6 장 비디오

1. 6장 비디오 6.1 비디오의 개요 6.2 비디오 처리 하드웨어 6.3 디지털 영상처리 6.4 비디오의 압축/복원 6.5 비디오 스트리밍 6.6 디지털TV와 IPTV 6.7 비디오 편집소프트웨어

2. 6.1 비디오의 개요 • 아날로그 비디오와 디지털 비디오 • 비디오와 애니메이션의 차이 • 비디오의 활용

3. 6.1 비디오의 개요 개요 • 영상(동화상)과 화상의 차이 • 화상: 정지된 이미지화면을 의미 • 영상: 이미지 화상들의 연속적인 집합체 • 가장크기가 크고 처리하기 어려운 미디어 • 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 30프레임, 영화는 초당 24프레임이 필요

4. 6.1 비디오의 개요 아날로그 비디오와 디지털 비디오 • 아날로그 비디오 • TV의 등장으로 아날로그 비디오 처리기술의 급속한 발전 • 공중파나 cable등으로 신호 입력 ⇒RGB모드로 복원 ⇒ TV 출력 • 외부의 잡음에 취약하고, 자료의 편집이나 수정에 어려움

5. 6.1 비디오의 개요 • 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 Media와같은 편집기 이용 • 자료의 규모가 방대하여 많은 양의 데이터 • 과거 인터넷 환경에서 비디오 전송시 많은 시간 소요

6. 6.1 비디오의 개요 비디오와 애니메이션의 비교 • 비디오: 실세계를 촬영한 결과 • 애니메이션: 컴퓨터를 이용하여 일련의 장면을 인공적으로 생성

7. 6.1 비디오의 개요 디지털 비디오의 활용 • 다양한 활용 사례 • 웹페이지에서 디지털 비디오 방송(웹TV) • UCC(User Created Content) 또는 UGC - YouTube, PandoraTV에 올려 다른 사람과 공유 • VOD(Video on Demand) • 화상회의(Video Conferencing)

8. 6.1 비디오의 개요 • 모바일 환경에서 비디오의 활용 • 무선인터넷 기술의 발전 - iPhone, 스마트폰의 확산 • 브로드캐스트 방식의 DMB 방송 • IPTV의 활성화 - 방송과 통신의 구분이 없어짐

9. 6.2 비디오 처리 하드웨어 • 비디오 보드 • 비디오 저장장치

10. 6.2 비디오 처리 하드웨어 비디오 보드 • 비디오 보드 • PC에서 비디오 영상을 처리하여 모니터 화면에 출력 • 비디오 오버레이(Video Overlay) 보드 • 영상중첩 기술을 이용하여 컴퓨터 내부의 정보와 외부에서 유입되는 영상정보를 합성하여 모니터에 표현. • TV 수신카드 • 문자 및 그래픽 정보와 외부의 영상 정보를 동시에 제공 • 한 화면에서 텔레비전이나 비디오를 보면서 문서를 동시에 편집 가능

11. 6.2 비디오 처리 하드웨어 • 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 복원하여 제공하는 장치를 말한다 • 영상편집보드, 화상회의 시스템 등.

12. 6.2 비디오 처리 하드웨어 비디오 저장장치 • 광디스크 저장매체 • CD • 1981년 Philips사와 Sony사에 의해 오디오 CD 개발 • 그 후,CD-ROM(1985년), CD-R(1988년), CD-RW(1997년) • DVD • 1993년 대용량 데이터 저장장치로 개발 • MPEG-2 기술 이용, Full Screen/Full Motion 지원 • “Digital Versatile Disk”로 불리움

13. 6.2 비디오 처리 하드웨어 CD와 DVD의 비교

14. 6.2 비디오 처리 하드웨어 • 고화질 광디스크(HD Optical Disk) • 2006년 HDTV 수준의 고화질 비디오 저장장치로 개발 • Blu-ray방식과 HD DVD방식이 존재 • 2009년 현재 거의 Blu-ray 디스크로 기울어짐 • Blu-ray는 최대 1920x1080 픽셀의 해상도, 25GB~50GB의 대용량 • 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

15. 6.3 디지털 영상처리 • 영상의 전환과 특수효과 • 디지털 영상합성

16. 6.3 디지털 영상처리 영상의 전환과 특수효과 • 영상의 전환 • 가장 기본적인 영상효과는 두개의 영상간의 화면전환 기능 • Fade기능은 영상 A로부터 영상 B로 서서히 전환하는 과정으로 간단한 승산기와 가산기를 이용하여 이 과정을 수행하기 위해서는 연산의 대상이 되는 영상 A와 영상 B의 데이터가 정확하게 동기화 되어야 함 Fade 영상 전환

