MPEG-2, 4:2:2

Date. 2003-05-02 14:29:14   Count. 359   By   webmaster

TV 프로그램 제작과 송출 애플리캐이션을 위한 MPEG-2 4:2:2 Ⅰ. 서론 압축기술 및 반도체와 저장기술의 계속된 발전은 수많은 전문방송과 멀티미디어 애플리케이션에 디지털비디오의 사용을 가능하게 했다. 1988년 디지털 코딩과 저장을 위한 광범위한 포맷의 필요성이 제기됨에 따라 ISO(International Standards Organization)은 Moving Pictures Expert Group(MPEG)을 설립하게 되었다. MPEG의 임무는 디지털 멀티미디어의 저장과 송출 애플리케이션을 위한 동화상과 associated 오디오 정보의 압축에 관한 표준을 지속적으로 개발하는 것이다. MPEG는 가전 및 전문방송장비 생산업체 그리고 전세계의 수많은 과학 연구 센터로부터 기술적인 협조를 구했다. MPEG는 전세계의 최고의 기술적 마인드를 이용하여 가장 이상적인 오디오 비디오 압축기술개발을 조율하여 왔으며 다양한 애플리케이션을 최적으로 만족시키는 표준그룹을 형성하였다. ■ 1단계 ISO-IEC/JTC1 SC29/WG11 그룹으로 공식적으로 알려진 MPEG는 1991년1.5Mbps 전송속도의 동화상 및 오디오 부호화 기술인 ISO표준 11172(MPEG-1)를 개발함으로써 그 첫 번째 사업을 완성하였다. MPEG-1의 비디오 부호화 알고리즘은 새로운 비디오/오디오 통신 서비스를 위해 그 당시 사용하게 될 압축 기술을 개선하였다. 또한, MPEG-1 비트 스트림 신택스는 광범위한 비디오 입력 포맷(화면크기 4095×4095)을 허용하였고, 알고리즘은 약 1.5Mbps의 효율적인 코딩을 위해 360×240 크기의 작은 화면크기를 지원하는 애플리케이션에 활용되었다. CD-ROM 멀티미디어, 비디오CD, 화상회의 등의 애플리케이션에 이 새로운 오디오/비디오 압축시스템이 처음으로 적용되었다. ■ 2단계 1990년 MPEG는 비디오포맷의 유연성과 높은 전송율(HDTV의 수용에 요구되는) 그리고 전문 TV방송에 요구되는 특별한 기술적 특성을 제공하기 위하여 그 두 번째 사업인 MPEG-2의 개발에 착수했으며, 1995년 ISO 표준 13818(혹은 ITU R H.262) “Generic coding of moving picture and associated audio"을 개발하였다. 1994년 MPEG는 디지털 시청각 데이터의 전달과 처리방법을 지원하는 새로운 코딩 Tool과 시스템 구조의 개발을 위한 표준화작업에 착수했다. 디지털TV의 증명된 기술에 근거하여 interactive 그래픽 애플리케이션과 월드와이드웹(www) 그리고 MPEG-4는 이 새로운 패러다임으로의 접근을 가능하게 하는 제작과 분배 그리고 컨텐츠를 집약함으로써 표준화된 기술적 요소를 제공할 것이다. ISO/IEC 14496 인 MPEG-4는 1998년 11월 발표되었고, 1999년 1월 국제표준이 되었다. 모든 MPEG 표준은 발생학적으로 보면 특정 애플리케이션을 위해 독립적으로 발전하였지만, 보편적 요구조건에 대하여 최상의 오디오/비디오 코딩 수행능력을 제공한다. 표준(Standard)은 인코딩 절차에 대해서는 구체화하지 않지만 대신 부호화 된 비트스트림과 디코딩 절차에 대해서는 엄격한 제한을 둔다. 이러한 접근은 엄청난 유연성을 가진 표준이 최적으로 만족될 수 있게 하고 때때로 수많은 애플리케이션들의 요구사항을 제한 할 수 있게 한다. MPEG 표준은 주요부분인 시스템 부분과 현재 시스템에 적용중인 MPEG-1과 MPEG-2 등 여러 부분으로 발표되었는데, 시스템 부분은 데이터와 비디오/오디오 스트림이 어떻게 다중화 될 수 있는지 뿐만 아니라 비디오/오디오 스트림의 다중화에 필요한 동기(sync)에 대한 정보와 데이터로의 무작위 접근과 버퍼의 운용에 관해 구체화하고 있다. 표준에서 비디오와 오디오에 대한 부분에는 비디오/오디오 데이터의 부호화 표현과 이들 화상과 오디오 정보를 재구성하기 위한 디코딩 처리에 대해 상세히 규정되어 있다. 표준의 적용부분은 부호화된 비트스트림의 특성을 결정하는 것과 비트스트림과 디코더의 적응 시험에 대한 절차를 설명한다. 다음 섹션은 1996년 시작된 방송의 제작과 전송 애플리케이션에 사용을 위한 MPEG-2에 포함된 기술적 요소들을 보여 줄 것이다; 비디오 압축 시스템MPEG-2 4:2:2Profile@Main Level. Ⅱ. 