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Codec(Coder and Decoder)

Codec(Coder and Decoder). 숭실대학교 일반대학원 미디어연구실 김상민 2001년 11월 10일 compute@nownuri.net http://media.ssu.ac.kr/~compute. 용어에 대한 이해. 동영상 : 움직이는 영상이란 뜻이지만, 사실 정지 영상들의 집합 이며, 일반적으로 음성까지 포함한 것을 말한다. 프레임 : 동영상에서 한 장의 정지 영상 FPS (Frame Per Second) : 초당 프레임 수. TV 및 영화 등에 따라 FPS 는 달라진다.

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Presentation Transcript

  1. Codec(Coder and Decoder) 숭실대학교 일반대학원 미디어연구실 김상민 2001년 11월 10일 compute@nownuri.net http://media.ssu.ac.kr/~compute

  2. 용어에 대한 이해 • 동영상 : 움직이는 영상이란 뜻이지만, 사실 정지 영상들의 집합이며, 일반적으로 음성까지 포함한 것을 말한다. • 프레임 : 동영상에서 한 장의 정지 영상 • FPS(Frame Per Second) : 초당 프레임 수. • TV 및 영화 등에 따라 FPS는 달라진다. • Codec(코덱) : 압축과 복원을 의미한다. • 초당 데이터 발생량(bit rate, data rate) : 압축 시 초당 발생되는 비트 데이터량, 보통 bps혹은 bits/s로 표시된다. • bps 량이 높으면 질이 좋다. • 주의 : 바이트 단위가 아닌 비트 단위, 따라서 바이트로 변환이 필요하다.

  3. 코덱(Codec) • 동영상 파일은 코덱을 활용하여 압축 또는 복원되며, 압축 시 사용한 코덱을 이용해야 복원이 가능하다. • 대표적인 비디오 코덱 • MPEG-I, MPEG-II, MPEG-4(Microsoft MPEG4, DivX), Cinepak, mJPeg • 대표적인 오디오 코덱 • AD-PCM, MPEG Layer-1, MPEG Layer-2, MPEG Layer-3, Windows Media Audio V1, Windows Media V2(DivX Audio)

  4. 동영상에서오디오와 비디오에 대한 이해 • 오디오 : 소리 부분을 의미한다. • 비디오 : 영상 부분을 의미한다. • 영화와 TV가 같은 FPS를 사용하지 않음으로써 이들간의 동기화 문제가 발생 • 특히 29.97FPS와 30FPS간의 미묘한 차이로 인한 동기화 문제가 제일 많이 발생 • 예) 29.97FPS의 영화를 30FPS로 재생할 경우 시간이 지남에 따라 비디오 쪽이 빨리 재생됨 • 오디오는 재생 속도가 일정하기 때문에 동기화 문제가 거의 없음. • 그러나, 녹음 혹은 재생 시 잘못된 오디오 정보로 인하여 빨리 재생되거나 느리게 재생되는 문제 발생

  5. 동영상을 압축하는 이유 • TV 혹은 비디오 영상은 압축하지 않은 아날로그 형태로 동영상 저장 • MPEG, AVI, ASF, MOV 등 모든 동영상 파일들은 압축된 형태로 동영상 데이터를 저장 • 동영상 파일들이 압축하는 이유는? • 멀티미디어 데이터의 대용량 문제 해결

  6. 비압축 시 데이터량 • 압축하지 않은 디지털 형태로 음성 및 동영상을 저장할 경우의 데이터량 • 예1) 44KHz, 스테레오, 16bit로 샘플링된 오디오 60분짜리 음성을 저장하는데 필요한 용량은? 44K(Hz) x 2(스테레오) x 16bit/2 * 60(초) * 60(분) = 633,600,000(633메가 바이트) • 예2) 640x480의 해상도와 24비트의 색상심도를 가진 컬러 영상을 30fps로 60분간 저장할 경우 데이터량은? 640(가로 픽셀)x480(세로 픽셀)x3바이트(24비트)x30fpsx60초x60분= 99,532,800,000(99기가 바이트)

