멀티미디어와 멀티미디어 시스템

미디어

미디엄(medium)의 복수형. 사람의 의견이나 사물의 관련 내용을 표현하는 전달 매체. 미디어

멀티미디어

음향, 정지영상, 동영상 및 문서를 포함하는 다중 전달 매체. 스리크기/영상/문서 크기 조절 가능. 대화형.

반도체의 집적도 증가로 발전, 소형화, 고성능화.

* 황의 법칙 : 집적도 1년에 2배 증가.

-텍스트 : 컴퓨터와 통신기기에 사용할 표준 문자 부호화로 ASCII코드(아스키코드) : 각각의 영문자에 대응하는 코드가 존재함, 제한된 문자 → 유니코드 등장. 전 세계의 가능한 모든 문자를 표현.

-사운드 : WAV, AV, MIDI 파일 등. 8, 16, 24, 32 bits 데이터

　- AV파일: 부호화 과정에 선형 또는 뮤법칙을 이용 * 뮤법칙 : 진폭 크기에 따라 다른 양자화 값을 설정

　- WAV파일 : 소리를 파형으로 저장

　- MIDI파일 : 악기, 신시사이저, 음악 정보 교환에 사용되는 표준 형식

　- MP3 : 독일 Fraunhofer Institute에서 개발한 코덱으로 압축한 소리파일 양식. 높은 압축률, CD수준의 고품질 제공 → 가장 많이 사용 MPEG-1:3 layer

-이미지 : -컬러 이미지 : 3장의 2차원 데이터 / - 흑백 영상:1장의 2차원 데이터

　- JPEG 파일 : 압축파일이면서 영상의 질을 보존하는 영상 파일, 영상의 질을 제어.

　- PNG 파일 : 헤드에 여러 가지 정보를 삽입 가능

　- BMP 파일 : 비압축 영상 파일

　질이 가장 높은 파일 양식 : TIF, PNG

　크기가 작고 질이 않좋은 파일 양식 : JPEG : 그래픽 도안에 적당하지 않은 파일 형식

　그래픽 도안 영상 : TIF, PNG, GIF

-애니메이션 : 영화의 일종. 컴퓨터 그래픽도 이 일종. (컴퓨터 애니메이션:포카홀타스)

　- 스톱 모션 : 프레임 분할 촬영

　- 입자시스템 : 입자의 속도와 충돌 시 탄성계수를 수학적으로 계산하여 표현.

　우리나라 최초의 애니메이션 영화 : 홍길동, 1967년

-비디오 :

　- NTSC : 1초당 29.97 프레임. 대역 압축을 위해 복잡한 회로 내장. National Television System Committee

　- PAL : 1초당 25 프레임. Phase Alter-nation Line System

　- AVI : 비디오와 오디오를 섞어서 동영상을 구성한다는 말에서 유래. 표준 동영상 형식으로 널리 사용되는 이 파일 형식은 압축되지 않은 상태이며, 마이크로소프트사에서 개발. 제작사에 따라 서로 다른 압축으로 인해 반드시 코덱이 필요하다. 화질은 뛰어나지만 용량이 크기 때문에 실시간 동영상에는 적합하지 않다.

　- MOV(Quick Time) : 애플 사에서 개발한 비디오 파일 형식. 윈도우 사용자는 Quick Time for Windows 설치 필요.

　- MPEG : 동영상 압축 표준 형식

　　- MPEG-1 : CD-ROM에 저장하고 재생할 수 있는 데이터 전송률을 1.5Mbits/sec로 동영상 부호화

　　- MPEG-2 : HDTV까지 확장. 5~10Mbits/sec

　　- MPEG-4 : 개인 휴대 단말기에 맞는 낮은 데이터 전송 지원. (데이터 64 Kbits/sec 이하의 표준화 코딩) 

　- WMV : Window Media 비디오 코덱 사용하며 압축. 윈도우 미디어로 재생가능하다. 

　- Flash Video : 어도비 시스템즈의 동영상 파일 포맷. 확장자 flv., f4v., f4p., f4a., f4b

　- MOV Video : 역시 Apple사 비디오 형식이다. 윈도우 매킨토시 플랫폼을 지원한다.

