간단한 데이터 압축

데이터 압축 : 데이터의 질을 최대한 유지하되 전송 속도를 높이거나 저장 공간을 줄이려는 목표를 위해서 파일을 변형시키는 것을 의미한다 압축 기술은 데이터를 압축하는 부호화와 그것을 원상태로 되돌리는 복호화가 있다

 

1) 무손실 압축

말 그대로 손실이 없는 압축이다 데이터를 손대지 않고 있는 그대로 압축하되 원래 데이터 크기의 40%까지 압축할 수 있다 숫자, 부호, 핵심 본문등은 이 압축방식을 그대로 따라야 한다

예를 들어 zizip, rar, 7z, alzz 등

2) 손실 압축

무손실 압축과는 반대로 데이터를 복원했을 때 손실이 생기는 압축방식이다 그러나 이 방식을 굳이 택하는 이유는 이미지나 영상의 경우 손실이 어느정도 발생하더라도 의미를 전달하는 데에는 큰 무리가 없기 때문이다 그래서 최대한 저장공간을 줄이되 의미를 전달하고 싶을 때에 이 압축방식을 택하면 좋다

 

예를 들어 avi, mov, dvd, mpeg 등

 

1. avi(Audio Video Interleaved)

가장 일반적인 동영상형식으로 윈도우를 비롯한 모든 운영체제에서 활용되는 동영상 형식입니다(윈도우 os에서 기본으로 지원합니다) 그러나 동영상이 크다는 단점이 있습니다 그래도 유튜브, 페이스북 등 sns 활용이 매우 용이하며 ios 같은 폐쇄적인 시스템에서도 별도의 어플 사용하여 재생이 가능합니다 android에서도 사용가능하지만 해당 코덱이 필요합니다

 

2. wmv(Windows Media Video)

ms가 윈도우 스트리밍용으로 개발하였습니다 용량이 avi에 비해서 작습니다(동일화질 기준) 역시나 유튜브, 페이스북에서 업로드가 가능합니다 IOS나 android에서도 별도의 어플이나 액세스가 있는 경우에 활용이 가능합니다

 

3. asf(Advanced Streaming Format)

ms 인터넷 사용 형식입니다 다운로드와 재생이 동시에 가능합니다 저속 56k 모뎀에서도 재생이 가능하며 용량 대비 고화질을 구현할 수 있습니다 flv로 대체도 가능하며 android, ios 에서도 사용가능합니다(역시 별도의 어플이나 액세스가 필요합니다) 페이스북, 유튜브에서도 사용이 가능하지만 페이스북의 경우 avi, wmv로 변환시키는 것이 좋습니다

 

 

 

 

4. flv(Flash Video)

유튜브 동영상 사이트에서 사용합니다 매크로미디어사가 개발하였습니다 파일 내 객체들과 함께 제어가 가능하여 플러그인, 코덱 등 없이도 재생이 가능합니다 역시 용량대비 고화질입니다 유튜브, 페북에서도 업로드 가능하지만 avi, wmv로 변환 후 업로드를 하는 것을 추천합니다 iOS 별도 어플 사용하여서 사용할 수 있으며 Android에서도 재생이 가능합니다

 

5. mov

애플사의 표준 동영상입니다 적정한 용량에 깔끔한 화질이 주요 특징입니다 고화질 영화에 유용하며 유튜브 페북등에도 활용이 가능하나 역시 avi, wmv로 변환시키는 것을 추천드립니다 iOS 기본!! 재생이 가능합니다 Android에서도 재생이 가능합니다

 

 

6. mpeg(Moving Picture Experts Group)

표준음악 파일인 mp3와 비슷합니다 동화상 전문업체에서 지정하였습니다 역시 유튜브, 페북에서 업로드가 가능하며 페북 업로드시 avi, wmv로 변환을 추천합니다

iOS 역시 별도의 어플로 사용이 가능하며 Android에서도 재생이 가능합니다

 

7. mpeg1

1991년 표준화된 영상 압축기술(VHS)비디오 테이프 수준의 영상입니다

 

8. mpeg2

1994년 표준화된 영상압축 기술, 고화질, 고음질인 DVD영상에 사용합니다 역시나 고화질 TV, 영화, 광고 편집 등에 많이 사용합니다

 

9. mpeg4(mp4)

멀티미디어 통신용으로 사용되는 동영상 형식입니다 인터넷, 교육, 멀티미디어 전반에 다수 활용됩니다

 

 

 

 

 

 

지금까지는 기존에 있던 기술을 말했습니다

다음은 광주과학기술원에서 얻은 HEVC 차세대 스마트폰을 활용한 동영상 압축기술입니다

2. HEVC 표준의 요구사항

1) 압축 효율

HEVC는 기존 H.264/AVC보다 두 배 이상의 압축 효율 향상 을 목표로 하고 있다.

2) 해상도

HEVC는 TV, 모바일 등 여러 응용 분야에서의 고화질 영상 부호화를 목표로 하고 있는 만큼 다양한 해상도를 지원해야 한 다.

3) 색 공간 및 깊이

아직 규정되지 않았지 만 스튜디오 응용을 위해 확장될 가능성도 있다. 넓은 색 영역 (gamut) 및 투명 (transparency) 채널 지원을 권장하고 있다.

