신년특집 - MPEG의 기술동향

기록매체의 소형화와 함께 방대한 정보를 효과적으로 저장하기 위한 각종 첨단기술이 잇따라 개발되고 있다.

이가운데 최근들어 업계의 관심이 집중되고 있는 기술이 바로 영상 및 음성 을 압축해 기록, 전송하는 MPEG(Motion Pi-cture E.perts Group)다.

MPEG는ISO (국제표준기구)산하 멀티미디어규격제정위원회인 SC29에 소속된WG11그룹의 별칭으로 이 그룹이 규격을 통일한 동화상 및 음성압축기술이다.

MPEG가세계 주요업체의 제안서를 받아 압축기술의 규격을 통일한 MPEG Ⅰ은 지난 92년부터 CD.DAT(디지틀 오디오 테이프).방송용VCR.대화형CD.CD- 롬 등에서 화상과 음성을 디지틀방식으로 압축하는데 활용되고 있다.

하지만최근 MPEGⅠ보다 한 차원 발전된 압축기술인 MPEGⅢ의 규격 표준화작업이 마무리단계에 접어들어 세계유수의 업체들이 이 기술을 응용한 첨단 제품개발에 열을 올리고 있다.

또MPEGⅡ보다도 향상된 영상압축기술인 MPEG&의 표준화작업도 본격화 되고있어 전화선을 이용한 화상회의시스팀의 상용화도 조만간 실현될 전망이다.

영상및 음성압축기술의 연구는 디지틀기술의 연구와 마찬가지로 오래전부터 진행돼 왔다.

압축기술의연구가 시작된 것은 지난 50년대인데 상용기술로 연구된 것은 고속컴퓨터와 LSI가 사용된 80년대부터로 인식된다.

80년대에들어서 처음으로 영상압축분야에서 활동을 시작한 것은 JPEG (Join t Photogra-phic Coding E.perts Gr-oup)라는 조직이다.

JPEG는원래의 정보량을 1백분의 1정도로 압축하는, 상당히 효율 좋은 정지 화상의 압축기술을 개발해 세계의 주목을 받았다.

JPEG가사진과 같은 정지화면의 압축부호화 기술을 연구하는 전문가모임이라 면 MPEG는 움직이는 화상의 압축부호화기술을 연구하는 전문가모임이라 할수있다. 이들의 관련조직을 살펴보면 <그림>과 같은데 JBIG는 팩시밀리의 규격을 결정하는 2치화상을 취급하며 MHEG는 컴퓨터화상을 담당한다.

MPEG는맨처음에 CD와 같은 기록매체에 동화상을 기록하기 위해 1.5Mbps 의 낮은 비트율 부호화방식의 표준화부터 시작했다.

전송과기록을 하는 경우에는 기본적으로 1비트씩 직렬로 전송하고 기록하는 것이 보통인데 1.5Mbps라는 표현은 1초동안 1.5메가비트의 신호를 전송하고 기록하는 것을 의미한다.

MPEG에서는지난 91년말 이같은 영상압축기술의 표준규격을 마련, 관련 업체 에 보급시켜 이 규격에 근거한 IC도 상품화했고 가라오케장치나 멀티 미디어 등에 조합시켜 사용하는 용도로도 상용화를 시작했다.

MPEG의 압축기술은 데이터내의 중복성과 함께 영상간의 중복성도 제거 하는것이 주된 원리다.

그렇다면영상간의 중복성 제거는 어떻게 할 것인가. 가장 중요한 개념은 하나의 영상은 앞에서 본 영상과 같은 데이터가 많이 존재한다는 사실이다.

이는앞에서 압축한 영상에는 다음에 압축할 영상이 적지 않게 포함돼 있다는 이야기다.

만약정지된 물체만을 포함하는 영상을 본다면 계속되는 영상에는 데이터의 변화가 전혀 없을 것이다.

따라서MPEG기술에서는 앞서 압축한 영상을 토대로 현재 압축할 영상과의 차이점만을 확인, 기록하므로 상당히 많은 양의 데이터를 줄일 수 있다.