　- RM(RealMedia) : 멀티미디어 데이터 스트리밍 콘텐츠 및 솔루션. Constant Bitrate

　- MKV(Matraska multimedia contrainer for Video) : 비디오 및 오디오 컨테이너. 기존의 바이너리 포맷 대신 EBML 사용. 비디오 확장자 mkv. 오디오 확장자 mka. 화질저하 없이 영상, 음성, 자막 한데 묶을 수 있는 파일 형식

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멀티미디어 시스템

하드웨어 (입력 장치, 인터페이스 카드, 저장장치, 장치 드라이버, 출력 장치)

멀티미디어 컴퓨터

멀티미디어 PC(MPC) : 유수의 PC 관련 업체들이 제정. 멀티미디어 정보 재생을 위한 PC 성능에 대한 기준. MPC Level 3 : 사운드카드. 하드디스크, MPEG 지원 등

그래픽 워크스테이션 ; 텍스쳐 매핑, 쉐이딩, 렌더링 등의 그래픽 처리 전용 하드웨어 장착, 인터페이스 카드 장착

미디어 처리 장치

사운드 카드 : 사운드 입출력 지원. CD룸 드라이브를 오디오 CD플레이어처럼 사용 가능

그래픽 가속 보드 : 3차원 그래픽. 고품질 해상도. 렌더링 속도 향상.

그래픽 카드 : 비디오 데이터 고속 압축/복원/재생

- 프레임그래버보드 : 아날로그 디지털 변환

- 비디오오버레이보드 : 외부영상장치와 연결

소프트웨어

다양한 멀티미디어 자료 등 재싱 및 제작 위한 프로그램

- 재생 : Microsoft Window media player

- 제작 : Nero-Nero Burning Rom / 3D Max

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데이터 처리

- 텍스트 : 영상 위 자막으로 삽입. 효과는 포토샵 이용.

- 사운드 : MP3 오디오 플레이어 : 오디오 CD와 비슷한 음질. 높은 압축률. 부호화(인코딩) dBpoweramp : MP3(Lame)

- 이미지 : C, Java, Matlab 등 일반적 프로그램 언어로 처리 가능.

* 저주파 통과 이미지, 양각화 이미지

- 애니메이션 : 재래식 제작보다 월등한 작업 능력

　- 2D Tools : 툰즈, Motion, Adobe After Effect(어도비 애프터 이펙트) : 어도비의 디지털 모션 그래픽 및 합성 소프트웨어, 무료 배포

　- 3D Tools : Maya (일리아스카 개발. 3D 그래픽 소프트웨어 패키지 스타워즈, 매트리스) 모델링, 텍스쳐링, 라이팅, 애니메이팅, 렌더링 도구 하나의 UI로 통합.

- 비디오 : 제작도구 : 프리미어 프로

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압축

무손실 압축 : 다시 복원 가능한 압축. 문서 압축에 사용.

- 런-길이 코딩(Run-Length Coding)

paaaabbbbcddddd → p!4a!4bc!5d

- 허프만 코딩 : 발생 빈도가 높은 문자를 작은 비트로 표시하는 방법

adddddddbdcc : a 하나 b 하나 c 둘 d 여덟. 총 12 : d=1, c=01, b=001, a=000

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손실 압축 : 부적합한 부분 제거 압축. MP3 파일에서 인간이 감지 못하는 영역 데이터 제거(변환 코딩)

- 이산 코사인 변환을 이용 : (입력은 실수데이터이며 출력은 진폭과 위상)

모든 값들이 100~140 분포인 8 ×8 데이터 → 이산 코사인 변환 → 모든 데이터 값 축소 → 7 ×7 값만 취하고 다른 값들은 0으로 다시 역 이산 변환

- 웨이브릿 코딩 : 전체 영상을 4개로 분할 변환. 다시 4개로 나누어 전송 → 사람이 전체적인 모습을 보고 자세히 본다는 점 이용한 것. 이산 코사인 변환 방법보다 우수함.

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혼합 압축 : 허프만 + 변환 코딩 → JPEG 압축

색 요소 3개 분할 → 다시 각각 8 ×8 분할 후 이산 코사인 변환 DCT (Discrete Cosine Transformation) → 다시 양자화하여 허프만 코딩

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JPEG 압축 : 표준 영상 압축 방식

Joint Photograghic Enperts Group의 약어.

둔감한 시각적 부분 압축. RGB → Y(색의 밝기. 휘도) Cb.Cr. - blue red 색차(Chroma)

Y, Cb, Cr로 나눈 후 8 ×8 분할 후 이산 코사인 → 양자하 후 허프만 코딩

인간의 시각이 밝기의 변하보다 색의 변화에 더 둔감하다는 성질 이용.