본론 1. MPEG 압축 시스템의 네 가지 주요 장점 MPEG 비디오압축 시스템이 제공하는 거대한 유연성은 다음과 같은 네 가지 중요한 장점으로 요약 할 수 있다. 1) 픽쳐포맷의 독립성 2) 화질의 선택가능(비트래이트의 조정이 가능) 3) 낮은 비트래이트에서의 고화질 4) 부호화 형태를 선택함으로써 편집/스위칭이 가능 <그림 1. MPEG의 장점> 1) 픽쳐포맷의 독립성 MPEG-2 압축기술은 작은 크기의 화상(64K×64Kpixel)에서 HDTV(2백만 화소)까지 거의 모든 범위의 픽쳐포맷에 적용될 수 있다. 화상의 중복성을 제거하기 위한 알고리즘 Tool 역시 순차주사방식 뿐만 아니라 비월주사방식의 화상에도 사용되고 있다. 따라서 ‘순차주사화상’ 혹은 ‘비월주사화상’의 개념은 MPEG-2의 부호화구조에 의해 쉽게 지원되는 것으로 이해 할 수 있다. 한편, 비월주사방식의 비디오 신호를 처리하기 위해 DV 압축 알고리즘이 고안되었다. DV는 필드/프레임 적용으로 비디오 영역을 다루는 DCT 압축 모듈을 사용한다. 또한 DV를 기본으로한 시스템은 720×480/576 픽셀과 같이 다루기가 매우 어려운 아주 특별한 비디오 포맷에 적용된다. DV의 압축된 스트림에서 비트 할당을 위한 방법이 비월주사 신호를 위한 헤리컬 베이스 VTR의 하드웨어적 제약을 계산에 두고 고안되었기 때문에 순차주사를 위해 이러한 기술을 이용하는 것은 화상 품질에 손상 가능성이 있는 코딩의 비효율적 결과를 낳는다. 또한, DV를 현재의 50Mbps로 제한하고, DV의 고정된 필드/프레임 압축의 전략은 정확한 필드 편집을 요하는 포스트 프로덕션 애플리케이션에는 부적합하다. 2) 비트래이트 조정가능 MPEG-2 비디오 압축 알고리즘은 서로 다른 애플리케이션들에 대한 고품질 제공을 위해 수많은 압축 Tool을 가진다. 하지만, 모든 Tool의 사용을 강요하는 것은 모든 Tool이 필요하지 않는 애플리케이션을 복잡하고 비생산적으로 이끌 수 있다. MPEG-2는 적절한 “프로파일”과 “레벨”을 조합하여 정의함으로써 이 문제를 해결한다. <그림 2 : MPEG-2 프로파일과 레벨 조합의 허용 가능한 표> 프로파일은 일반적 요구를 가진 애플리케이션의 부류 내에서 사용을 위한 압축 Tool의 세트를 정의한다. 인코더는 애플리케이션을 위해 주어진 프로파일 내에서 허용된 코딩 기술의 subset을 선택할 수 있다. 최상의 효율적 수행과 비용 절약을 위해 정확한 선택이 필요하다. 레벨은 코딩 파라미터가 취할 수 있는 즉, 최대 픽쳐사이즈, 프레임, 비트래이트 등의 최고 값을 구분한다. 프로파일과 레벨의 조합의 표는 MPEG 비트스트림 신택스에 의해 허용되는 Compliance point를 정의한다. 가장 많이 쓰이는 프로파일과 레벨의 조합은 Consumer 애플리케이션을 위한 모든 SDTV의 전송과 저장에 대하여 세계적 기본이 된 메인프로파일과 메인레벨(MP@ML)이다. MPEG 코딩의 유연성은 HDTV의 전송과 저장에 요구되는 화상 품질을 지원하기 위해 최대 80Mbps의 Main Profile@High Level과 같은 보다 높은 비트래이트의 사용을 허용한다. ATSC는 1995년 새로운 디지털지상파방송의 표준으로 MPEG-2의 MP@ML을 선택하였다. 스튜디오 제작과 넌-리니어 편집 애플리케이션을 위해서 4:2:2P@ML이 고품질의 intra-coded 화질을 위해 50Mbps까지의 비트래이트를 지원한다. 또한 SMPTE는 4:2:2P@ML을 확장하여 스튜디오 제작 환경에 HDTV신호의 사용을 위해 새로운 4:2:2P@HL을 제안하였다. 4:2:2P@HL은 multi-generation 작업에서 Lossless한 실행을 위한 300Mbps 이상의 비트래이트를 지원하고 현재의 SDI/SDTI 라우팅 intra-structure와 호환성을 가진다. MPEG 국제위원회는 최근 SMPTE의 사업을 인정하였고, 1995년 MPEG-2에 이은 새로운 4:2:2P@HL의 표준화 작업을 위해 바쁘게 움직이고 있다. 따라서, 코딩 알고리즘의 MPEG "Toolkit"을 형성한 강력한 기술들은 다양한 픽쳐포맷과 비트래이트를 선택할 수 있게 하여 화상품질과 압축된 신호구조에 큰 확장성을 제공한다. 이들 능력은 다른 압축 시스템에서 간단히 얻어질 수 있는 것이 아니다. 3) 낮은 비트래이트에서의 고화질 근본적으로 애플리케이션의 요구에 대해 가능한 가장 낮은 비트래이트로 최상의 부호화된 고화질의 비디오 품질을 창조하는 것이 MPEG 위원회의 주어진 임무이다. MPEG는 이 같은 사명을 위해 그림의 공간적 중복성 뿐 아니라 시간적 유사성을 이용하는 새로운 비디오 압축 기술을 개발했으며, Group of Picture (GOP) 라는 개념을 창조했다. GOP는 Intra-coded 필드 혹은 프레임(I-picture)을 다가올(그리고 지나간) 그림의 압축을 위해 Anchor 요소로 사용한다. 