4) 프레임율

프레임율은 디스플레이 장치가 하나의 화면에 해당하는 데이터를 표시하는 속도를 의미한다. HEVC는 다양한 응용 분야에 서의 폭넓은 활용을 위한 일반적인 프레임율인 초당 24 ~ 60 프레임을 지원해야 한다.

5) 주사 방식

HEVC 표준은 모든 프로파일과 모든 레벨에 대해 순차 주사 방식(progressive scanning)을 지원해야 한다. 여기서, 순차 주사 방식이란 화면에 표시할 내용을 처음부터 끝까지 순서대로 표시하는 영상의 표시 방법이다. 대부분의 디지털 영상 표시 장치에서 기본 주사 방식으로 순차 주사 방식을 사용하고 있다.

6) 복잡도

요구사항에서 정의하는 복잡도는 전력 소모량, 계산량, 메모리량 등을 포함한다. HEVC 표준은 표준이 사용될 것으로 예 상되는 시점의 기술 수준으로 구현 가능해야 한다. 따라서, 복 잡도와 부호화 효율의 득실(trade-off)을 따져야 한다. 즉, HEVC 표준은 기존의 H.264/AVC 표준에 비해 낮은 복잡도를 가지면서 더 나은 압축 효율을 가지거나, H.264/AVC 표준에 비해 상당한 복잡도 증가를 가지면서 그에 상응하는 압축 효율 증가를 가져야 한다. 또한, 병렬 처리 지원을 권장하고 있다.

7) 부호화 모드

HEVC 표준은 부호화 및 복호화에 대한 시간 지연이 적어 야 한다. 즉, 저지연 (low delay) 모드를 지원해야 한다. 또 한, 저장된 비디오 스트림의 특정 위치로의 임의접근(random access) 및 멀티 채널의 경우 고속 채널 전환을 지원해야 한다. 저장된 비디오 스트림에 대한 일시정지, 빨리 감기, 빨리 되감 기 등의 기능과 화면내 부호화(intra-only) 모드 지원은 권장 사항이다. 각 부호화 모드에 대한 설명은 뒤에서 자세히 다룰 것이다.

8) 오류 강인성

오류 강인성(error robustness) 향상을 위해 목표 대상 네트 워크에 대한 비디오 비트스트림 분할 (segmentation)

 

Ⅲ. HEVC 응용 분야

HEVC는 차세대 비디오 압축 표준인만큼 다양한 응용 분야를 예상해 볼 수 있다

1) 디지털 방송

최근 디지털 방송을 위한 신호처리 기술이 급속하게 발전함에 따라 차세대 방송 서비스에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 서비스 중인 HDTV 이후의 차세대 방송 서비스로 거론되고 있는 것이 UHDTV와 3DTV이다. UHD급 영상을 디스플레이할 수 있는 대화면 TV 및 안경/무안경식 3DTV의 보급으로 인해 고해상도 영상 서비스에 대한 소비자의 기대치가 높아지고 있으며, 특히, 3DTV는 이미 초기 기술 개발이 완료되어 시험 방송 중이다. 하지만, 이러한 차세대 방송 서비스는 기존의 방송 서비스 에 비해 처리해야 할 데이터의 양이 방대하기 때문에 현재의 H.264/AVC보다 더 높은 압축 효율을 가지는 비디오 압축 표준을 필요로 한다

2) 비디오 스트리밍

가정뿐만 아니라 공공장소 등에서 유무선 네트워크 환경이 보편화되면서 네트워크와 연동하는 멀티미디어 콘텐츠가 대중화 되고 있다. 스마트폰, 타블렛과 같은 휴대용 기기의 보급 확대 로 인해 비디오 스트리밍에 대한 요구 또한 급속도로 증가하는 추세이다. 인터넷 스트리밍, VOD 서비스, 모바일 기기에서의 비디오 스트리밍, 화상 전화 등이 네트워크에 기반을 둔 비디오 스트리밍의 예이다. 데스크톱 및 휴대용 기기들의 하드웨어의 발전으로 인해 고 화질 영상을 디스플레이하는 것이 가능해졌지만 이러한 영상을 실시간 스트리밍하기 위해서는 큰 데이터량으로 인한 스트리밍 지연을 해결해야 한다. 따라서, 낮은 복잡도를 가지면서 높은 압축률을 제공하는 HEVC 표준은 실시간 비디오 스트리밍 서 비스에서 높은 활용도를 가질 것으로 보인다.

3) 전문 분야

전문분야는 디지털 시네마, 의료 영상, 위성 영상 등과 같이 초고해상도 및 초고화질 비디오 신호를 다루는 응용 분야를 의미한다. 이러한 전문 분야에서는 데이터의 크기보다 복호된 영상이 포함하고 있는 데이터를 더 중요하게 생각한다. 따라서, 전문 분야에서는 고화질의 복호 영상을 얻을 수 있는 무손실 또는 근접 무손실 부호화를 주로 사용한다. 차후 HEVC 표준에서 요구사항에서 권장하고 있는 무손실 부호화 및 시각 적 무손실 부호화 기능이 지원이 추가되면 이러한 응용 분야에 서 HEVC 표준을 사용할 수 있을 것이다. 현재까지의 성능 평가 결과, HEVC 표준은 이전의 영상 압축 표준에 비해 손실 부호화 환경에서 높은 압축율을 보이고 있으 므로, 무손실 또는 근접 무손실 부호화 환경에서도 높은 압축율 을 보일 것으로 기대된다.