목차
1.MPEG(Moving Pictures Experts Group)기술
(1) MPEG-1
(2) MPEG-2
(3) MPEG-4
(4) MPEG-7
2.멀티미디어의 실현을 위한 국제표준 MPEG
3.MPEG
(1) MPEG-1
(2) MPEG-2
(3) MPEG-4
(4) MPEG-7
2.멀티미디어의 실현을 위한 국제표준 MPEG
3.MPEG
본문내용
T 기법을 사용한 후, DC계수는 DPCM방법으로 부호화하는데, 연속한 블럭 사이의 차이값을 계산한 후 가변 길이 코딩을 사용하여 변환한다. .
. P-프레임(Predictive-coded frame)
부호화와 복호화를 행할 때 이전의 I-프레임 정보와 이전의 P-프레임의 정보를 사용한다. P-프레임은 연속되는 이미지들의 전체 이미지가 바뀌는 것이 아니라 이미지의 블럭들이 옆으로 이동한다는 점에 착안한 것이다. 즉, 움직임이 있는 경우 앞화면에 있는 물체 자체의 모양에는 큰 변화없이 옆으로 이동하는 경우가 대부분이므로, 이전의 화면과 현재의 화면의 차이가 매우 적은 것을 이용하여 차이값만을 부호화하는 것이다.
. B-프레임(Bidirectional-coded frame)
부호화와 복호화를 행할 때 이전, 이후의 I-프레임과 P-프레임 모두를 사용한다. B-프레임을 사용하면 높은 압축률을 얻을 수 있다. B-프레임은 이전의 I-또는 P-프레임과 B-프레임 이후의 I-또는 P-프레임의 차이값을 가진다.
I-프레임으로 시작하는 연속적인 화상들의 집합을 GOP(Group Of Picture)라고 한다. 아래그림은 화상들의 GOP를 나타내는 것이다.
B-프레임을 사용하기 때문에 MPEG 코드 데이타 스트림의 순서는 실재 복호화 되는 순서와는 다를 수 있다.
즉, 연관된 B-프레임후에 출력될 P-프레임은 B-프레임의 복원시에 필요하므로 P-프레임이 먼저 복원되어야 한다. 이것은 양단간 지연을 야기시킨다. 이에 대한 예는 다음과 같다.
화면 출력 순서
프레임의 종류
B B I B B P B B P B B P
프레임 번호
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
복호화 순서
프레임의 종류
I B B P B B P B B P B B
프레임 번호
2 0 1 5 3 4 8 6 7 11 9 10
위의 예에서 프레임 번호가 2번인 I- 프레임이 먼저 복호화되고, 그 I-프레임의 정보를 가지고 프레임 번호 0, 1인 B-프레임을 복호화 한다. 3,4번의 B-프레임을 복호화하기 위해서는 2번의 I-프레임과 5번의 P-프레임이 필요하므로 3,4번을 복호화하기 전에 5번 P-프레임을 복호화하는 것이다. 이와 같은 방법으로 10번의 B-프레임까지 복호화한다.
. H.261
H.261은 동화상 비디오의 압축과 부호화기법에 대한 표준으로서 높은 압축률과 실시간 압축을 지원한다.
이것은 낮은 속도의 비디오 폰이나 비디오 컨퍼런스를 위한 것이며, P*64라고도 한다. H.261은 100:1에서 2000:1까지의 높은 압축율을 보인다. 이 표준은 ISDN 채녈 용량을 지원한다.(p*64Kbps, p=1,2,...30) 이 기법은 64Kbps에서 2048Kbps까지의 ISDN 채녈을 지원할 수 있다. p=1,2인 경우에는 제한된 유효 밴드위스때문에 단지 데스크 탑 화상 회의 시스템(비디오 폰)에만 사용할 수 있으며, p=6이상이면 비디오 컨퍼런싱같은 복잡한 화상도 전송할 수 있다.
H.261은 시간 중복성을 제거하기 위해 화상간의 예측기법을 사용하며, 공간 중복성을 제거하기 위해 DCT변환 기법을 사용한다. 동작 보상 기법도 옵션으로 추가할 수 있다. H.261은 INTRA프레임 방식과 INTER프레임 방식을 지원하는데, INTRA 프레임 방식은 입력 화상이 다른 화상과는 독립적으로 DCT부호화 된다. 이것은 MPEG의 I프레임 부호화와 비슷하며, 또한 JPEG 코딩방식과도 비슷하다. INTER 프레임 방식은 이전의 화상으로부터 현재의 화상을 예측하는 기법이다. 즉, 이전의 화상과 현재의 화상과의 차이만을 부호화한다. 이것은 MPEG의 P프레임과 비슷하다.
INTRA-프레임 코딩방법
8*8블럭을 64개의 DCT계수로 변환한다.
DC계수와 AC계수를 각각 양자화 한다.