이러한 압축 필드와 프레임의 배열은 낮은 비트래이트(압축되지 않은 비디오 신호와 비교하여)에서의 높은 레벨의 비디오 품질을 가능하게 한다. 예를 들어, MP@ML SDTV급 화질(50/60hz i)의 사용은 5-8Mbps로 표현이 가능하다. 반면 필름 베이스 비디오신호(24hz)의 묘사는 3-5Mbps면 충분하다. MP@ML이 허용하는 최고 15Mbps까지, 보다 높은 비트래이트에서 부호화 된 재료의 화상 품질은 비압축 컴퍼넌트 비디오 소오스의 품질에 근접한 것으로 주관적으로 인식된다. 따라서 MPEG는 선택된 압축 기술과 그림구조의 복잡함을 조심스럽게 처분하고 부호화 된 화상과 비트래이트 그리고 화상 품질에 개별적으로 접근하는 유연성에 대한 일을 진행한다. 그러나 이것이 MPEG이 어떤 제조업체들에서 잘못 인용된 것 같이 다른 형태의 GOP나 높은 비트래이트 그리고 심지어 높은 레벨의 화질과 강력함(robustness)를 수용 할 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. 4) Editing/Switching TV제작을 위해 정교한 프래임 경계에서의 인서트 편집과 스위칭의 수행은 필수적이다. 또한 포스트프로덕션 애플리케이션에서는 편집시 심지어 비월주사 화면의 각 필드에까지 접근한다. Intra-coded(I-picture)화상만을 사용하는 50Mbps MPEG-2 4:2:2P@ML 압축 시스템은 고화질과 multi-generation 수행능력 뿐만 아니라 복잡한 편집과 오퍼레이션에서 개별 그림으로의 접근을 용이하게 한다. 필드 획득(acquisition)과 송출 환경을 위해 화질과 비트래이트의 신중한 균형은 전송채널의 제약, 방송국내 서버의 저장능력 등을 만족시키고, 현재 제작환경에서 이 문제에 의해 예상되는 희생을 줄이기 위해 필수적이다. 이러한 경우, 짧은 GOP의 사용이 최적의 해결책이다. 짧은 GOP는 B-프레임과 I-프레임으로 구성되며 짧은 GOP의 적용은 인접한 프레임의 중복적 요소를 처리하는데 효과적이다. 따라서 Intra-프레임의 인위적인 픽쳐 코딩 없이도 높은 압축비를 얻게 한다. 18Mbps의 비트래이트가 압축된 4:2:2 컴퍼넌트 신호의 전송과 저장을 위해 선택되었다. 예로, 18Mbps에서 MPEG 4:2:2P@ML의 두 채널이 45Mbps DS-3 링크 혹은 디지털 위성 시스템의 패이로드로 동시에 보내질 수 있고, 하나의 18Mbps 비트스트림이 획득장소에서 송신소까지 실시간 속도의 두 배로 전송될 수 있다. 비디오 서버와 넌-리니어 편집 시스템에 대해, 18Mbps 스트림은 높은 비트래이트에서의 다른 압축 포맷에 대한 저장능력을 개선하면서 실시간 동작 보다 빠른 장점과 정교한 프래임 편집의 장점을 유지한다. 압축 효율과 유연성이 부족한 MPEG-2는 다른 압축 시스템과 유사한 기능을 가지기 위해 4:1:1과 같은 만족스러운 그림 수준의 크지 않은 압축비를 가진 서브샘플 컴퍼넌트 시스템의 이용에 의존한다. 그러나 비교적 높은 압축비의 25Mbps의 비디오 스트림(associated 오디오 포함)은 마이크로웨이브, 텔코, 위성디지털 패이로드에 존재하는 비 실시간 동작과 멀티채널작업, 또한 비디오 서버 애플리케이션의 저장비용 증가 등 기술적으로 해결해야 할 문제가 많다. 2. 새로운 MPEG-2 4:2:2P@ML(HL)의 이론적 해석 MPEG-2 MP@ML이 모든 새로운 디지털 텔레비전 서비스와 DVD 미디어를 위한 사실상 세계적 압축 시스템이 되었지만, 전문제작 애플리케이션의 보다 절박한 요구를 완전히 만족시키지는 못하였다. 특히 TV스튜디오와 넌-리니어 작업에는 아래와 같은 능력이 요구된다. ◆ Multi-generation 수행능력과 중대한 주관적 화질 평가를 지원하는 Consumer 애플리케이션을 만족시키는 보다 높은 화질 ◆ 테이프와 디스크 사용을 위해 압축된 비트스트림에서의 인서트 편집과 스위칭 ◆ 복잡하고 반복된 화상 처리의 고화질 제공 ◆ 전송과 저장을 위한 고 압축 효율 ◆ 저비용 고효율 실행 ◆ 낮은 부호화/복호화 딜레이 1994년 수많은 전문 TV장비 제조업체들은 MPEG 위원회에 방송제작 현장의 요구에 맞는 MPEG-2 시스템의 유연한 코딩 Tool의 새로운 조합을 표준화 해줄 것을 요청하였다. 