1. 영상 압축, 영상 부호화
ㅇ 영상신호에 내재된 중복된 정보를 시각적으로 못느낄 정도로 제거하여 압축하는 기술
2. 영상신호에 내재된 중복성 제거 방식
ㅇ 시간적 중복성 (Temporal Redundancy) : 시간적 압축 기술
- 통상, 현재 비디오 프레임을 예측
. 과거,미래 프레임들부터 예측을 수행하며, 그 차이를 보상함으로써, 예측을 향상시킴
- 이의 출력은, 오차 프레임, 움직임 벡터 등과 같은 일련의 모델 파라미터들 임
. (오차 프레임 : 현재 프레임에서 예측 프레임을 뺀 결과 값)
ㅇ 공간적 중복성 (Spatial Redundancy) : 공간적 압축 기술
- 통상, 프레임 내 인접한 화소 또는 블록 간에 상관관계(유사성)를 제거하거나,
- 또는, DCT, 적응 양자화 등 전통적인 변환 부호화를 사용하는 등
- 이의 출력은, 일련의 양자화된 변환 계수 값들임
ㅇ 통계적 중복성 (Statistical Redundancy) : 통계적 압축 기술
- Huffman Coding 등 엔트로피 부호화 (정보이론에 기초하여 압축 수행)
. 데이터의 통계적 특성(출현빈도 등) 활용
. 시간적/공간적 중복성 모두 활용 가능
3. 영상 압축 및 복원 단계
ㅇ (영상 소스) → 예측 단계 → 변환 단계 → 양자화 단계 → 엔트로피 코딩 단계 → (압축 영상)
- 예측 : 수신기에서 예측 가능한 신호를 제거하는 과정
- 변환 : 변환영역에서 영상신호를 달리 표현하는 과정 (필요 데이터량이 줄어들 수 있음)
- 양자화 : 인간이 인지 못하는 정보를 제거하는 과정
- 엔트로피 코딩 : 데이터를 비트 단위로 표현하며 데이터량을 줄이는 과정
ㅇ (압축 영상의 복원)
- 통상, 압축된 데이터는, 부호화된 움직임 벡터 파라미터, 오차 계수, 헤더 정보 등으로 구성됨
- 현재 프레임의 예측 프레임을 생성하기 위해 파라미터들을 활용하고,
- 현재 프레임에 오차 프레임을 더함으로써 복원됨
4. 주요 압축 기술 요소별 분류
ㅇ 중복 요소를 제거하는 방식에 따른 분류
- 엔트로피 부호화 : 호프만부호화, 산술부호화, LZW 부호화 등
. 통계적 중복 요소를 제거하는 압축 기술
- 예측 부호화 : DPCM, MC(움직임보상) 등
. 시공간적으로 전후/인접 신호로부터 현재의 신호를 예측하여 부호화하는 기법
. 화면 내 예측(공간적) 및 화면 간 예측(시간적)
. (화소 단위 보다는 블록 기반 위주의 예측 수행)
- 변환 부호화 : DCT, VQ 등
. 주로, 주파수 변환 기술에 의한 압축 방식을 말함
. 변환 그 자체 보다는 부호화 과정에 필요한 양자화시에 압축이 주로 시행됨
- 혼성 부호화 : MC + DCT, MC + VQ 등
ㅇ 손실 여부에 따른 분류
- 무손실 부호화 : RLC, 호프만 부호화, VLC 등 (시청각 특성 고려하지 않음)
- 손실 부호화 : Sub-sampling, DPCM, DCT 등 (시청각 특성 고려함)
- 혼성 부호화 : JPEG, MPEG1, MPEG2, H.261, H.263, ... 등
ㅇ 영상성격에 따른 분류
- 정지영상 부호화 (Still Picture/Image Coding)
. 공간상에서 중복성 제거에 초점을 맞춤, 주로 DCT 등을 사용
. Intraframe Coding (프레임내 부호화)
- 동영상 부호화 (Moving Picture/Video Coding)
. 화면간 물체들의 움직임을 보상하기 위한 예측부호화 등 여러 복합적 기법 응용함
. 통상적으로 영상 뿐만 아니라 음성 부호화도 포함됨
- Interframe Coding (프레임간 부호화)
5. 영상 부호화 관련 표준
ㅇ ITU-T 영상부호화 관련 권고안들 (주로 통신용)
- 이진영상 팩시밀리 전송 : ITU-T T.4 (1980년)
- ISDN 망 (p x 64kbps, p=1~30) : H.261 (64kbps~2Mbps 정도의 속도,1990년)
- 동영상 부호화 : H.262 (MPEG-2와의 공동작업,1995년)
- 저 전송률 일반전화망 : H.263, H.263+, H.263L (1996년)
- 범용 고효율 압축 부호화 : H.264 (MPEG-4 Part10 AVC,2003년)
ㅇ ISO/IEC 영상부호화 관련 권고안들 (주로 정보/오락용)
- 이진영상 부호화 : JBIG (팩시밀리 등에 응용)
- 정지영상 부호화 : JPEG, JPEG2000
- 동영상 부호화 : MPEG-1 (주로,저장 미디어,1992년),
MPEG-2 (주로,전송 미디어,H.262와의 공동작업,1995년)
- 합성형 영상 부호화 : MPEG-4 (1999년)
ㅇ 위 두 기관의 협력(joint)
- MPEG-2/H.262
- H.264/AVC
- HEVC 등