞에 보이도록 함

수퍼임포징 타임라인 Window에 비디오 클립 읽어오기

비디오

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