기술을 개발하고 철저한 수행력 시험을 거친 2년후 1996년 1월 MPEG-2 4:2:2Profile@Main Level이 표준화되었고, 지상파와 위성Feeds 분배용(contribution)품질의 선택적 압축 포맷이 되었다. 위에서 언급한 것과 같이 스튜디오 HDTV신호와의 사용을 위해 이들 코딩 파라미터들의 확장이 SMPTE에 의해 완료되었고 심사를 위해 MPEG에 맡겨졌다. 그림 3은 방송현장에서 사용자적 관점에서 본 MPEG의 계급구조(Hierarchy)이다. <그림 3 MPEG의 Hierarchy.> ■ 4:2:2P@ML(HL로 확장가능)의 가장 중요한 특성은 : 1) 전문 TV 애플리케이션에서 요구되는 4:2:2 컴퍼넌트 시스템의 높은 크로마 해상도를 사용한다. 이것은 가정과 consumer 애플리케이션으로의 최종 송출을 위한 MP@ML에 사용하는 4:2:0 컴퍼넌트 시스템과는 다르다. 2) I-프레임 혹은 짧은 GOP 이미지 구조를 이용한 부호화된 프레임으로의 임의 접근 능력. 3) Multi-generation 작업과 강력한 수행능력을 요하는 비디오 처리 작업을 위한 최상의 화질. 이것은 최상의 신호 품질을 위해 독립적으로 적용될 수 있는 새로운 루미넌스와 크로미넌스 표에 의해 실행되어짐. 4) 모든 액티브 라인과 버티컬블랭킹에 있는 라인의 부호화 능력; 60hz시스템에서 512라인이 부호화 될 수 있다(50hz/608라인). 3. MPEG의 트랜스코딩 기술 디지털 기술과 압축 기술의 급속한 진보는 의심할 여지없이 TV산업 전반에 걸쳐 새로운 서비스와 채널의 분배로 효율 및 화질을 증대 시켰다. 그러나 다른 면으로 보면 신호 인터페이스의 광범위한 본질- 아날로그 TV시대에서 잘 예시된-을 디지털의 혁신적 발전으로 잃어 가고 있다. 특히 아날로그 NTSC 시스템에서는 획득, 제작, 전송의 모든 양상들이 잘 알려진 일반적 신호 즉, 컴포지트, 1Vp-p의 비디오 파형의 제한된 상황하에서 통합되어 있었다. 아날로그 시스템의 사용자는 동축 케이블의 끝에 도달한 신호가 모든 장비에 완벽하게 적용될 수 있다는 신뢰감으로 다양한 제조업체의 전문 장비를 혼용 할 수 있었다. 오늘날 제작 환경에서 대부분의 리니어와 넌-리니어 저장용 장비는 여러 가지 좋은 이유를 들어 압축기술을 채택한다. 그러나 압축된 신호는 반드시 decompress되어야 하고 대부분의 경우 프로덕션 체인에서 다른 장비 즉, 스위쳐, VCRs, DVEs 등과의 통신을 위해 4:2:2 컴퍼넌트(ITU R BT 601규정)신호로 만들어 져야 한다. 비디오 비트스트림은 그들의 제작 경로에서 디코더 되고 다시 재 인코더 되기 때문에, 양자화 왜곡과 화질의 인위적 변화가 다중 코딩의 효과와 다른 압축 전략을 사용하는 시스템간의 상호 작용에 의해 생길 수 있다. 정의에 의하면 압축된 스트림은 비트래이트의 사용과 저장능력 면에서 보다 효율적이기 때문에, 모든 상황에서 압축된 레벨에서의 정보의 교환을 원하는 많은 생각들을 만들게 된다. 그러나 현재, 이 같이 요구되는 신호 처리는 단지 기초단계에서만 이루어질 수 있다. 불행하게도 이것은 이루어지지 않았다: 상호 호환성 없는 압축 기술의 급증과 파일의 형태, 신호 인터페이스와 물리적 계층이 보다나은 제작환경의 걸림돌이었다. 모든 새로운 디지털 서비스에서 가정으로의 최종 전송 부분에 MPEG-2 MP@ML을 사용한다. TV방송국내의 환경에서 MPEG-2 4:2:2P@ML을 모든 동작에 사용한다면 압축 계층을 통일 할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있다. 물론, 여기에는 현존하는 아날로그와 디지털 포맷을 일반적 압축으로 연결할 브릿지의 역할이 필요 할 것이다. 그림 4에서 보인 이 개념으로 end-to-end 신호 품질과 스튜디오 장비의 호환의 크다란 이점을 얻을 수 있을 것이다. <그림 4 MPEG 방송 제작> 모든 방송 제작에 대해 하나의 압축 시스템을 사용하는 이 개념은 트랜스 코딩의 실행에 대한 최근의 발표로 더욱 구체화되었다. 일반적으로 트랜스코딩은 하나의 압축 시스템에서 다른 특성을 가진 또 다른 압축 시스템으로 최소의 손실로 압축된 스트림의 전환을 허용한다. 실제로 다른 압축 시스템간의 트랜스코딩은 처리에서의 높은 정확도와 수용할 수 있는 결과의 획득을 위해 시스템 간의 조화가 필요하기 때문에 아주 어렵다. 하나의 압축 시스템 내에서의 트랜스코딩은 가능하다. 