MPEG(Moving Picture Expert Group)

• 개요
  • MPEG은 동화상 전문가 그룹이란 뜻으로 1988년 설립된 MPEG에서 제정한 동화상에 대한 압축, 해제 방식을 정의한 규격을 의미하는데, 정지된 화상을 압축하는 방법을 고안하고 있는 JPEG과 달리 MPEG은 시간에 따라 연속적으로 변하는 동화상 비디오 데이터의 압축방식으로 컬러 동화상의 압축방식을 담당한 ISO 위원회를 칭하기도 함
  • VCR 수준의 화질을 제공하는 MPEG-1과 고해상도 디지털 비디오를 지원하는 MPEG-2가 있는데, 아직까지는 MPEG-1이 일반적으로 사용되고 있으나 MPEG -2 방식의 DVD타이틀이 점차적으로 일반화되어 가고 있음
       
• MPEG-1
  • MPEG 비디오 압축 알고리즘은 2가지 기술을 바탕으로 하며,시간상의 중복성을 줄이기 위해 블록 단위의 움직임을 보상하고, 공간상의 중복성을 줄이기 위해 DCT(Discrete Cosine Transform)에 기반한 압축 알고리즘을 사용(즉, MPEG 비디오의 핵심 기술은 이전 프레임과 현재 프레임의 차를 이용하여 움직임을 추정하고 이를 보상해 주는 ME/MC(Motion Estimation / Motion Compensation) 기법과 유효 데이터를 최소화하기 위한 변환 부호화인 DCT의 적용이라고 볼 수 있음)
  • MPEG-1은 H.261에 이어 표준화 작업이 진행되었기 때문에 H.261의 부호화를 계승한 것으로, MC와 DCT라는 부호화의 기본적인 구조는 같지만 섬세한 부분에서는 서너 가지 차이가 있으며, 기본적으로 H.261은 통신 매체를 대상으로 하지만 MPEG-1은 1.5Mbps 전송률의 일반 디지털 저장 매체를 대상으로 함
  • MPEG-1 표준화 활동은 MPEG-1 비디오, MPEG-1 오디오 및 MPEG-1 시스템에 대한 활동으로 구성되어 있으며, MPEG-1이 포함할 수 있는 응용 저장 매체는 다음과 같음
    • CD-ROM
    • DAT(Digital Audio Tape)
    • 기록이 가능한(Writable) 광 디스크
    • ISDN(Integrated Service Digital Network)
    • LAN(Local Area Network)
    • 다른 통신 채널
         
• MPEG-2
  • MPEG-2는 MPEG-1의 표준화 작업이 일단락된 1990년 미국 산타클라라 회의에서 논의가 시작되었으며, MPEG-1의 대상은 비디오 CD등으로 제한되어 있고, 화질이 VHS 비디오 테이블 수준에 머무르고 한 장에 74분 밖에 기록되지 않아 보다 높은 비트율에서 고화질을 실현하는 표준이 요구되었기 때문에 등장하게 됨
  • 초기의 MPEG-2의 목표는 5 ~ 10Mbps 정도에서 현행 TV 품질을 실현하기 위한 MPEG-3를 표준화하기로 결정하였으나, 훗날 HDTV 표준을 위한 MPEG-3를 따로 만들 시간이 없음을 감안하여 MPEG-2 표준화 작업은 MPEG-3를 흡수하여 HDTV 품질까지를 그 표준화 대상으로 하기로 결정하게 됨
  • MPEG-2는 뛰어난 성능과 유연성에 따라 디지털 위성 방송, 고선명 TV, 디지털 비디오 디스크(DVD), 주문형 비디오(VOD) 등 많은 분야에서 채용이 결정되어 멀티미디어 혁명을 주도하는 원동력이 됨
  • MPEG-2 비디오는 구문상 MPEG-1 비디오를 포함하고 있어 순방향으로 호환성이 유지 될 수 있지만, 역방향으로는 호환성이 유지되지 않음(즉, MPEG-1 비디오 비트 열은 MPEG-2 비디오 복호기에 의해 복호되지만 MPEG-2 비디오 비트 열은 MPEG-1 비디오 복호기에 의해 복호되지 않음
  • MPEG-2 비디오의 표준화 방향도 DCT를 기반으로 하는 방식으로 결정되었으며, MPEG-2 비디오는 현재의 TV나 HDTV를 효율적으로 압축하는 것이 주목적이고, 현행 TV의 화질은 3 ~ 9Mbps에서, HDTV 화질은 17 ~ 30Mbps에서 각각 얻을 수 있으며, 비트율은 주어진 채널의 용량과 요구 화질을 고려하여 선택
  • MPEG-2는 방송 환경분만 아니라 ATM망, 컴퓨터 네트워크, 정보 고속도로 등에 서로 연결되어 동영상 데이터가 전달되는 것을 목적으로 함
       