17. 6.3 디지털 영상처리 • 디지털 영상합성 - 크로마키 합성 • TV가 흑백에서 컬러로 바뀌면서 영상중의 색 차이를 검출하여 마스크에 해당하는 키 화상(Key Image)을 생성하고, 합성하는 장치가 폭넓게 사용되게 되었는데, 이것을 크로마키합성이라고 하며 영상을 합성하는 장치의 대명사로 인식될 정도로 폭넓게 사용 • 크로마키 합성은 마스크 화상의 생성과 합성이 실시간으로 처리되고, 영상을 촬영한 장소에서 즉시 합성할 수 있는 유일한 수단 • 영상으로서 필요한 전경과 불필요한 배경을 색으로 식별할 수 있도록 크로마키와 청색으로 착색한 일정한 배경세트가 필요

18. 6.3 디지털 영상처리 • 특수 효과 • 영상 장치가 디지털화 하면서 과거 아날로그 장치로는 불가능하였던 영상효과가 이제는 실현될 수 있게 되었다. 카메라로 촬영한 영상을 구의 표면에 붙이거나 책의 페이지를 넘기는 것과 같이 영상이 바뀌는 등 다양한 영상효과가 이용되고 있다. • 이러한 영상효과를 실현하는 장치를 영상 특수효과 장치라고 하며, 영상의 확대/축소, 위치의 이동과 변형 등 기하적인 처리를 요하기 때문에 기하적 변형장치라 부르기도 한다.

19. 6.4 비디오의 압축/복원 • 비디오의 압축과정 • 비디오 압축기술 • 코덱(CODEC)

20. 6.4 비디오의 압축/복원 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 ~ 40:1의 높은 압축율

21. 6.4 비디오의 압축/복원 비디오의 압축 과정 • 비디오 압축 시 고려사항 • 초당 프레임수, 압축율에 따른 화질의 변화, 압축 및 복원 속도, • 부가적인 HW / SW 소요 여부, 통신채널의 전송 속도의 한계 등 • 비디오의 압축과정 (1) 전처리: 컬러 스페이스변환, 필터링, 컬러 서브 샘플링등 (2) 변환(Transformation) : 정보의 중복성을 찾아낸다 (3) 양자화(Quantization) : 유효자리의 비트수를 줄인다 (4) 코드 할당

22. 6.4 비디오의 압축/복원 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

23. 6.4 비디오의 압축/복원 비디오/영상 압축 형식 • Intel DVI(Digital Video Interactive) • RCA/GE사가 디지털 TV를 목적으로 개발, 그 후 IBM/Intel사가 표준화한 영상 압축 기술 • 많은 양의 비디오 및 오디오 정보를 CD에 저장 • JPEG • 정지영상 압축전송기술의 국제표준 • 1982년개발, 1992년 ISO 국제표준 인정 • Motion JPEG: 각 프레임을 독립적으로 압축, 보안 및 영상 압축용 • MPEG

24. 6.4 비디오의 압축/복원 • MPEG(Moving Picture Experts Group) • 1988년 동영상 표준 코드 방식을 위해 출범: ISO/IEC JTC1/SC29 • Movie(또는 비디오 전화)와 CD수준의 사운드 표현이 목적 • 압축기법 • 시간적 중복과 공간적 중복을 제거 • 화면을 I Picture, P Picture, B Picture로 구분하여 부호화 • I(Intra coded), P(Predictive coded), B(Bidirectional predictive coded)

25. 6.4 비디오의 압축/복원

26. 6.4 비디오의 압축/복원 MPEG-4 • 객체기반 부호화 • 장면그래프(Scene Graph) 표현 Paris 소개 장면 장면(Scene)을 객체들의 그래프로 표현

27. 6.4 비디오의 압축/복원 코덱(CODEC) • 코덱(CODEC) • 데이터를 아날로그에서 디지털로 또는 디지털에서 아날로그로 변환 시켜주는 회로(Circuits), 칩(Chips), 또는 알고리즘(Algorithm)을 의미. • 압축(Compression, Encoding)과 복원(Decompression, Decoding)을 동시에 지원한다. • 앞에서 설명한 JPEG, MPEG, H.261 등이 하드웨어에 의한 비디오 데이터의 압축이라면, 코덱은 소프트웨어에 의한 비디오 데이터의 압축이라고 할 수 있다. • Divx 코덱은 MPEG-4를 변형하여 개발, 높은 화질을 유지하면서 파일을 압축

28. 6.5 비디오 스트리밍 • 스트리밍(Streaming)의 개념 • 비디오 스트리밍 소프트웨어 • 멀티미디어이 동기화 • 스트리밍 미디어 기술의 적용

29. 6.5 비디오 스트리밍 스트리밍(streaming)의 개념 • 사운드 또는 비디오의 전송 • 스트리밍이란 데이터를 수신하는 즉시 출력장치에 표시함으로써 송수신자 간의 정보 전달시간 지연을 줄이는 기법