그리고 그 이점은 근본적인 코딩의 유사성을 이용하여 최대화 할 수 있다. 아래의 그림은 MPEG-2 4:2:2P@ML을 적용한 두 GOP 구조의 트랜스 코딩을 보여준다. 첫 번째 그림은 짧은 GOP를 가진 18Mbps Acquisition 시스템과 고품질 넌-리니어 편집을 위한 50Mbps의 I-프레임 만 사용하는 시스템 사이의 트랜스코딩 동작을 설명한다. 두 번째 그림은 긴 GOP를 가진 고품질 contribution feed가 시청자에게 최종 전송을 위해 역시 6Mbps와 긴 GOP를 가진 MP@ML 비트스트림으로 트랜스코딩되는 것을 묘사한다. 이들 예에서 트랜스코딩의 역할은 화질과 압축 단계에서의 신호의 강인함을 최대화하는 것이다. <그림 5 MPEG 트랜스코딩 동작의 예> 여러 조직들은 다른 MPEG 소스들간의 매우 고무적인 비트래이트 트랜스코딩의 결과를 보여주었다. 품질 저하는 MPEG압축 이전단계의 passing coding knowledge에 의해서 거의 제거 될 수 있다. 첫 번째 단계로부터 양자화 파라미터, 모션벡터, coding adaptation과 GOP 구조와 같은 인코딩 파라미터 정보는 재 인코딩 처리를 최적화하기 위해 두 번째 압축 단계에 의해 사용된다. 그림 6이 이것을 보여준다. “chip set" 내에서 한번 실행되면 MPEG 소스사이의 상호호환은 이음매 없이 효과적이어야 한다. 이 상호호환은 고속의 전송 래이트로 실시간 보다 빠르게 얻을 수 있다. <그림 6 비트래이트 전송을 위한 트랜스코딩의 계통도> 4. 프로 MPEG 컨소시움 텔레비전 산업의 기술적 인프라스트럭처는 수많은 TV와 컴퓨터 네트워크를 통하여 오디오/비디오/데이터의 상호 교환에 의해 특성 지어질 무언가를 확실히 포함하고 있다. 이 상호교환은 획득(acquisition)에서 저장(archive)으로의 다른 애플리케이션을 위해 서버(server)와 마그네틱/optical 디스크 저장 시스템 그리고 테이프 저장장비의 범주 내에서 존재할 것이다. MPEG 데이터의 저장과 파일전송 그리고 네트워킹이 미래 디지털 산업의 근간이 될 것은 분명하다. MPEG 전송 프로토콜에 의해 정의된 산업이 전송 애플리케이션을 위해 존재하는 동안에, MPEG-2 4:2:2을 기본으로한 open 네트워크와 저장 시스템이 전체 제작과 적절한 프로파일@레벨과 파일 포맷이 선택된 contribution을 지원하기 위해 반드시 창조되어야 한다. ProMPEG 컨소시움은 TV제작과 포스트프로덕션을 위해 MPEG를 기본으로 하는 기술의 채택과 전개를 진행하기 위해 전문 비디오 산업의 지도자들의 조직을 최근 구성하였다. 컨소시움 구성원들은 가장 중요한 목표 중에 하나인 multi-vendor시스템과 장비를 위해 상호 호환 가능한 인터페이스를 정의하고 개발을 가속화하는 일을 할 것이다. 또한 이 그룹은 실행에 대한 가이드라인을 제시함으로써 표준(standards)과 산업 조직(SMPTE, EBU, ATSC 등)의 활동을 보완할 것이다. 이미 강력한 개발 프로그램이 제조업체들에 의해 진행중이다. 이들은 MPEG-ES와 TS (elementary stream & transport stream)의 디자인을 위한 SDI와 파일 포맷과 같은 공개 표준의 개발을 위해 SMPTE와 EBU에 참가하고 있다. 5. 결론 MPEG-2는 국제적인 압축 표준으로써 전송과 DVD 애플리케이션의 모든 디지털 비디오 영역에서 사용된다. 지금 이 표준은 획득과 제작에서 가정으로의 최종 전송까지 모든 전문 방송 애플리케이션을 위해 사용중이다. MPEG-2를 채용한 다른 압축 스트림 사이의 트랜스코딩은 기술의 빠른 발전으로 근간에 등장 할 것이다. 이 기술은 통합된 압축 계층 하에서 상호호환 가능한 TV 인프라스트럭처의 건설에 중요한 역할을 하게 될 것이다. 이런 새롭고 개방된 상호 호환 가능한 비트스트림의 교환은 방송 시스템의 end-to-end 에서 신호의 품질을 개선할 것이고 또한, 라우팅, 저장 그리고 오토메이션 장비와 같이 사용한다면 비용 면에서 더욱 효율적일 것이다. MPEG-2에 기초한 스트림을 위한 파일 포맷과 전송 전략의 개발을 위한 노력은 최근 결성된 ProMPEG에 의해 강화될 것이다. 이 개방된 컨소시움은 모든 방송, 제작과 디지털 비디오의 전송 애플리케이션에 대하여 MPEG-2 표준의 Multi-vendor 실행의 전반적인 상호호환을 가능하게 하고 이것을 정의하기 위해 같이 일하는 회원들에게 공개토론의 장을 제공 할 것이다.

