멀티미디어개론

영상미디어(비디오)

영상 미디어

● 개념

- 영상 : 영화, 텔레비전, 비디오 같은 매체를 기반으로 2차원 평면에 존재하는 이미지

- 영상미디어 : 영상을 통해서 메시지를 전달하는 모든 수단을 의미

- 영상 미디어는 대상을 구체적이고 상세하게 표현하며 대중은 직접적이고 감각적으로 받아들임

비디오의 개념

● 비디오의 개념

- 영상 또는 영상 신호를 의미하는 용어=동영상

- 프레임 : 하나의 정지 영상

- 비디오 데이터 구성 : 정지 이미지들+오디오 데이터

- 멀티미디어 데이터 중 용량이 가장 크기 때문에 저장, 전송, 압축 기술을 사용

비디오와 애니메이션의 차이점

● 공통점

- 인간의 감성을 직접적으로 자극하여 흥미를 유발시킴

● 비디오

- 실세계를 촬영하고 편집하여 결과물을 생성

- 실제 사물, 실제 배우를 촬영하기 때문에 제작비용이 많이 듦

● 애니메이션

- 인공적으로 영상을 생성

- 가공 물체, 가공 인물을 만들어서 촬영하기 때문에 제작비용이 비디오보다 적게 듦

대역폭

● 대역폭(bandwidth)

- 단위 시간당 데이터의 전송량

- 대역폭은 초당 프레임 개수, 프레임의 이미지 해상도, 픽셀당 비트 수를 곱하여 얻음

- 프레임이 바뀌는 속도=초당 프레임 수(fps)

- 컴퓨터, 텔레비전, 비디오 : 30fps

- 대역폭은 크기가 클수록 양질의 동영상을 재생할 수 있음

> 프레임의 데이터 크기 = 프레임의 이미지 해상도 × 픽셀당 비트 수

> 대역폭 = 프레임의 데이터 크기 × 초당 프레임 수

> 비디오 데이터의 크기 = 대역폭 × 재생시간

대역폭

● 프레임의 데이터 크기, 대역폭, 비디오 데이터의 크기 계산

예) 픽셀 하나가 24비트 트루 컬러를 사용, 이미지 해상도가 640 × 480, 30fps, 재생시간 30초

- 프레임의 데이터 크기 = 프레임의 이미지 해상도 × 픽셀당 비트 개수

= (640 × 480) × 24bit / 8 = 921,600Byte = 921.6KB

- 대역폭 = 프레임의 데이터 크기 × 초당 프레임 개수

= 921.6KB × 30fps = 27,648KB/sec = 27MB/sec

- 비디오 데이터의 크기 = 대역폭 × 재생시간

= 27MB/sec × 30sec = 810MB

아날로그 비디오와 디지털 비디오

● 아날로그 비디오

- 아날로그 신호로 전달되는 영상 신호로 TV의 등장과 함께 빠르게 발전

- 영상 신호 수신 > TV에 장착된 복원기를 통해서 RGB 모드로 복원 > 전자총으로 CRT 모니터에 출력

- 외부 잡음에 취약하고 비디오 데이터의 편집이나 수정이 어려운 단점이 있음

- 8mm 또는 VHS 방식의 비디오 테이프에 영상 저장

● 디지털 비디오

- 아날로그 비디오 신호를 디지털 데이터로 변환하여 컴퓨터에서 재생할 수 있도록 만든 동영상

- 아날로그 비디오 신호를 비디오 카드가 처리하여 디지털 비디오 신호로 변환하여 출력

- 잡음이 적고 편집 및 수정이 가능

- 대표적인 비디오 편집 소프트웨어 : 프리미어(Premiere), 윈도우 미디어 플레이어 등

▲디지털비디오(왼쪽)와 아날로그 비디오(오른쪽) 화질차이

텔레비전

● 텔레비전(television)의 개요

- 원거리의 대상을 전기적 신호인 전파로 변환하여 실시간 영상으로 보여주는 장치

- 시청자에게 즉시성, 동시성, 현장성을 최대한 이용하여 전달함

- 흑백 텔레비전 > 컬러 > HD > full HD > QHD > UHD 등과 같이 고화질 디스플레이로 발전

▲텔레비전의 동시성에의한정보전달

텔레비전

● 텔레비전의 주사 방식

- 2차원 영상을 1차원 정보로 변환하여 화면으로 전송하는 주사(Scanning)라는 방법을 사용

- 주사선(Scanning Line) : 1차원 영상 정보가 수많은 선으로 나타나는 것(화소 혹은 픽셀의 집합)

