<시리즈> MPEG와 정보혁명 (25);H 263

1876년 벨이 전화를 발명한 이래 인류는 상대의 얼굴을 보며 통화할 수 있는화상전화를 꿈꾸어왔다. 이를 위한 첫 시도로 70년대 중반 "픽처폰"이라는이름의 화상전화기가 선보였다. 그러나 당시의 기술수준으로는 가격과 성능을 충족시킬 수없어 시장 진입에 실패했다.

80년대에 종합정보통신망(ISDN)이 ITU-T(옛 CCITT)에 의해 표준화되면서그응용으로 ISDN망을 이용한 화상전화를 생각하게 되었다. 이 화상전화기(H.

320 터미널)는 가정에서 ISDN망에 연결하는 기본 인터페이스(64Kbps채널 둘과16Kbps채널 하나)나 사무실에서 사용하는 일차군 인터페이스(64Kbps채널최대 30개)를 대상으로 하므로 P×64Kbps(P=1~30)의 비트율을 갖는다. 이때의동영상 압축을 위한 국제 규격이 이전에 소개한 바 있는 H.261이다.

H.320 화상전화기는 G4 팩시밀리와 마찬가지로 ISDN망에 접속하도록 되어있으므로 일반전화망에서는 사용할 수 없어, ISDN이 널리 보급되지 않은 현시점에서 상용화에 어려움을 겪고 있다.

90년대 초에는 미국의 AT&T.MCI 등의 통신회사들이 전화망을 이용하는 화상전화기를 개발해 보급에 나섰다. 그러나 통신기기는 속성상 호환성이 매우중요한데, 이 화상전화기들간에는 호환성이 없었다. MPEG4는 본래 이 수요를충족시키기 위해 시작되었으나, 차츰 그 범위가 확장되어 결국 멀티미디어데이터베이스 액세스나 무선 멀티미디어 통신을 주목적으로 하게 되었고 표준화도 98년에나 완성될 예정이다.

이러한 배경을 바탕으로 ITU-T SG15에서는 전화망을 이용, 64Kbps이내에서동작하는 화상전화기의 국제 표준규격을 만들기 시작해 지난해말 그 기술적내용을 최종적으로 확정했다. 단기간에 완성하는 것을 목표로 했기 때문에 MPEG4처럼 새로운 알고리듬을 수용하기보다는 H.320 화상전화기를 개량하는방향으로 나아갔는데, 이것이 바로 H.324 터미널이다.

H.324 화상전화기는 최근 표준화된 V.34모뎀(전화선용 모뎀으로는 최고속으로 전송속도는 28.8Kbps)을 통해 전화망에 접속되며, 동영상의 압축은 H.261을 상당부분 개선한 H.263을 이용하고 음성의 압축은 CELP 방식인 G723을이용한다.

H.263에 있어 H.261에 비해 개선된 부분을 정리하면 다음과 같다. 우선 각매크로 블록의 움직임 벡터를 부호화하는데 있어서 이웃하는 매크로블록의움직임벡터와 상관도가 높음을 감안해 세 벡터의 중간값을 취하는 보다 효율적인 방법을 사용하고 있다. 이 방법으로 약 10%의 데이터 감축이 얻어진다. 또한 한 매크로블록내에서 움직임을 세분화하는 블록별 움직임 추정이가능하다.

DCT 변환계수의 효율적 양자화를 위해 양자화기를 개선해 약 3%의 데이터절약을 얻고, 또한 양자화된 변환계수들의 가변장 부호화는 H.261, JPEG, MPEG1, MPEG2의 2차원 부호를 개선해 화면내.화면간 정보까지를 고려한 3차원부호를 사용한다. 여기서 약 5%정도의 데이터를 절약할 수 있다.

비트열의 구문(synta.)에 있어서도 기존의 H.261보다 크게 단순화해 순수한정보 비트이외의 오버헤드를 줄이고 있다.

이밖에 성능향상을 가져오지만 복잡하여 사용여부를 옵션으로 남겨둔 기술로구문기반 적응산술부호화와 PB프레임이 있다. 구문기반 적응산술 부호화는복잡하기는 하지만 5~14%의 절약을 가져온다. PB프레임은 다른 기법이 비트절약을 위한 기법인데 비해 비트를 약간 더 허용하면서 초당 프레임수를 배로 늘릴 수 있어 시각적으로 훨씬 더 안정되고 부드러운 동화상을 얻을 수있다.

성능향상을 위해 기타 몇 가지 요소가 더 제안되었으나 복잡도에 비해 성능향상이 뚜렷하지 않은 것들은 제외되었다.

이상의 여러 요소들을 가지고 있는 H.263은 성능이 매우 뛰어난 알고리듬으로 최근의 MPEG4 화질 평가에서도 제안된 방식들의 성능을 평가하기 위한기준 알고리듬으로 사용되었는데, 놀랍게도 제안된 방식들 대부분보다 H.263이성능이 나은 것으로 판명되었다. 따라서 전화선을 이용해 제법 괜찮은 수준의 화상전화를 구현할 수 있게 되었다.

이미 규격이 완성되었기 때문에 올해 하반기부터는 전화선에 바로 연결할수있는 화상전화기가 선보일 것으로 예상된다. 이 화상 전화기는 또한 PC상에구현될 수도 있어, 전화선을 통한 PC통신과 팩스 송수신 기능을 가지고 있는기존의 멀티미디어 PC의 개념을 한 차원 높여줄 것으로 기대된다. 즉 멀지않아 가정마다 보급된 PC를 이용해 전화선을 통한 화상전화를 하게 될 것이다.

<정제창 한양대교수>