AD, DC인자에 각각 엔트로피 부호화를 적용하여 유효길이 워드를 생성한다.
INTER-프레임 코딩방법
예측기법에 기반을 두고, 이전 화상의 매크로 블럭과 현재 이미지의 매크로 블럭을 비교해서 현재의 코드값을 결정하는데 이 때 동작 벡터는 현재 매크로 블럭에 대한 이전의 매크로 블럭의 상대적인 위치로 정의된다. 이전 매크로 블럭과 현재 매크로 블럭의 차이값을 부호화하데 있어서는 임계치를 생각하여, 임계값보다 차이값이 크면 DCT기법을 사용하여 부호화하고, 임계값보다 작으면 부호화하지 않는다. 추가적으로 DCT와 엔트로피 부호화 프로세스 사이에 LOW-PASS필터를 사용하면 이 필터를 통과하는 고주파 성분인 잡음을 제거할 수 있어서 효율을 높일 수 있다. 또한 양자화는 변환 버퍼에 있는 데이타의 양에 따라 스텝 사이즈가 결정된다.
. JPEG (Joint Photographic Expert Group)
사용자들이 압축된 디지털 영상을 쉽게 교환하기 위해서는 표준화된 알고리즘 형태가 필요하다. 이러한 필요성에 따라 압축/복원 알고리즘의 표준화가 이루어 지고 있으며, JPEG은 ISO/IEC JTC1에서 정화상 압축에 대한 국제 표준으로 개발한 압축/복원 알고리즘이다.
JPEG에서는 4가지의 다른 압축 알고리즘을 지원한다.
순차적 부호화(sequencial encoding) : 각각의 영상 요소가 스캔되는 순서대로 부호화된다. 즉, 영상의 처음부터 끝까지 순차적으로 한 번에 완전히 부호화하는 방식이다.
점진적 부호화(progressive encoding) : 영상 전체가 낮은 화질로부터 높은 화질까지 점진적으로 나타날 수 있도록 부호화하는 방법이다. 영상 중 처음에는 잘 보이지 않다가 차차 선명하게 보이는 영상이 점진적 부호화 방식으로 압축된 영상이다.
무손실 부호화(lossless encoding) : 앞축기법에서 설명한 무손실 기법과 마찬가지로 본래의 영상과 동일하게 영상을 복원할 수 있도록 부호화하는 방식이다.
계층적 부호화(hierarchical encoding) : 영상을 사용자가 원하는 대로 지원할 수 있도록 여러 해상도를 부호화 한다. 이 방식은 높은 해상도의 영상을 복원할 때 버퍼가 필요하게 되는데, 이러한 버퍼가 없는 낮은 해상도 시스템을 통해 높은 해상도의 영상을 복원할 때 유용하다.
. P-프레임(Predictive-coded frame)
부호화와 복호화를 행할 때 이전의 I-프레임 정보와 이전의 P-프레임의 정보를 사용한다. P-프레임은 연속되는 이미지들의 전체 이미지가 바뀌는 것이 아니라 이미지의 블럭들이 옆으로 이동한다는 점에 착안한 것이다. 즉, 움직임이 있는 경우 앞화면에 있는 물체 자체의 모양에는 큰 변화없이 옆으로 이동하는 경우가 대부분이므로, 이전의 화면과 현재의 화면의 차이가 매우 적은 것을 이용하여 차이값만을 부호화하는 것이다.
. B-프레임(Bidirectional-coded frame)
부호화와 복호화를 행할 때 이전, 이후의 I-프레임과 P-프레임 모두를 사용한다. B-프레임을 사용하면 높은 압축률을 얻을 수 있다. B-프레임은 이전의 I-또는 P-프레임과 B-프레임 이후의 I-또는 P-프레임의 차이값을 가진다.
I-프레임으로 시작하는 연속적인 화상들의 집합을 GOP(Group Of Picture)라고 한다. 아래그림은 화상들의 GOP를 나타내는 것이다.
B-프레임을 사용하기 때문에 MPEG 코드 데이타 스트림의 순서는 실재 복호화 되는 순서와는 다를 수 있다.
즉, 연관된 B-프레임후에 출력될 P-프레임은 B-프레임의 복원시에 필요하므로 P-프레임이 먼저 복원되어야 한다. 이것은 양단간 지연을 야기시킨다. 이에 대한 예는 다음과 같다.
화면 출력 순서
프레임의 종류
B B I B B P B B P B B P
프레임 번호
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
복호화 순서
프레임의 종류
I B B P B B P B B P B B
프레임 번호
2 0 1 5 3 4 8 6 7 11 9 10
위의 예에서 프레임 번호가 2번인 I- 프레임이 먼저 복호화되고, 그 I-프레임의 정보를 가지고 프레임 번호 0, 1인 B-프레임을 복호화 한다. 3,4번의 B-프레임을 복호화하기 위해서는 2번의 I-프레임과 5번의 P-프레임이 필요하므로 3,4번을 복호화하기 전에 5번 P-프레임을 복호화하는 것이다. 이와 같은 방법으로 10번의 B-프레임까지 복호화한다.