- 주사선 수가 많을수록 영상의 정밀도가 향상되어 화면이 선명

● 격행주사 방식(Interlace Scan) : 전체 주사선을 홀수 주사선과 짝수 주사선으로 구분하여 초당 30

번씩 교차하면서 화면에 주사

● 순차주사 방식(Progressive Scan) : 순서대로 위에서부터 아래로 초당 60번씩 주사하는 방식

- 고밀도/고화질의 영상을 얻을 수 있음

- 화면 떨림이 거의 없고 잔상이 거의 나타나지 않아 화면이 선명

텔레비전의 해상도

● 텔레비전의 해상도

- 주사선의 개수에 따라 480p, 720p, 1,080p 등으로 표시(p 대신 i로 표시하기도 함)

- 480i : 아날로그 TV에서 NTSC 비디오의 표준 화질을 나타내는 해상도

- 1,080i : 1,920×1,080의 프레임 해상도를 가지며 일반적인 HD 형식

● 텔레비전의 해상도에 따른 분류

- 720p : 16:9 와이드 스크린 형식으로 1,280×720 해상도, HD급

- 1,080p : 1,920 × 1,080 해상도(약 200만 화소), 풀HD(Full High Definition)급

- 울트라 고화질 텔레비전(UHD) : 3,840 × 2,160 해상도(약 800만화소, 풀HD에 비해 화질이 4배 향상)

- 최근

> 2,048(2K) : 2,048 × 1,080 해상도

> 4,096(4K) : 4,096 × 2,160 해상도

※ 1K 해상도 : 약 1,000 픽셀의 해상도를 가지는 디지털 이미지

- 210인 1,024가 약 1,000픽셀에 가까우므로 1k는 1,024를 지칭

- 일반적 화면비율인 4:3으로 계산하여 1,024×768로 계산

- 2K=2,048×1,536, 4k=4,096×3,072이지만 와이드 화면 비율에 따라 해상도가 다양

디지털 텔레비전

● 디지털 텔레비전

- 기존의 아날로그 신호 방식의 문제점을 해결하기 위해서 개발

- 화질이 좋고 다른 전파의 간섭에 의한 잡음도 거의 없음

- 채널도 다양하고 PIP(Picture In Picture)등과 같은 다중 화면 기능도 구현

- 우리나라는 2012년 12월 31일부터 디지털 방송 시작

텔레비전의 특징

● 일상성

- 텔레비전은 일상생활의 필수품으로 자리 잡음

- 일상에서 즐기는 매체이기 때문에 다루는 내용도 일상에서 흔히 볼 수 있는 소재를 사용(사랑, 갈등 등)

● 공공

- 텔레비전 방송은 내용이나 사용 영역 면에서 공공성이 강조

● 시간적 제약

- 공중파인 텔레비전은 편성표를 바탕으로 방송이 되므로 시간 제약성이 있음

- 요즘에는 디지털 환경의 변화로 인터넷이나 IPTV를 통해 다시보기로 볼 수 있음

● 동시성, 즉시성, 현장성

- 텔레비전 수상기는 동시성, 즉시성을 가지고 현장의 생생한 모습을 전달(월드컵, 올림픽, 야구 등)

텔레비전의 특징

● 막강한 사회적 영향력

- 텔레비전은 남녀노소 모든 사람들이 시청하는 매체이기 때문에 막강한 사회적 영향력을 가짐

- 말실수나 잘못된 행동은 사회에서 퇴출당하기도 함

● 정보 제공 기능과 여론 형성

- 텔레비전은 언론 매체로서 필요한 정보를 뉴스나 시사 프로그램 등의 형태로 제공

● 사회화

- 텔레비전은 사회 구성원들이 자신의 역할과 사회 생활에 필요한 규범을 학습할 수 있도록 함

- 소외된 이웃들을 인식시키고 도움의 손길을 이끄는 역할

- 폭력 학습, 모방 범죄, 모방 행동 등과 같은 역기능도 존재

디지털 방송

● 디지털 방송(Digital Broadcasting)의 개념

- 프로그램 제작, 편집, 전송, 수신, 재생 같은 모든 과정을 디지털 방식으로 처리

- 디지털 영상 : 컴퓨터, TV, 모바일 기기에서 재생할 수 있도록 만든 동영상

- 방송과 통신, 컴퓨터가 결합된 멀티미디어 시대의 핵심 기술

- 영상 신호를 디지털 데이터 형태로 부호화하고 압축하여 저장하고 전송

- 시청자도 영상, 문자, 그래픽 등과 같이 원하는 정보를 전송(쌍방향 전송)