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MPEG 압축

Moving Picture Experts Group에서 정한 동영상, 오디오 코딩 표준

- MPEG-1 : 공간적 압축 : JPEG와 동일

시간적 압축 : 시퀀스 (전체 영상) ⊃ GOP (영상 집합) ⊃ 하나 이상의 I-프레임(Intra-Frame)

각 GOP는 프레임 정보로만 부호화되어 복호화 시 다른 프레임의 영향받지 않음.

P-프레임(Predictive) : GOP 내의 과거의 프레임 정보에서 재생

B-프레임(Bidirectional) : 과거의 프레임과 미래의 프레임 정보로부터 재생

GOP 앞에는 시퀀스 헤더가 존재하며 임의 접근을 위한 진입점임. 각 프레임의 16 ×16픽셀 블록을 매크로 블록이라고 하고, 매크로 블록은 8 ×8 픽셀 단위로 나뉘어 이산 코사인 변환과 양자화 과정을 거친다.

MPEG-7 : 멀티미디어 내용 기술

MPEG-21 : 멀티미디어 콘텐츠에 관한 지적 재산권 문제 취급

위 둘은 압축이 아니라 체계의 표준임.

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JPEG2000 압축 : 웨이브릿 변환의 정지 영상 압축 방식. JPEG 압축보다 고품질.

컬러 → YCbCr 변환 → 웨이브릿 변환 → 8비트 부호화

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MPEG-2 :

뛰어난 성능과 유연성, 멀티미디어 스트리밍에 중요한 부분을 차지하고 있는 압축 기술.

자체 오디오 비디오 계층화, (부호화/복호화 지연), 저장 및 전송 시 잡음에 의한 에러 대책

MPEG-1 및 표준과 순방향 호환성, 임의접근 및 채널변경, 특수효과, 다채널 음향, 다국어 음성 수용. 암호화, 편집 기능

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MPEG-4 : 

폰. PDA 낮은 전송률 환경에 관한 동영상 표준.

지연현상 및 오디오 이외에 컴퓨터 그래픽과 인조 합성 음향 신호 처리

한 프레임에 나타나는 영상 

시간에 따라 변화하는 것 : 비디오 객체

배경 정보 : 정지 텍스트 객체

모든 객체 부호화하여 전송 → 복호화하고 결합하여 수신

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FLAC 음원 (Free Lossless Audio Codec)

디지털 오디오의 무손실 압축을 위한 오디오 코딩 형식/ 관련 코딩 및 디코딩 구현도 지칭

50~60% 압축 → 복원 가능

프리소프트웨어 FLA 파일에서 높은 주파수 삭제(불가청) → MP3 파일

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4K UHD

4K는 풀 HD의 4배 화소, 차세대 고화질 해상도 아직 표준 없음.

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3D 및 4D

사람의 눈 각각 다른 화상 제시하고 양안 시차로 입체로 보이게 하는 원리.

- 스테레오스코피 : 안경이용 3D

- 오토스테레오스코피 : 안경 필요 없음.

- 시차 장벽을 이용 : 안경 대신 영상들 앞에 슬릿 설정. 닌텐도 3DS

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멀티미디어 활용

CD-ROM 타이틀

디지털 영상물 : youtube

뮤직비디오 방송 

웹페이지

전자상거래

VOD(Video On Demand) : 주문형 비디오. 대화형 TV의 원형. 특수 효과 사용 가능.

VoIP(Voice Over Internet Protocol) : 인터넷과 전화 패킷에 음성정보 삽입→ 쌍방향 서비스

 

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멀티미디어 보안

핑커프린팅 : CD 불법 복제 방지, 음악마다 수요자 고유 코드 삽입

워터마킹 : 영상 프레임에 고유정보 삽입하여 불법복제자 추적

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디지털 저작권 관리(DRM) 디지털 미디어 접근 제어 기술의 집합

(1) 콘텐츠 공급자는 콘텐츠 제작자로부터 콘텐츠를 획득한다.

(2) 사용자는 콘텐츠 공급자의 콘텐츠 목록에서 원하는 콘텐츠를 찾아 사용자 단말에 다운로드한다.

(3) 사용자는 콘텐츠를 사용하기 위해 콘텐츠를 복호화할 수 있는 사용권한을 권한 발행자로부터 구입한다.

(4) 권한 발행자와 콘텐츠 제작자 사이에 콘텐츠 비용 정산이 이뤄진다.