그러나컴퓨터에 저장되는 실제영상은 물체의 모임이라기보다는 디지틀 화된숫자의 모임이기 때문에 실제 물체의 움직임을 찾아내기가 쉽지 않다.

MPEG에서는실제 물체의 움직임을 압축하기 위해 나눈 블록간의 수학적인 차이에 의해 찾아내는 방법으로 이같은 문제점도 해결했다.

이같은MPEG라는 영상압축기술을 이용해 CD-롬.대화형CD.비디오CD 등에 영상 을 저장하면 일단 성공이다.

WG11그룹은1.5Mbps의 규격을 갖춘 MPEGⅠ에 이어 다음 단계로 5~10MBP s의 비트율 규격인 MPEGⅡ를 결정하기로 하였다.

MPEG에서는MPEGⅡ의 상위규격으로 MPEGⅢ, 즉 하이비전규격을 만들 계획이 었으나 미국측이 MPEGⅡ의 상한인 10Mbps를 철폐하고 HDTV까지 포함 하는규격으로 하자고 요구해 이를 받아들였다.

ISO산하의 WG11(MPEG)는 지난해 11월 서울에서 가진 모임을 통해 MPEGⅡ 의 최종안을 마련 한데 이어 올해중에는 구체작업을 거쳐 표준화 규격이 최종적으로 결정될 것으로 보인다.

서울에서의 모임을 통해 확정한 위원회안 "CD 13818 (커미티드래프트 13818 )"가 MPEGⅡ인 것이다.

MPEGⅡ규격에서주목해야 할 사양은 4가지.

우선지금이라도 당장 디코딩LSI를 손에 넣을 수 있는 사양은 MP@ML(메인프 로파일.메인레벨)이다. 미국 SGS톰슨, 마이크로 일렉트로닉스, AT&T 등 유수의 업체들이 내년중에MPEG 용 디코딩LSI를 시판할 예정이다.

MP@ML에서디코딩 기본기능은 MPEGⅠ과 동일하나 화질은 현재의 TV신호보다 앞선다. 1백50채널의 직접위성방송인 "Direc TV"가 MP@ML을 채용하고 있으며 앞으로디지틀 비디오 디스크 등에도 응용될 전망이다.

디지틀방식으로전송되는 CATV용 규격으로는 SP@ML(심플프로파일. 메인레벨 )이 있다.

MP@ML보다가정에 설치하는 디코더의 가격이 저렴한데 코딩 및 디코딩 처리가 대폭 간략화됐기 때문이다.

MP@HL(메인프로파일.하이레벨)의경우 HDTV신호를 다루는 사양이다.

MP@HL사양은미국의 차세대TV인 "ATV"의 규격통일을 위한 조직인 그랜드얼라이언스 의 요구에 따라 MPEGⅡ에 포함됐다.

"ATV"의상품화를 위해선 초당 80메가비트를 디코딩할 수 있는 LSI의 개발이 시급한 과제로 지적된다.

유럽의방송사업자나 TV생산업체들은 디지틀HDTV방송방식으로 SSP@H1440(스 페셜 스케일러블 프로파일.하이-1440레벨)의 채용에 적극적이다.

이처럼눈부신 발전을 거듭하고 있는 영상 및 음성 등 각종 데이터의 압축기 술은 현재까지 미국과 일본이 주도하고 있다.

MPEG의 표준규격이 결정된 과정을 보면 이같은 압축기술분야의 세계 판도를 쉽게 확인할 수 있다.

MPEG의표준규격은 세계의 관련업체들로부터 제안을 받아 여러차례의 회의를 거쳐 제정되는데 참여단체 및 제안현황을 보면 미국과 일본의 경우 각각 6개 업체가 제안서를 제출해 이 분야의 선두국가임을 다시 한번 확인시켰다.

이어프랑스.독일.네덜란드 등은 각각 1개업체씩 제안에 참여했다.

주요제안업체를보면 미 AT&T.벨코어.씨큐브마이크로.IBM, 일 JVC.마쓰시타 .NEC.NTT.소니, 네덜란드 필립스 등 세계전자시장을 주도하는 업체들이 대거 참여하고 있다.