※ CPU에서 사용하는 두가지 캐쉬



Write Back(Behind) → 80486이후 마이크로 프로세서에서 사용하는 방식인데,



L1 Cache(명령어캐쉬)에 저장된 데이타가 필요할 경우에만 주메모리에 기록됩니다.



기록시에는 CPU 대기(CPU Wait-State)시간을 사용해서 후면작업(백그라운드)을



하듯이 데이타 기록(Write)과정을 처리합니다.




Write Through → 데이타 쓰기작업을 L1캐쉬와 주메모리에서 필요시에는 동시에



병렬로 처리합니다. 유휴시간이 아니라 그때그때 바로바로 데이타 쓰기작업을 합니다.



캐쉬에 쓰기작업중에 캐쉬에 대한 데이타 읽기가 요구될 경우에도 동시 작업으로



처리합니다. Write Back은 동시 요구시에 읽기가 끝난후에 쓰기작업을 재계합니다.



낙후된 기술로, Write Back보다 효율면에서 뒤떨어지는 방식입니다

http://sat-digital-tv.isp.net.pl/sections.php?op=printpage&artid=1

Conditional Access systems CA_system_id CA system specifier 0x0000 Reserved 0x0001 to 0x00FF Standardized systems 0x0100 to 0x01FF Canal Plus (SECA/Mediaguard) 0x0200 to 0x02FF CCETT 0x0300 to 0x03FF Deutsche Telecom 0x0400 to 0x04FF Eurodec 0x0500 to 0x05FF France Telecom (Viaccess) 0x0600 to 0x06FF Irdeto 0x0700 to 0x07FF Jerrold/GI 0x0800 to 0x08FF Matra Communication 0x0900 to 0x09FF News Datacom (NDS/Videoguard) 0x0A00 to 0x0AFF Nokia 0x0B00 to 0x0BFF Norwegian Telekom (Conax) 0x0C00 to 0x0CFF NTL 0x0D00 to 0x0DFF Philips (CryptoWorks) 0x0E00 to 0x0EFF Scientific Atlanta (PowerVu) 0x0F00 to 0x0FFF Sony 0x1000 to 0x10FF Tandberg Television 0x1100 to 0x11FF Thomson 0x1200 to 0x12FF TV/Com 0x1300 to 0x13FF HPT - Croatian Post and Telecommunications 0x1400 to 0x14FF HRT - Croatian Radio and Television 0x1500 to 0x15FF IBM 0x1600 to 0x16FF Nera 0x1700 to 0x17FF BetaTechnik (BetaCrypt) 0x1800 to 0x18FF Kudelski SA (NagraVision) 0x1900 to 0x19FF Titan Information Systems 0x2000 to 0x20FF Telef?ica Servicios Audiovisuales 0x2100 to 0x21FF STENTOR (France Telecom, CNES and DGA) 0x2200 to 0x22FF Tadiran Scopus 0x2300 to 0x23FF BARCO AS 0x2400 to 0x24FF StarGuide Digital Networks 0x2500 to 0x25FF Mentor Data System, Inc. 0x2600 to 0x26FF European Broadcasting Union 0x4700 to 0x47FF General Instrument 0x4800 to 0x48FF Telemann Artyku?pochodzi z SDTV http://sat-digital-tv.isp.net.pl Adres tego artyku퀅 to: http://sat-digital-tv.isp.net.pl/sections.php?op=viewarticle&artid=1

http://www.onlinereporter.com/article.php?article_id=1223Norway's Conax Comes to America

By: The Online Reporter
Date: May 07, 2005


Norway's Conax has opened a US branch in San Diego and moved Jørgen
Bertheau there as VP of America sales. Conax supplies conditional
access technology (smart cards) for digital and IP TV services.

It recently signed a deal with Malaysia's MiTV Corporation Sdn Bhd
to deliver Conax CAstream to its digital broadcasting over Internet
Protocol (IP) operation in Malaysia. MiTV uses a combination of
Internet, transmission technologies and infrastructures for the
Malaysian market. Conax CAstream enables operators and content
providers to encrypt the streamed IP television content, distribute
the encrypted stream via open networks and selectively determine the
receivers who will be able to decrypt and view the content.

The system will also be prepared for virtual video-on-demand (VVOD),
meaning that MiTV can automatically download blocks of films to the
hard drives of set-top boxes during off-peak hours, saving broadband
capacity. Subscribers can browse a catalog of the movies currently
available on the hard disc, and select the one they want to view -
no download needed at the time of viewing.

"This daring move of MiTV is just yet another confirmation of what
we believe is going to be the future broadcasting transmission
technology. Their project will create waves and vibrations world
wide," said Raza Ansari, VP Asia, Conax AS Singapore.

Conax is owned 90% by the Norwegian telecom, IT and media company
Telenor and 10 % by Telenor Venture II ASA, a new fund of
TeleVenture, with its main areas of interest within mobile
communications broadband and new media/Internet.

http://www.telsat.com/world.htm

Video Standards: NTSC, PAL, SECAM

There are currently three standards in the world for composite, color encoded video: NTSC, PAL and SECAM.

"NTSC" stands for the National Television System Committee of the Electronics Industries Association, the organization which defined the standard format adopted by the FCC for broadcast television in the United States. NTSC is also the standard used in Japan, Canada, and Mexico. "NTSC" is usually taken to mean the NTSC color television system itself, or its interconnection standards. This is also called "composite video" because all of the video information sync, luminance, and color are combined into a single analog signal. "NTSC" is often said to stand for "Never The Same Color." When color broadcasting first became a commercial possibility, the standard was created to allow color television signals to be compatible with existing black and white television. The restriction of compatibility with the earlier technology results in compromises in color image quality.

