<시리즈> MPEG와 정보혁명 (17)

MPEG2 비디오는 MPEG1 비디오를 포함하고 있어 순방향 호환성이 유지된다.

MPEG1비디오가 CD등 디지털 축적 매체에 1.15Mbps의 저비트율로 동화상 을 저장하는데 반해, MPEG2 비디오는 보다 고비트율의 방송, 통신, 축적 미 디어에서 고화질의 동화상을 전송하거나 저장하는데 사용된다. 응용분야가 다양해진 만큼 충족시켜야 할 요구조건도 많아졌다.

세계 유수의 기업들이 이러한 조건을 만족시키기 위한 MPEG-2 비디오앨리 고듬을 제안하여 91년 9월 최종적으로 30개의 방식이 일본의 JVC연구소에서 평가를 받았다. 그중 20개는 MPEG1과 마찬가지로 DCT에 기초한 방식이었고, 5개는 서브밴드 부호화 방식이었으며, 나머지 5개는 웨이블릿 변환을 이용한방식이었다. 평가 결과 여전히 DCT에 기반을 둔 방식들이 다소 우세하였고 MPEG1 비디오와의 호환성도 고려하여, 결국 MPEG2 비디오의 표준화의 방향도D CT를 기반으로 하는 방식으로 결정되었다.

MPEG2 비디오는 일종의 범용 압축 앨고리듬으로, MPEG1 비디오를 크게 확장발전시키면서 많은 도구들을 마련하여 응용분야에 따라 이들을 적절히 선택사용하도록 하고 있다. 압축효율의 향상을 위해 MPEG2 비디오는 MPEG1 비디오의 각 요소들을 재검토하여 조금씩 개선함으로써 전체적으로 상당한 향상을 가져오고 있다. 즉 필드단위의 처리, 움직임 추정.보상 방식, 양자화, DCT 계수의 주사방식, 가변장 부호화 등 많은 부분들이 개선되었다.

MPEG2 비디오의 범위는 매우 넓지만 응용분야마다 그중 특정 해상도에 특정기능까지만을 사용한다. 따라서 부호기와 복호기를 제작할 때의 편의를 위해MPEG2 비디오를 해상도와 기능에 따라 몇가지로 분류하고 있다. 우선 화면의 해상도는 4개의 레벨로 분류된다. MPEG1 비디오가 대상으로 하는 것과 같은 작은 화면인 심플(Simple), 현행 TV 화면크기인 메인(Main), 유럽 고선명TV HDTV 의 화면크기인 하이(High) 1440, 미국 고선명 TV를 위한 규격인 하이가 그것이다.

또 기능에 따라서는 5개의 프로필로 나누어진다. 양방향 예측을 이용하는B프레임을 제외하여 구현을 용이하게 한 심플, 많은 기능을 포함하여 대부분의 응용분야에 채택되고 있는 메인, 계층 구조를 가지면서 보다 기능이 확장 된 SNR Scalable, Spatial Scalable, High 등이 그것이다.

구체적 응용 예로서는, 내년부터 실시될 예정인 무궁화 위성을 이용한 디 지털 DBS 방송이나 최근 도시바와 소니 진영이 규격합의를 본 DVD 등은 메인 프로필.메인레벨, 미국과 우리나라의 HDTV는 메인프로필.하이레벨, 유럽의 HDTV는 Spatial Scalable Profile.하이-1440 레벨, 그리고 미국의 디지털 케이블 방송은 심플 프로필.메인레벨이다.

MPEG2 비디오는 현행TV나 HDTV를 효율적으로 압축하는 것이 주목적이다.

현행TV의 화질은 3~9Mpbs에서, 그리고 HDTV 화질은 17~30Mpbs에서 각각 얻어진다. 비트율은 주어진 채널의 용량과 요구화질을 고려하여 선택된 다. 예를 들어 무궁화 위성 DBS에 있어서는 약 7Mbps, 미국의 그랜드 얼 라이언스 HDTV방식에서는 17Mbps, 전화선을 이용한(ADSL-3방식) 주문형비디오나 DVD에 있어서는 5~6Mbps를 비디오에 할당하고 있다.

MPEG2 비디오에서는 컴퓨터에서 채택되고 있는 순차주사만을 대상으로 하는MPEG1 비디오와는 달리, TV에서 사용되고 있는 비월주사 방식의 동화에 대해서도 많은 고려를 하고 있다. 즉 한 화면(프레임)을 두 필드(짝수번째 주사선으로 이루어진 필드와 홀수번째 주사선으로 이루어진 필드)로 나누어 필드구조로 부호화할 수도 있고, 프레임 구조로 부호화할 수도 있다. 움직임이많은 장면은 한 프레임의 두 필드간에도 큰 차이가 나므로 필드구조로 부호 화하는 것이 효과적이고, 정지화에 가까울수록 두 필드간에 상관도가 높아프레임 구조로 부호화하는 것이 유리하다. 또 프레임 구조의 부호화에 있어서도 각 매크로블록(16×16화소 단위)별로 필드단위의 처리가 가능하도록 하여 화면내의 부분적 움직임을 용이하게 처리할 수 있게 하고 있다. 이와 함께 많은 요소가 결합되어 MPEG2 비디오는 MPEG1 비디오보다도 월등한 동화 압축 능력을 가지게 된다. 정 제 창<한양대 교수>