MPEG기술을 집적한 핵심칩의 경우도 대부분 미국과 일본업체들이 독점 하고있는 상황이다.

미국의SGS톰슨사의 경우 MPEGⅡ를 응용한 비디오용 LSI를 이미 개발을 완료 해 올봄부터 시작되는 "Direc TV"에 사용된다.

또TI사는 이 위성방송에 사용되는 오디오용 LSI를 개발했다.

이밖에AT&T.씨큐브.LSI로직.파이어니어도 MPEGⅡ를 응용한 각종 LSI를 조만간 상품화할 계획이다.

세계의이같은 추세에 발맞춰 국내에서도 지난 91년부터 압축기술의 연구 및이를 응용한 상품화에 시동을 걸었다.

금성사영상 미디어연구소의 이 춘 책임연구원은 "91년부터 국내 전문가들이 MPEG회의에 참가하기 시작, MPEG핵심그룹이 되기 위해 많은 노력을 펼쳐왔다 고 말한다.

그는또 "전문가들이 노력한 결과 현재는 세계 20여개 국가만이 가지고 있는MPEG 회의의 투표권을 우리나라도 가지고 있다"며 MPEGⅣ부터는 국내 업계의 본격참여가 확실시된다고 자신한다.

국내업계와각종 연구소에서는 미국과 일본 등이 규격화하고 있는 첨단 압축 기술습득, 선진국에 앞서 응용제품을 상품화하는데 총력을 기울이고 있다.

금성사는MPEG가 규격을 표준화한 압축기술을 이용, HDTV.디지틀VCR. 디지틀위성방송수신기.멀티미디어기기 등 향후 전자시장을 주도할 첨단제품을 개발 , 상품화하기로 하고 전담개발팀을 운용중이다.

또각 개발팀들은 압축기술과 관련한 세계의 첨단기술정보를 수집, 공유하고 있다. 이 회사는 영상미디어 연구소 및 중앙연구소의 ASIC센터가 중심이 되어 금성 일렉트론과 공동 으로 MPEG칩의 개발에도 나서고 있는데 올해안에 MPEGⅠ 용LSI의 개발을 완료할 예정인 것으로 알려졌다.

금성사는 그동안 MPEGⅠ을 응용해 대화형CD와 비디오CD를 상품화해 출시한 바 있다.

삼성전자와대우전자의 경우도 마찬가지로 응용기기의 상품화에 적극적이다.

현대전자는 지난해 MPEG기술을 응용한 비디오CD발표 이후 올해 압축 기술의 연구 및 응용제품개발을 집중투자 분야로 선정하는 등 과감한 투자에 나서고있다. 현대 전자는 반도체 부문의 연구인력을 투입, MPEG칩을 개발중인데 상품화가 조만간 이루어질 전망이다.

또MPEGⅡ와 MPEGⅣ를 이용한 디지틀방송기기, 화상전화기, 화상회의 시스팀 HDTV 및 다중변조방식의 음향기기 등 21세기 디지틀 정보화 시대에 대비해 장기사업계획도 마련했다.

한국통신산하한국전자통신연구소(ETRI)에서도 MPEG와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.

ETRI의영상통신연구실에서는 자체적으로 MPEG앨고리듬을 개발중이며 HDTV영 상신호 대역압축과 MPEGⅡ 앨고리듬을 이용한 영상자료압축기술 등의 상용화 연구에 집중하고 있다.

이연구실의 남재열박사는 "영상압축분야에서 인코딩기술은 국내업계가 미국 이나 일본에 결코 뒤지지 않는다"고 주장한다.

이에따라 디지틀TV는 오는 96년경에 상용화되고 HDTV의 상용화는 2000년을 넘어야 가능할 것이라고 전망하고 있다.

MPEG라는영상압축기술은 이제 첨단전자제품의 개발에 필수적인 핵심 기술로 인식되고 있다.

이분야에서 앞선 국가가 세계전자시장을 주도할 것이라는 예측은 새해를 맞아 기정사실로 받아들여지고 있는 것이다.