"PAL" stands for Phase Alternation by Line, the broadcast video standard used in West Germany, Great Britain and most Western European nations. By reversing the relative phase of the color signal components on alternate scanning lines, this system avoids the color distortion that appears in NTSC. Otherwise, PAL closely resembles NTSC. Based on the 50 Hz power system, PAL displays 625 lines interlaced at 50 fields per second (25 frames per second). PAL is not compatible with NTSC or SECAM, though conversion between the standards is possible. Video products to be used in Europe require compatibility with PAL standards.

"SECAM" is an abbreviation for Squential Couleur Moire, the line sequential color system used in France, Russia, Eastern Europe and some Middle Eastern countries. Like PAL, SECAM is based on a 50 Hz power system, displaying interlaced lines at 50 fields per second. The color information is transmitted sequentially (R-Y followed by B-Y, etc.) for each line and conveyed by a frequency modulated subcarrier that avoids the distortion arising during NTSC transmission. SECAM is not compatible with NTSC or PAL, although conversion between the standards is possible.

System Parameters

Technical Specifications

Code	Frames	Scan	Freq	Sound	Vision	In Use
		Lines	Band	Offset	Modulation
Terrestrial Transmission Standards
A	25	405	VHF	-3.5MHz	Pos	No
B	25	625	VHF	+5.5MHz	Neg	Yes
C	25	625	VHF	+5.5MHz	Pos	Yes
D	25	625	VHF	+6.5MHz	Neg	Yes
E	25	819	VHF	+11MHz	Neg	No
F	25	819	VHF	+5.5MHz	Pos	No
G	25	625	UHF	+5.5MHz	Neg	Yes
H	25	625	UHF	+5.5MHz	Neg	Yes
I	25	625	UHF	+6.0MHz	Neg	Yes
K	25	625	UHF	+6.5MHz	Neg	Yes
KI	25	625	UHF	+6.5MHz	Neg	Yes
L	25	625	UHF	+6.5MHz	Pos	Yes
M	30	525	VHF/UHF	+4.5MHz	Neg	Yes
N	25	625	VHF/UHF	+4.5MHz	Neg	Yes
Satellite Transmission Standards
Ku-Band	Any	Any	~11GHz	+6.50MHz	Neg	Yes
C-Band	Any	Any	~4GHz	+6.50MHz	Pos	Yes

Colour and Broadcasting Systems by Country

Country	TV	Colour	Stereo	Subtitles
Albania	B/G	PAL
Argentina	N	PAL-N
Australia	B/G	PAL	FM-FM	Teletext
Austria	B/G	PAL	FM-FM	Teletext
Azores (Portugal)	B	PAL
Bahamas	M	NTSC
Bahrain	B	PAL
Barbados	N	NTSC
Belgium	B/G	PAL	Nicam	Teletext
Bermuda	M	NTSC
Brazil	M	PAL-M	MTS
Bulgaria	D	SECAM
Canada	M	NTSC	MTS	CC
Canary Is	B	PAL
China	D	PAL
Colombia	M	SECAM
Cyprus	B	PAL
Czechsolvakia	D/K	SECAM/PAL
Denmark	B	PAL	Nicam	TeleText
Egypt	B	SECAM
Faroe Islands (DK)	B	PAL
Finland	B/G	PAL	Nicam	TeleText
France	E/L	SECAM		Antiope
Gambia	I	PAL
Germany	B/G	PAL	FM-FM	TeleText
Germany (prev East)	B/G	SECAM/PAL
Gibraltar	B	PAL
Greece	B/H	SECAM
Hong Kong	I	PAL	Nicam
Hungary	D/K	SECAM
Iceland	B	PAL
India	B	PAL
Indonesia	B	PAL
Iran	H	SECAM
Ireland	I	PAL	Nicam	TeleText
Israel	B/G	PAL
Italy	B/G	PAL	FM/FM	TeleText
Jamaica	M	SECAM
Japan	M	NTSC	MTS
Jordan	B	PAL
Kenya	B	PAL
Luxembourg	B/G	PAL	-	TeleText
Madeira	B	PAL
Madagascar	B	SECAM
Malaysia	B	PAL
Malta	B/G	PAL
Mauritius	B	SECAM
Mexico	M	NTSC	MTS	CC
Monaco	L/G	SECAM/PAL
Morocco	B	SECAM
Netherlands	B/G	PAL	FM-FM	TeleText
New Zealand	B/G	PAL	Nicam	TeleText
Norway	B/G	PAL	Nicam
Pakistan	B	PAL
Paraguay	N	PAL
Peru	M	NTSC
Philipines	M	NTSC
Poland	D/K	PAL		Teletext
Portugal	B/G	PAL	Nicam	Teletext
Romania	G	PAL
Russia	D/K	SECAM
Saudi Arabia	B	SECAM
Seychelles	I	PAL
Singapore	B	PAL
South Africa	I	PAL
Spain	B/G	PAL	Nicam
Sri Lanka	B/G	PAL
Sweden	B/G	PAL	Nicam	Teletext
Switzerland	B/G	PAL	FM-FM	TeleText
Tahiti	KI	SECAM
Taiwan	M	NTSC
Thailand	B	PAL
Trinidad	M	NTSC
Tunisia	B	SECAM
Turkey	B	PAL	-	TeleText
United Arab Emirates	B/G	PAL
United Kingdom	I	PAL	Nicam	TeleText
Uruguay	N	PAL
USA	M	NTSC	MTS	CC
Venezuela	M	NTSC
Yugoslavia	B/H	PAL
Zimbabwe	B	PAL