- 장점 : 고품질화, 고기능화, 다채널화, 다른 미디어와 융합 등

● 종류 : 지상파 디지털 TV, DMB, IPTV, UHD TV, 3D TV, 케이블 TV 등

디지털 방송 종류

● DMB(Digital Multimedia Broadcasting)

- 이동 중 수신을 목적으로 동영상, 오디오, 데이터를 복합적으로 송신하는 멀티미디어 방송

- 이동중 수신을 위해서 해상도는 떨어짐(320 × 240)

- 스마트폰 확산과 다양한 스트리밍 동영상 서비스에 밀려 설 자리를 잃고 있음

● IPTV(Internet Protocol TV)

- 인터넷의 IP 프로토콜을 이용해 멀티미디어 서비스를 제공

- 장점 : 시청자가 원하는 시간에 원하는 프로그램을 시청

- 구성 : 텔레비전 수상기, 셋톱박스(Set Top Box), 인터넷 회선

● UHD TV, 3D TV

- HD TV가 상용화된 이후 ‘사실감’과 ‘현장감’으로 더욱 향상된 초고해상도 실현을 요구

- 색상의 표현력도 기존 디지털 TV에 비해 4배 이상 향상

- 3D TV는 입체표현을 위해 왼쪽과 오른쪽 눈에 시각차가 존재하는 서로 다른 영상을 보여줌

● 케이블 TV

- 공중파 텔레비전과 달리 TV 방송을 동축 케이블로 전송하는 방식

- 최근 디지털 방식으로 변경되면서 IPTV와 유사한 서비스를 제공

IPTV 방송

● IPTV 방송의 개념

- 인터넷으로 실시간 방송과 VOD를 볼 수 있는 서비스(SK, KT, LG 등)

- TV에 직접 기술을 적용하거나 셋톱박스를 TV와 연결하여 사용

- IPTV는 TV뿐만 아니라 스마트폰까지 확대되면서 인터넷 업체 사이에서 핵심 사업

● 등장 배경

- 기술적 측면 : 정보통신 기술과 압축 기술의 발전

- 통신 사업자 측면 : 케이블 방송에서 시행하는 TPS(Tripple Play Service) 전략에 대응하고 통신 사업

자 고유 영역인 유선 사업의 한계를 극복하고자 등장

- 소비자 측면 : 쌍방향 서비스에 대한 수요

※ TPS : 케이블 방송에서 자신의 케이블 네트워크를 이용해 초고속 인터넷, 전화, 방송 서비스 등을

동시에 제공

IPTV 방송 서비스 내용

● 양방향성 TV 서비스

- 사용자가 원하는 프로그램을 원하는 시간에 또 원하는 위치부터 시청

- 시청자의 성향을 파악하여 적합한 프로그램을 추천

● 주문형 비디오 서비스

- 다시보기 서비스로 프로그램을 원하는 시간에 시청

- 최근에 중요한 유통 채널로 인식되어 영화사들도 극장 다음으로 IPTV 채널에 우선적으로 영상 배급

● 그 외 서비스

- 인터넷 서비스, 오락 서비스, 정보 서비스, 커머스 서비스, 교육 서비스 등 다양한 서비스 제공

N screen

● N 스크린

- 하나의 콘텐츠를 스마트폰, 스마트 TV, 태블릿 PC 같은 다양한 디지털 정보 기기에서 공유 가능

- 시간, 장소, 디지털 기기에 무관하게 언제 어디서나 하나의 콘텐츠를 끊김 없이 시청

▲ N스크린 서비스 ▲ N스크린오피스

▲ tving ▲ pooq

영상의 압축과 복원

● 영상의 압축

- 영상 데이터의 용량을 축소시키는 것

- 압축된 데이터를 복원하는 과정에서 영상의 품질을 떨어뜨리지 않는 것이 주목적

- 압축하면 케이블 TV, 지상파 방송, 위성 방송 등에서 디지털 영상을 제한된 대역폭에 전달

● 코덱(Codec)