• MPEG-4
  • MPEG은 1991년 MPEG-1을, 1994년 MPEG-2를 실질적으로 마무리함으로써 디지털 혁명의 전초 역할을 훌륭히 수행하였으며, MPEG 내에서 MPEG-4에 대한 논의가 처음으로 시작된 것은 1991년이고, 실제 ISO 내의 상위 기구로부터 작업 승인을 얻은 것은 1993년 7월 임
  • 현존하는 모든 영상 압축 방식은 영상에 담긴 내용과는 무관하게 화소값을 기본으로 압축을 시도하는 방식이므로, 영상물에 담긴 내용에 대한 이해와 구별없이 화소값을 직접 처리하는 것은 기능상 많은 제약이 따르고 빠르게 진보하고 있는 컴퓨터, 반도체 등의 기술을 충분히 활용하지 못하게 되며 미래의 통신, 방송, 영화, 영상 오락물 등이 요구하게 될 다양한 기능수요에 적합하지 못함
  • 내용에 대한 이해를 전제로 하는 부호화 방식이란 점에서 MPEG-4의 핵심을 단적으로 표현하자면 '내용 기반 부호화(Content Based Coding)'가 됨
  • MPEG-4의 응용분야의 초점은 테레비젼 및 영화 부문의 오디오 /비디오 데이터를 컴퓨터 부문의 대화형 서비스 및 통신 부문의 무선 서비스와 결합하여 제공할 수 있는 유일한 표준을 제공하는 것이고, 세부적인 적용 대상 분야는 크게 영상 전화, 멀티미디어 재생 및 검색, 원격 감지, 영상 메일, 교육, 오락 등을 틀 수 있으며, 이 밖에 멀티미디어 방송, 멀티미디어 게임, 실감 영상통신 등용 분야 등이 있음
  • MPEG-4의 기능은 '영상 내용을 기반으로 한 대화형 기능(Content Based Interactivity)', '압축 기능(Compression)', '광범위한 접근 기능(Universal Access)' 등 3가지 이고, 제 2세대 부호화 방식으로는 객체 기반 부호화(Object Based Coding), 모델 기반 보호화(Model Based Coding), 분할 기반 부호화(Segmentation Based Coding), 프랙털 부호화(Fractal Based Coding) 등이 있음
  • MPEG-4는 컴퓨터, 방송, 통신을 융합하는데 핵심적인 기술로 부상하고 있음(즉, 현재 일반화되고 있는 표현 미디어의 대중화 및 자유화를 구현하기 위해 MPEG-4 는 사용자가 상상하는 무엇이든지 나타낼 수 있는 기술로 받아들여지고 있음)
  • MPEG-4가 검색형 멀티미디어를 추구하는 서비스에 적합한 것은 양방향 정보 전송이 가능 하다는 점
  • MPEG-4를 이용해 개발할 수 있는 응용 분야
    • 비디오 텔레폰
    • 멀티미디어 재생 및 오디오/비주얼 프로그램의 검색
    • 멀티미디어 프레젠테이션 및 슬라이드 쇼
    • 원격 전송
    • 가정, 사무실, 캠퍼스, 교통 모니터링
    • 모바일 자동차 혹은 로봇
    • 음악 및 인터테이먼트 비디오, 여행객용 인터테인먼트 등
         
