제5장 멀티미디어 기초

1. 제5장 멀티미디어 기초 5.3.3 비월주사(Interlaced Scan) • 자연스러운 동영상을 위한 비디오는 초당 30개의 프레임이 필요 • 수직주사선의 주사방식이 홀수 주사선과 짝수 주사선으로 나누어 주사하기 때문에 실제로 하나의 프레임을 위해서는 2개의 필드가 필요 • 30개의 프레임을 위해서는 30개의 짝수 필드와 30개의 홀수 필드가 필요하므로 1/60초 마다 하나의 필드를 주사한다. • 하나의 프레임을 두개의 필드로 나누어 주사하는 주사방식을 비월주사라 한다. • 비월주사 방식을 텔레비전에 사용되는 기본적인 주사방식으로 NTSC는 초당 60개의 필드, PAL은 초당 50개의 필드로 나누어짐.

2. 제5장 멀티미디어 기초 5.3.4 프로그레시브 스캔(Progressive Scan) • 디지털 TV인 HDTV, 일부 DVD플레이어에 지원되는 방식 • 컴퓨터 모니터에서 사용 • 1/60초에 한번씩 전체 프레임을 주사 • 비월주사 방식보다 선명한 화질 제공 • 기존 비월주사방식의 아날로그 비디오를 컴퓨터에서 실행하는 경우에는 편집 프로그램을 이용하여 프로그레시브 형식으로 변환하여 사용 • 컴퓨터에서 작업한 프로그레시브 형식의 비디오를 아날로그 텔레비전을 이용하여 출력하려면 비월주사 방식으로 변환하는 디인터레이스(Deinterlace)작업을 통해 변환

3. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 비디오의 디지털화 • 비디오 또한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화하여야 컴퓨터에서 활용가능 • 비디오 각각 프레임의 이미지를 구성하는 픽셀의 결합방식을 수치로 표시하는 해상도와 색상을 기준으로 변환 5.4.1 픽셀 • 컴퓨터 이미지의 최소 단위로서 벽돌이나 타일을 조합하여 벽을 쌓은 것과 같다 • 컴퓨터 그림을 확대하여 보면 조그만 점으로 구성되어 있다. • 픽셀 수의 증가가 화질의 향상과 비례한다. • 디지털 카메라나 캠코더의 60만 혹은 100만 화소와 같은 수치는 정지화상의 화질을 결정하는 픽셀수의 수치를 의미

4. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .2 해상도 • 픽셀의 결합방식을 수치로 표시한 것 • 640 * 480 과 같이 행 방향의 픽셀수와 열 방향의 픽셀수로 표기 • 인터넷 활용을 위한 동영상은 320 * 240 이하의 해상도로 표현하는 것이 적당. • 대표적인 컴퓨터 비디오 방식 • CGA(Computer Graphic Adapter) • - 해상도 320*240 : 초기컬러 모니터 • - 색상 4색 • VGA(Video Graphic Adapter) • - 해상도 640*480 • - 색상 256색 • SVG(Super VGA) • - 해상도 1024*768 • - 색상 1600만 색 : 자연색(True Color)

5. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .3 색의 표현 • 컬러텔레비전 방송 초기 흑백 호환 문제 제기 • 흑백텔레비전의 흑백에 관한 정보가 단지 밝기라는 점에 고안해 흑백신호를 컬러의 밝기로 계산 • Y = a * Red + b * Green + c * Blue • - 따라서 RGB 신호에 관한 정보를 a, b, c의 상수를 이용하여 하나의 밝기 신호 Y(luma)로 변환하여 컬러 이미지를 흑백신호로 변환이 가능 • 컬러텔레비전을 위해서는 색상에 관한 정보가 필요 • 밝기신호를 이용한 두 개의 다른 색차신호(chroma)를 이용하여 색상을 표현하게 됨 • 색차신호는 밝기신호 Y에서 빨강과 파란색을 제외한 정보를 포함 • Y에서 빨강을 뺀 색차신호를 U 혹은 Cb라 표기 • Y에서 파랑을 뺀 색차신호를 V 혹은 Cr이라 표기 • RGB를 YUV 혹은 YCbCr(YCrCb)로 표기 하기도 함

6. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .3 색의 표현 • Y, U 와 V에 관한 공식은 (RGB값이 주어졌을 때) • 밝기신호 : Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B • 색차신호 : U(Cb) = (B-Y) * 0.493 • 색차신호 : V(Cr) = (R-Y) * 0.877 • YUV 값이 주어졌을 때 • R = Y + 0.956U + 0.621V • G = Y + 0.272U + 0.647V • B = Y + 1.1061U + 1.703V • RGB를 YUV방식으로 표현하는 또 다른 이유는 RGB로 표현한 색상신호를 위한 RGB의 3개의 채널이 기존의 방송 대역폭에 적합하지 않은 것은 물론 • 기존의 방송과 호환성에도 문제가 발생 • YUV방식으로 대역폭의 효율성을 높일 수 있는 것은 물론 • 컬러방송을 위한 대역폭을 조정하여 기존의 방송과의 호환성을 유지할 수 있다.

7. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .3 색의 표현 • Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B 4.0Mhz • R-Y = 0.70R – 0.59G – 0.11B 1.5Mhz • B-Y = -0.30R – 0.59G + 0.89B 0.5Mhz • RGB의 3가지 모두 밝기의 정보를 포함하기 위한 방법으로 RGB 각각의 신호에 4.0Mhz 모두 12Mhz의 대역폭이 요구 • 사람의 눈이 색에 민감하지 않은 원리를 이용하여 RGB에서 밝기 정보를 분리하면 색정보는 보다 낮은 대역폭을 이용하여 효율적으로 전송이 가능 • RGB를 밝기와 색상신호를 분리하여 전송할 수 있기 때문에 현재 TV 채널의 주파수인 6Mhz 대역폭을 갖게 되었다.

8. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .4 데이터 샘플링(Data Sampling) • RGB 방식을 이용하여 디지털 데이터로 코딩하는 경우 자연색을 표현하기 위해서는 각각의 색상을 위해 8비트씩 전체 24비트가 필요 • YUV는 사람의 눈이 밝기보다 색상정보에 민감하지 않다는 이론에 기반 • 색상정보인 U(Cb)와 V(Cr) 정보는 밝기 정보를 나타내는 Y보다 적게 샘플링한다 하여도 크게 무리는 없다. • 따라서 YUV방식은 RGB 방식에 필요한 24비트 전부를 샘플링 하는 것이 아니라 • 색상정보는 밝기 정보의 절반정도의 데이터만을 샘플링 한다. • 코딩방식에 따라 YUV(4:2:2) 혹은 YUV(4:2:0)와같이 색상과 밝기 크기의 비례를 수치로 표현하고 있다

9. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .4 데이터 샘플링(Data Sampling) • MPEG-2의 비디오 해상도를 기준으로 한 줄에 720개의 픽셀씩 480개의 선으로 구성되어 720 * 480의 해상도를 지원하기 때문에 RGB 방식을 사용한다면 픽셀당 24비트씩 • 초당 30프레임을 지원하기 위해서는 240Mbits 정도의 데이터를 기록하여야 한다. • YUV방식을 이용하면 밝기에 대한 정보는 색상정보에 절반 정도만 샘플링 하면 되기 때문에 한 줄에 360개 정도만을 샘플링하면 되므로 전체정보는 160Mbits 정도로 줄일 수 있다. • 예) 해상도 720 * 480의 초당 30프레임의 비디오 데이터양 • - RGB(Red, Green, Blue) 샘플링 • Red – 8비트 • Green – 8비트 • Blue – 8비트 • 720비트 * 480줄 * 30프레임 * 24비트 = 240Mbits/sec

10. 제5장 멀티미디어 기초 5.4 .4 데이터 샘플링(Data Sampling) • YUV(YCbCr) 4:2:2 샘플링 • - 밝기(Luminance) : Y • 720 샘플/줄 * 480 줄 * 30프레임/초 * 8비트/샘플 = 80Mbits/sec • - 색상(Chrominance) : U(Cb) • 360 샘플/줄 * 480 줄 * 30프레임/초 * 8비트/샘플 = 80Mbits/sec • - 색상(Chrominance) : V(Cr) • 360 샘플/줄 * 480 줄 * 30프레임/초 * 8비트/샘플 = 80Mbits/sec • 전체 160Mbits/sec 정도 • YUV(4:2:2)외에 YUV(4:2:0)과 같이 보다 다양한 비율로 샘플링이 이루어진다.