  7. 압축 시 데이터량 • 압축된 디지털 형태로 음성 및 동영상을 저장할 경우의 데이터량 • 예3) 예1)의 음성 데이터를 초당 데이터 발생량(bit rate)을 192kbps로 설정한 MPEG Layer-3로 압축한 용량은? • (192kbps * 60초 * 60분)/8비트 = 86메가 바이트(1/7로 압축) • 예4) 예2)의 동영상 데이터를 초당 데이터 발생량을 900kbps로 설정한 MPEG-4로 압축한 용량은? • (900kbps * 60초 * 60분)/8비트 = 405메가 바이트(1/244로 압축)

  8. 중간 복습 • FPS(Frame Per Second) : 초당 프레임 수 • 매체별로 FPS가 다르기 때문에 동기회 문제 발생 • 초당 데이터 발생량(data rate) : 압축 시 초당 발생되는 비트 데이터량, 보통 bps혹은 bits/s로 표시된다. • 데이터의 질(화질, 음질)을 결정하는 중요 요소 • 코덱을 통해 압축하는 이유 • 멀티미디어 데이터의 대용량 문제 해결 위해

  9. 압축으로 인한 단점 • 질적인 손실(화질 혹은 음질의 저하) • 예5) 640x480 해상도의 24bit 칼라의 심도를 가진 BMP 형식의 이미지를 quality 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 10% 로 저장했을 경우 화질 차이는? • 홈페이지 참고 http://media.ssu.ac.kr/~compute/soongeui/jpeg.html • 예6) 예1)번의 오디오를 128kbps(bits/s), 64kbps, 32kbps, 16kbps의 mp3 방식으로 각각 압축했을 경우 음질의 차이는? • 홈페이지 참고 http://media.ssu.ac.kr/~compute/soongeui/mp3.html

  10. 압축으로 인한 단점 • 질적인 손실(화질 혹은 음질의 저하) • 예7) 예2)번의 동영상을 900kbps, 600kps, 300kbps, 150kbps, 100kbps, 50kbps의 MPEG4(MS MPEG V3) 방식으로 각각 압축했을 경우 화질 차이는? • 홈페이지 참고 http://media.ssu.ac.kr/~compute/soongeui/mpeg4.html • 결론 • 압축으로 인하여 질적인 손해를 볼 수도 있다.

  11. 압축은 항상 손실을 감수해야 하나? • 답: No! • 대부분의 멀티미디어 압축인 경우는 손실 압축 • 멀티미디어 압축이 아닌 경우는 대부분 비손실 압축 • 비손실 압축인 경우 데이터가 손상되지 않는다.

  12. 손실 압축의 대표적인 예 • 정지화상 • JPEG : *.jpg파일 • 동화상 • MPEG-1, 2 : *.mpg파일 • MPEG-4(DivX, MS MPEG-4) : *.avi 파일 • 음성 • MPEG Layer-1, 2, 3 : *.mp2, *.mp3파일 • Window Media Audio V1, V2 : *.wma 파일

  13. 비손실 압축의 대표적인 예 • 정지화상 • GIF, PCX, PNG • 참고) BMP(비트맵) 파일은 압축되지 않은 파일 • 동화상 • 없는 것 같음 • 음성 • ADPCM • 파일 압축 • 윈집(WinZip), 알집, WinRAR, WinACE

  14. (손실)압축을 많이 하면 질은 나빠진다 그렇다면 적게 하면 무조건 질은 좋아지나? • 답 : No!(경우에 따라 다르지만) • 예1)번의 오디오를 1000kbps의 mp3 방식으로 압축하고 예2)의 동영상 10000kbps의 MPEG4방식으로 압축을 해보자. 질이 좋아지는가? • 아니다! 압축하기 이전의 질보다는 떨어지면서 저장용량만 늘어난다. • 즉, 손실 압축인 경우 적절한 압축 가이드 라인이 필요하다.