- 인코드(Encode)와 디코드(Decode) 작업을 수행하는 기술(과정)

- 압축과 복원 작업을 독자적으로 수행하는 하드웨어를 의미

- 컴퓨터에 설치되어 있는 소프트웨어를 의미

● 인코드와 디코드

- 인코드(부호화) : 아날로그 형태의 음성 또는 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환시키는 과정

> 정보를 압축하여 파일의 용량을 감소

> 프로그램 호환성이 다른 형식의 파일로 생성하는 과정

> 인코드 작업 : 인코딩(Encoding)

- 디코드(복호화) : 디지털 데이터로 변환된 정보를 원래의 형태로 복원하는 과정

> 인코드된 데이터를 다시 복원하여 스피커 또는 모니터 등으로 출력하는 과정

> 디코드 작업 : 디코딩(Decoding)

영상의 압축과 복원

● 다양한 코덱의 특징

영상의 압축과 복원

● 하드웨어 형태의 코덱

- 인코딩과 디코딩 속도가 빠르고 성능이 좋음

- 단점 : 가격이 비싸고 기능을 변경하고 추가하기 어려움

● 소프트웨어 형태의 코덱

- 하드웨어 코덱에 비해 성능은 떨어지지만 가격이 저렴하고 무료로 사용 가능

- 기능을 변경하거나 추가하기 쉬움

- 컴퓨터 성능 향상으로 하드웨어 방식의 코덱과 성능 측면에서 큰 차이가 나지 않아 사용이 증가

● 코덱의 사용

- 음성 또는 동영상 파일을 재생하기 위해서는 제작할 때 사용된 것과 같은 코덱이 설치

- 코덱이 다르면 파일은 재생되지 않음(표준화된 코덱이 없음)

- 기존의 음성 또는 동영상 파일을 다른 형식의 코덱 파일로 변환할 때도 사용

영상의 압축과 복원

코덱의 종류

● MPEG-1과 MPEG-2

- 저사양의 컴퓨터를 기준으로 개발되어 낮은 데이터 압축률과 실시간 동영상 재생에 무리

● MPEG-4

- MPEG-1과 MPEG-2에 비해 적은 용량으로도 고품질의 영상과 음성을 구현

- 실시간 재생이 가능해지고 파일 용량도 적어서 휴대용 기기에 적합

- MPEG-4 기술 중에서 가장 주목받는 기술은 MP4 파일

● DivX

- 자유롭게 사용할 수 있고 저장이 가능한 코덱

- DVD(9.4G) 영화 1편을 거의 동일한 화질로 CD(700M) 용량으로 저장 가능

- DivX 코덱의 등장으로 인터넷에서 영화를 내려받아 PC에서 감상하는 시대가 본격적으로 열림

● Xvid

- DivX 관련 개발자들이 DivX의 상용화에 반발하여 개발한 코덱

- Xvid는 DivX와 유사하지만 누구나 무료로 사용

- DivX 코덱은 윈도우와 맥 OS X만을 지원하지만, Xvid는 다양한 플랫폼과 운영체제에서 사용

코덱의 종류

● WMV(Windows Media Video)

- 마이크로소프트사에서 독자적으로 개발한 여러 가지 코덱 중의 하나로 비디오 압축 포맷

- 리얼비디오(Real Video)와 경쟁하기 위한 인터넷 스트리밍 애플리케이션

● H.264

- 차세대 동영상 압축 기술

- MPEG-4에 비해 40%, MPEG-2에 비해 60% 이상 전송 속도가 빠름

- H.264는 MPEG-2에 비해 압축률이 매우 높지만 인코딩이나 디코딩을 구현할 때 복잡도가 증가

- 고선명 비디오의 녹화, 압축, 배포를 위한 일반적인 포맷(블루레이 디스크를 위한 코덱)

● HEVC(High efficiency Video Coding)

- UHD 방송을 전송하기 위한 대안으로 제시되고 있는 코덱

- HEVC는 H.264에 비해 압축률이 두 배 정도 향상되어 4K UHD와 8K UHD의 압축 기술로 사용

참고

- 스마트 시대의 멀티미디어(한빛미디어)

- https://www.youtube.com/watch?v=gbtBP8QxGg8

- https://www.youtube.com/watch?v=LV8UDBsf45Q