MPEG[Moving Picture Experts Group, 동화상 압축 표준규격]

목차

1.MPEG의 개념

2.MPEG의 필요성

3.MPEG의 표준

4.MPEG에서 사용되는 주요 압축 원리

본문내용

간 주파수 성분으 로 나타낼때 각각의 공간 주파수 성분을 나타낸다. 따라서 DCT계수들은 64화소 입력영상에 따라 결정되는 독특한 주파수 성분의 표현이라고 볼수 있다.
X=0 및 Y=0일때의 DCT 계수는 양차원으로 영 주파수를 나타내기 때문에 DC계수라 불리고 나머지 63개의 계수들은 AC계수라 불리운다. 8*8블록내에 있는 화소값들이 보통 급격히 변 화하지 않으므로 대부분의 에너지가 저주파수 성분들에 모이게 된다. 따라서 대부분의 공간 주파수 성분들은 영이거나 또는 크기가 거의 영에 가까울 정도로 작아서 인코딩할 필요가 없 게 된다.
여기서 DCT는 자체로 압축효과를 갖는게 아니고 단지 원영상 블록의 표현방법을 공간영역 에서 주파수 영역으로 바뀌었고 결과적으로 신호에너지를 제한된 몇개의 DCT계수에 집중시 키게 되었다는 것이다.이말은 나중에 설명할 디코더의 마지막 단계인 엔트로피 코딩에서 중 요한 의미를 갖는다.
DCT처리를 한 이후의 데이타는 양자화 과정을 거친다.
64개의 양자화 테이블에 의해 유니폼 양자화를 거치게 되는데 구체적으로 테이블의 값들은 정수로서 범위는 1에서 255까지인데 각각의 DCT계수들에 대한 양자화스탭 사이즈를 나타낸 다. 아울러 DCT기반의 압축알고리즘의 주요 손실 원인은 양자화 과정에 있다는것을 알수 있다. 왜냐하면 엔트로피 코딩을 위한 라운딩(ROUNDING)에러가 존재하기 때문이다.
양자화 스텝사이즈는 DCT계수를 나누는 역할을 해주면서 Q(u,v)값이 크면 클수록 양자화된 DCT계수들의 크기가 작아지므로 압축률은 증가함을 알수있는데 문제는 시각적으로 영상 품 질저하를 느끼지 않는 범위에서 압축률을 크게 해야 되는 것이다.
rmF^Q (u,v)="Integer"~Round~bigg(F(u,v)/Q(u,v) bigg)
DCT기반의 부호화 과정의 최종 단계는 엔트로피 부호화인데 이 과정을 통하여 추가로 압축 효과를 얻는다 여기에서 무손실 압축효과는 양자화된 DCT계수들의 통계적인 특성을 부호화 에 이용하므로서 얻게 된다. 즉 통계적으로 자주 나타나는 계수들에 대해서는 짧은 코드워 드를 부여하고 , 흔지않은 경우에는 긴 코드워드를 매핑해 주므로서 계수들을 표현하는데 필 요한 평균데이타량을 감축하는 것이다. 코딩 방법에는 허프만 코딩과 산술코딩(ARITHMETIC CODING)이 있는데 산술코딩은 구현시에 복잡도가 증가하는 이유로 앞에서 언급한 HUFFMAN CODING이 쓰인다.
지금까지의 모든 설명은 DCT기반의 부호화 과정이었고 복호화 과정은 엔트로피코딩-양자화 -IDCT의 반대의 순서로 이루어진다.
간단히 요약하면 다음과 같다.
- 이미지 압축에 많이 쓰임
- 변환 부호화라고도 한다
- 그자체로의 의미보단 압축의 전처리 과정이다
- DCT-양자화-엔트로피 코딩의 순서로 이루어진다.
- 2차원 변환이 쓰인다.
- 공간 주파수 영역으로의 변환 해석
6. 압축 기법의 응용
DCT(Discrete Cosine Transform)
DCT는 화상 압축에서 쓰이며 많은 계산량을 필요로 하므로 고속 알고리즘이 많이 발표되었다.결국은 계산수를 줄이기위해 승산기를 줄이는데 핵심이 있었음을 알수있었다. DCT 알고리즘은 거의 ON-CHIP화 되어 나와 있으며 CHIP화 하는데도 칩의 크기와 소비전력을 줄이기위한 여러 논문이 발표되었다.
CREATIVE사의 비데오 블라스터등 흔히 쓰이는 영상 보드들이 거의 채택하고 있는 C-CUBE사의 CL550,SGS-THOMSON사의 STI140,LSI-LOGIC의 L64735,L64745등이 있으며 소프트웨어 적으로 처리할 경우 5초 정도 걸리던것을 칩으로 구현하여 초당 20frame의 처리속도로 리얼타임인식이 가능하게 되었다. 이 밖에도 음성,음향 압축에는 ADPCM,VECTOR QUANTIZATION등이있다
MNP(Micro Network Protocol)
2400bps 모뎀에서 사용했던 압축방식으로 초창기 압축방식을 몰랐던 소비자들이 MNP 2400bps를 9600bps로 혼동했던 적이 있었다.
MNP는 일반 text정보 전송시 조금 빨랐을 뿐 압축화일만 취급하는 통신상에서 다운로드는 별 영향을 미치지 못했고 14400bps,19200bps급 모뎀이 대중화 되면서 잘 쓰이지 않게 되었다.
팩시밀리
G1,G2,G3,G4등급으로 나뉘어져 있으며 G3부터 압축 전송이 표준화되었으며 변형된 허프만 코딩이 쓰인다.
pkzip,arj,lha...
PC에서 흔히 쓰이는 화일 압축 프로그램들이다.
더블디스크(더블 스페이스),스택커(stacker)
PC상에서 쓰이는 디스크 압축 유틸리티이며 가상의 디스크를 만들어 real time(빠른속도로)으로 압축된 데이타의 입출력을 관리하는 device driver이다.
JPEG(joint photograph expert group)
정지 화상 압축방식의 표준화 기구 이름으로 ISO(international standard organization)의 산하 기구이다.
7. 연구과제 및 발전 방향
속도와 압축률의 반비례관계
새로운 압축알고리즘의 부재(不在)
VLC는 초창기 획기적인 압축 알고리즘이었다. 하지만 DBC이후 아직까지 그러한 알고리즘이 나오지 않고 있다.
보다빠른 DSP(digital signal processor)의 개발
하나의 칩이 처리해야 할 데이타의 양은 많아지고 있다. 인공위성이 가지고 있는 DSP의 경우 수천 MIPS이지만 실제 결과데이타는 그리 빨리 양산해내지 못하고 있다.
멀티미디어
아직도 우리는 잔상(殘像)이 여전한 애니메이션을 보며 동화상이라고 즐거워하고 있다. 그렇지 않은 기계는 고가이다.
화상회의 (image conference)
HDTV (high definition television)
해결해야 할 문제가 산적한 부문이다. 방식조차도 통일되지 않은 상태이다.
개 요
1.
M P E G 의 개 념
2.
M P E G 의 필 요 성
3.
M P E G 의 표 준
4.
M P E G 에 서 사 용 되 는 주 요 압 축 원 리
5.
그 밖 의 압 축 알 고 리 즘 의 종 류 와 구 현
6.
압 축 기 법 의 응 용
7.
연 구 과 제 및 발 전 방 향

키워드

MPEG,   압축 원리,   동화상,   복원,   음향,   오디오