• MPEG-7
  • 'Multimedia Content Description Interface' 라 불리는 MPEG-7은 여러 가지 멀티미디어 정보를 기술하기 위한 표준인데, 멀티미디어 정보를 기술하는 방법은 멀티미디어의 내용 자체 또는 사용자가 관심 있는 자료를 빠르고 효율적으로 찾는 것과 관련이 있음
  • 멀티미디어 정보에 대한 부호화 과정에서 기술되는 특징은 의미를 갖고 있어야 하기 때문에 같은 자료(Material)도 다른 형태의 특징들로 기술될 수 있으며, 기술하는 방법에는 낮은 추상 단계 기술과 높은 추상 단계 기술이 있음
    • 낮은 추상 단계 기술
      • 특징이 완전히 자동으로 추출될 수 있음
      • 비디오에서 모양, 크기, 질감, 색상, 위치의 이동 등과 오디오에서 키, 분위기, 템포, 템포 변화, 음악적 공간에서의 위치 등을 기술
    • 높은 추상 단계 기술
      • 인간에 의한 상호 작용이 필요
      • 의미론적 정보, 즉 예를 들어 차가 지나가는 소리가 들리는 가운데 왼족에서 갈색 개가 직어 대고 오른쪽에서는 파란 공이 떨어지는 경우를 기술
  • MPEG-7은 시청각 정보의 저장 또는 스트림(예를 들어, 방송, 인터넷에서의 푸시 기술)이 모두 가능하고, 실시간 또는 비실시간 구현도 모두 가능
  • MPEG-7의 이용 분야로는 디지털 도서관(영상목록, 음악 사전 등), 멀티미디어 사전 , 방송 매체 선택, 멀티미디어 편집(개인 전자 우편 서비스, 비디어 제작) 등과 교육, 언론, 여행 정보, 오락, 조사 업무, 지리 정보시스템, 의료, 쇼핑 등 각 응용 분야에 이용 가능
       
• MPEG-21
  • MPEG-21은 디지털 네트워크상에서 전자상거래용 멀티미디어 콘텐츠의 유통 및 제작을 위한 기술
  • MPEG-21 국제 표준은 기존에 독립적으로 개발되어온 여러 요소 기술들을 종합적으로 고려하여 멀티미디어 콘텐츠의 전자 상거래를 위한 인프라 구축 시 이들 요소 기술들을 효과적으로 통합하여 멀티미디어 콘텐츠의 창조로 부터 제작 및 유통의 전 과정에서 효과적으로 이용할 수 있도록 일관된 국제 표준을 정하는 데 그 목적이 있음
  • MPEG-21 멀티미디어 프레임워크는 멀티미디어 콘텐츠의 전자상거래를 위한 상호 연동을 보장하고, 자동화된 전자 결재를 가능하게 하고, 콘텐츠 전달 및 보안, 권한 관리, 지불보증 및 사용자로 하여금 필요로 하는 콘텐츠를 획득하고 정해진 사용권에 따라 소비하는 방법을 일관되고 종합적으로 제공
  • MPEG-21은 다음 같은 기능을 구현하고 통합할 수 있어야 함
    • 콘텐츠 제작(Content Production)
    • 콘텐츠 배급(Content Distribution)
    • 콘텐츠 소비 및 이용(Content Consumption And Usage)
    • 콘텐츠 표현(Content Representation)
    • 지적 재산권 관리 및 보호(Intellectual Property Management And Protection)
    • 콘텐츠 식별 및 설명(Content Identification And Description)
    • 재정 관리(Financial Management)
    • 사용자 프라이버시(User Privacy)
    • 결과 보고(Event Reporting)
  • MPEG 표준화 경과