  15. 압축 안된 형태는? • 정지화상 • BMP(비트맵) • 동화상 • VHS(일반 비디오 테이프) • 음성 • PCM

  16. 압축 안된 형태의 용도는? • 정지화상(BMP) • 윈도우의 바탕화면 • 이유 : 복원 과정이 필요 없으므로 빨리 읽어올 수 있다. • 동화상(VHS) • 비디오 • 이유 : 복원 과정이 필요 없으므로 복원 칩 혹은 S/W가 필요없다. 따라서 제품 단가를 줄일 수 있다. • 음성(PCM) • 음악 시디, 전화 • 이유 : 복원 과정이 필요 없으므로 복원 칩 혹은 S/W가 필요없다. 따라서 제품 단가를 줄일 수 있다.

  17. 압축된 실제 예제 • 인터넷 방송 • 대부분 MPEG-4(Microsoft Mpeg4 V2, V3 코덱 사용) : *.avi, *.asf, *.wmv • 디지털 방송 및 DVD • MPEG-2 코덱을 사용 • 음악 파일 • MPEG Layer-2, 3, Window Media V1, V2 코덱 사용 : *.mp2, *.mp3, *.wma 등 • 그림 파일 • JPEG, GIF 코덱 사용 : *.jpg, *.gif 등등

  18. 적절한 초당 데이터 발생량(bps)은? • 비디오 해상도가 3xx*2xx이고 오디오는 44kHz, 16bit, Stereo인 경우 • MPEG-1 • 비디오 : 1200kbps • 오디오(MPEG Layer –3) : 128kbits/s • MPEG-4(DivX, MS MPEG-4 V1, V2, V3) • 바디오 : 300kbps • 오디오(DivX Audio, Window Media Audio V1, V2) : 64kbits/s

  19. Premiere의 장단점 • 장점 • Timelayer를 통한 편집이 가능하기 때문에 편집이 쉽다. • 다양한 장면 전환 효과를 줄 수 있다. • 자막 편집이 가능하다. • 다양한 영상 효과를 연출할 수 있다. • 단점 • 비디오 압축 속도가 느리다.

  20. 다른 프로그램의 장단점 • Virtual Dub(대부분의 동영상 포멧을 AVI 파일로 변환) • 장점 • 프리웨어이기 때문에 금전적인 문제가 없다. • 비디오 인코딩 속도가 프리미어 보다 빠르다. • 다양한 영상 효과를 연출할 수 있다. • 자막 삽입이 가능하다.(Plug-in 설치 시) • 단점 • 사용하기 불편하다.

  21. 다른 프로그램의 장단점 • Web Flix Pro(MPEG-I 파일만 편집 가능) • 장점 • 비디오 압축을 하지 않기 때문에 속도가 매우 빠르다. • 단점 • 사용하기 불편하다. • 비디오 압축을 할 수 없다.(단순히 MPEG 파일 편집만 가능)

  22. 각 비디오 코덱의 장단점 • DivX, Microsoft MPEG-4 V1, V2, V3) • 장점 • 압축률이뛰어나서 파일 크기가 작다 • 화질이 좋다. • 단점 • 압축, 복원 속도가 다른 코덱에 비해 느리다. • Microsoft Video1 • 장점 • 압축, 복원 속도가 빠르다. • 특히 프리미어에서 최상의 압축 속도를 자랑한다. • 단점 • 압축률이 떨어진다. • 화질이 안 좋다.

  23. 각 비디오 코덱의 장단점 • CinePak • 장점 • 잘 안 써봐서 잘 모르겠다.^^; 긁적긁적 • 단점 • 압축, 복원 속도가 느리다. • 특히 압축 속도가 매우 느리다. • 프리미어에서 피하는 것이 좋을 듯…

  24. Premiere에서의 코덱 설정 방법 • 실습을 통해서 확인해 봅시다. • 자! 다들 프리미어 띄우세염!

  25. 질문 및 답변 • 질문 있습니까?

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