. H.261
H.261은 동화상 비디오의 압축과 부호화기법에 대한 표준으로서 높은 압축률과 실시간 압축을 지원한다.
이것은 낮은 속도의 비디오 폰이나 비디오 컨퍼런스를 위한 것이며, P*64라고도 한다. H.261은 100:1에서 2000:1까지의 높은 압축율을 보인다. 이 표준은 ISDN 채녈 용량을 지원한다.(p*64Kbps, p=1,2,...30) 이 기법은 64Kbps에서 2048Kbps까지의 ISDN 채녈을 지원할 수 있다. p=1,2인 경우에는 제한된 유효 밴드위스때문에 단지 데스크 탑 화상 회의 시스템(비디오 폰)에만 사용할 수 있으며, p=6이상이면 비디오 컨퍼런싱같은 복잡한 화상도 전송할 수 있다.
H.261은 시간 중복성을 제거하기 위해 화상간의 예측기법을 사용하며, 공간 중복성을 제거하기 위해 DCT변환 기법을 사용한다. 동작 보상 기법도 옵션으로 추가할 수 있다. H.261은 INTRA프레임 방식과 INTER프레임 방식을 지원하는데, INTRA 프레임 방식은 입력 화상이 다른 화상과는 독립적으로 DCT부호화 된다. 이것은 MPEG의 I프레임 부호화와 비슷하며, 또한 JPEG 코딩방식과도 비슷하다. INTER 프레임 방식은 이전의 화상으로부터 현재의 화상을 예측하는 기법이다. 즉, 이전의 화상과 현재의 화상과의 차이만을 부호화한다. 이것은 MPEG의 P프레임과 비슷하다.
INTRA-프레임 코딩방법
8*8블럭을 64개의 DCT계수로 변환한다.
DC계수와 AC계수를 각각 양자화 한다.
AD, DC인자에 각각 엔트로피 부호화를 적용하여 유효길이 워드를 생성한다.
INTER-프레임 코딩방법
예측기법에 기반을 두고, 이전 화상의 매크로 블럭과 현재 이미지의 매크로 블럭을 비교해서 현재의 코드값을 결정하는데 이 때 동작 벡터는 현재 매크로 블럭에 대한 이전의 매크로 블럭의 상대적인 위치로 정의된다. 이전 매크로 블럭과 현재 매크로 블럭의 차이값을 부호화하데 있어서는 임계치를 생각하여, 임계값보다 차이값이 크면 DCT기법을 사용하여 부호화하고, 임계값보다 작으면 부호화하지 않는다. 추가적으로 DCT와 엔트로피 부호화 프로세스 사이에 LOW-PASS필터를 사용하면 이 필터를 통과하는 고주파 성분인 잡음을 제거할 수 있어서 효율을 높일 수 있다. 또한 양자화는 변환 버퍼에 있는 데이타의 양에 따라 스텝 사이즈가 결정된다.
. JPEG (Joint Photographic Expert Group)
사용자들이 압축된 디지털 영상을 쉽게 교환하기 위해서는 표준화된 알고리즘 형태가 필요하다. 이러한 필요성에 따라 압축/복원 알고리즘의 표준화가 이루어 지고 있으며, JPEG은 ISO/IEC JTC1에서 정화상 압축에 대한 국제 표준으로 개발한 압축/복원 알고리즘이다.
JPEG에서는 4가지의 다른 압축 알고리즘을 지원한다.
순차적 부호화(sequencial encoding) : 각각의 영상 요소가 스캔되는 순서대로 부호화된다. 즉, 영상의 처음부터 끝까지 순차적으로 한 번에 완전히 부호화하는 방식이다.
점진적 부호화(progressive encoding) : 영상 전체가 낮은 화질로부터 높은 화질까지 점진적으로 나타날 수 있도록 부호화하는 방법이다. 영상 중 처음에는 잘 보이지 않다가 차차 선명하게 보이는 영상이 점진적 부호화 방식으로 압축된 영상이다.
무손실 부호화(lossless encoding) : 앞축기법에서 설명한 무손실 기법과 마찬가지로 본래의 영상과 동일하게 영상을 복원할 수 있도록 부호화하는 방식이다.
계층적 부호화(hierarchical encoding) : 영상을 사용자가 원하는 대로 지원할 수 있도록 여러 해상도를 부호화 한다. 이 방식은 높은 해상도의 영상을 복원할 때 버퍼가 필요하게 되는데, 이러한 버퍼가 없는 낮은 해상도 시스템을 통해 높은 해상도의 영상을 복원할 때 유용하다.
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