30. 6.5 비디오 스트리밍 스트리밍 소프트웨어 • 스트리밍 • Web상에서 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 • Microsoft의 Windows Media Player : ASF, WMF • VDOLive, ViVoActive, TrueStream 등

31. 6.5 비디오 스트리밍 멀티미디어의 동기화 • 멀티미디어 데이터의 시간적 동기화 (Temporal Synchronization) • 미디어간의 수행 순서의 동기화 • 최대 지연시간이란 미디어간의 재생 시작시간의 최대 허용지연(Delay) 시간을 의미, 최대 지터(Jitter)시간 • 멀티미디어 데이터의 공간적 동기화 (Spatial Synchronization) • 각 미디어의 공간적인 배치 방식(Layout)

32. 6.5 비디오 스트리밍 멀티미디어의 동기화와 SMIL • 멀티미디어 요소의 통합 및 동기화 • 기존의 스트리밍 솔루션은 각 미디어 요소들간 상호작용 불가능 • W3C에서 멀티미디어 프리젠테이션 표준인 SMIL 제정 – XML 기반 • 비디오, 사운드 및 정지화상 등의 각 미디어 요소들의 상호작용 • 즉, 공간적 배치와 시간적 배치를 표현 • SMIL 예 <smil> <head> … </head> <body> <par> <img src=“rpsample.rp” /> <audio src=“adagio.rm” /> </par> </body> </smil>

33. 6.5 비디오 스트리밍 스트리밍 미디어 기술의 적용 • 온-디맨드 스트리밍(Stored Video Clip) • 이미압축되어 저장되어 있는 비디오를 이용자가 원하는 시간에 전송 • 예) 뉴스, 뮤직비디오, 영화예고편등 • 실시간 스트리밍(Live Video) • 비디오가실시간에 압축되어 Packet형태의 미디어 스트림으로 수신자에게 전송 • 예) 도로여건 정보의 전송, 실시간 스포츠 중계, 콘서트 방송, 화상회의 등

34. 6.6 디지털TV와 IPTV • TV의 기본 개념 • TV의 방송 방식 • IPTV

35. 6.6 디지털TV와 IPTV TV의 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: RGB의 3원색에서 명도를 제외한 나머지를 표현하는 두 개의 색상신호(Chrominance) • 사람이 명도신호에는 민감하나색상신호에는 덜 민감

36. 6.6 디지털TV와 IPTV TV의 방송 방식 • 구분 • 아날로그 방송, 디지털 방송, 고화질 TV(HDTV), 데이터 방송 • 아날로그 TV의 표준형식

37. 6.6 디지털TV와 IPTV • 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

38. 6.6 디지털TV와 IPTV • 고화질 TV (HDTV: High-Definition TV) • 1990년대 초 개발, 고화질과 고음질의 요구 • 화면의 크기가 커짐에 따라 주사선의 수가 현행보다 두 배 정도 증가 • 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

39. 6.6 디지털TV와 IPTV • 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

40. 6.6 디지털TV와 IPTV IPTV(인터넷TV) • 인터넷TV: IP네트워크를 통하여 방송 프로그램을 Packet 방식으로 나누어 전송하는 디지털TV • TPS(Triple Play Service): TV방송 + 인터넷 서비스 + VoIP에 기반한 전화, 양방항 TV서비스 • 폐쇄망인 전용 네트워크(Proprietary Network)을이용, 보안성 보장 • IT산업의 미래를 이끌어 나갈 “Killer Application”

41. 6.6 디지털TV와 IPTV • IPTV 서비스는 네트워크, 서비스 및 콘텐츠를 하나로 묶어야 성공, • IPTV 사업자는 소니, 폭스, 디즈니, 워너브라더즈와 같은 대형 엔터테인먼트 기업과의 제휴를 통해 영화, 게임과 같은 콘텐츠 • 기존의 방송과 통신 간의 경계가 무너짐

42. 6.7 비디오 편집 소프트웨어 • Windows Movie Maker • Adobe Premiere • 비디오 파일 포맷

43. 6.7 비디오 편집 소프트웨어 Windows Movie Maker • Windows XP에서 본격적으로 제공하기 시작 • 전문 편집도구는 아니나 아주 쉽게 비디오를 제작하고 편집할 수 있는 도구를 포함하고 있음 • 기존 이미지 파일과 오디오 파일을 이용하여 슬라이드 형태의 동영상을 만들 수 있음

44. 6.7 비디오 편집 소프트웨어 Adobe Premiere • 특징 • PC용 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 • 70여 가지의 필터링 효과 제공 • 화면전환(Transition) • 두 동영상의 연결부분에 다양한 효과 • 수퍼임포즈(Superimpose) • 하나의 영상 위에 또 다른 영상

45. 6.7 비디오 편집 소프트웨어 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 Player로 재생되는 MOV 파일