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전자신문 기사 전문 2002. 7. 16

국내 디지털지상파방송 전송방식 유럽식 '판정패' 하나


미국방식(ATSC)을 기반으로 이미 상용서비스를 전개중인 디지털지상파방송을 놓고 일부에서 유럽방식(DVB-T)으로 전환해야 한다는 주장이 제기되고 있는 가운데 유럽방식이 기술적 한계를 극복하기 위해 핵심 전송기술을 수정해야 하는 것으로 밝혀졌다.


이 경우 유럽방식은 우리나라의 방송정책이 전략목표로 설정한 고선명(HD)TV 전송에 부적합할 수밖에 없어 디지털지상파 국가표준을 둘러싼 국내의 논란 역시 수그러들 것으로 보인다.


◇확실시되는 DVB-T규격의 변경 = 지난 4일 영국 방송·통신정책기구인 ITC는 지난 5월말 파산한 ITV디지털의 주파수를 재활용한다는 차원에서 주파수를 신청한 6개 사업자중 BBC·크라운캐슬(Crown Castle)에 디지털지상파 사업권을 재부여했다. 문제는 6개 사업권 신청사중 BBC와 크라운캐슬을 포함한 5개사가 제안서에서 DVB-T규격의 핵심요소인 전송방식 변경을 ITC에 요구했다는 점이다.


ITV디지털이 채택한 DVB-T 표준규격의 전송방식은 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이었으나 새로운 사업자들은 16QAM방식으로 전환해 서비스하겠다는 것이다.


ITC는 이에 BBC와 크라운캐슬이 디지털지상파방송서비스에 들어갈 수 있도록 16QAM 방식으로 변경해줄 의향이 있다고 공식 발표했다. DVB-T규격의 전송방식이 64QAM에서 16QAM으로 변경되는 것은 이제 시간문제일 뿐이다.


◇치명적 한계를 지닌 DVB-T = 유럽의 디지털 지상파방송표준인 DVB-T는 세계 최초의 디지털지상파방송사업자이자 최초의 DVB-T규격 채택기업인 ITC디지털을 파산케 한 주요한 요인을 제공했다. ITC나 사업권을 획득한 BBC 등은 ITV디지털이 채택한 64QAM의 기술적 문제를 인정하고 있다.


BBC는 ITV디지털이 채택한 64QAM 전송방식은 목표치를 밑도는 방송수신율(40%)은 물론 수신가정의 50%가 전파간섭(노이즈 등)의 영향을 받는 등 수신도에 치명적 문제를 일으켰다고 주장하고 있다. BBC는 이 문제를 해결하기 위해 전송모드를 64QAM에서 16QAM으로 바꾸고 송출파워를 2배로 늘려야 한다고 제시했다.


◇64QAM과 16QAM의 차이 = ITV디지털이 채택한 64QAM과 BBC가 제안한 16QAM은 데이터전송률면에서 엄청난 차이를 가져온다.


64QAM 전송방식은 8㎒ 주파수대역을 한 채널로 하는 DVB-T규격에서 데이터전송률을 24Mbps를 유지케 하나 16QAM방식은 18Mbps를 제공케 한다. 데이터전송률을 떨어뜨려서라도 수신율을 제고하겠다는 발상이 BBC의 16QAM 전송방식 채택이었다. 이 경우 아날로그 1개 채널인 8㎒ 주파수대역을 6개의 SDTV급 디지털채널로 쪼갰던 ITV디지털과 달리 같은 주파수 대역에서 4개의 채널로 줄어든다.


◇유럽방식의 한계 = DVB-T규격이 16QAM 전송방식으로 변경된다는 사실은 유럽표준이 우리나라에 적합하지 않을 수 있다. 더구나 우리나라가 HDTV전송을 채택한 상황에서 이같은 유럽식 규격은 더이상 의미를 갖지 못하게 된다.


HDTV전송을 위해서는 채널당 19.3Mbps의 데이터전송률이 요구되는 데 반해 16QAM은 8㎒대역을 기준으로 18Mbps만 제공한다. 특히 우리나라는 6㎒ 주파수대역을 하나의 디지털채널로 활용하기 때문에 16QAM을 채택한다면 데이터전송률은 더 떨어질 수밖에 없다.


전문가들은 6㎒를 한개 채널로 하는 우리의 상황에서 16QAM 전송방식을 채택한다면 데이터전송률은 14Mbps로 떨어지기 때문에 HDTV전송은 도저히 할 수 없다고 설명하고 있다. 만약 유럽처럼 SDTV 채널전송을 위해 디지털전환을 한다면 가능성이 있지만 HDTV전송을 디지털전환의 주요한 이유로 한 상황에서는 DVB-T가 의미를 잃을 수밖에 없게 됐다.


반박문


전송방식과 변조방식의 차이에 대해


일반적으로 사람을 비행기로 수송한다고 가정할 때, 큰 점보 비행기로 많은 수의 사람을 수송할 수도 있고 작은 비행기로 적은 수의 사람을 수송할 수도 있다.


여기서 전송방식은 비행기로 표현되고, 변조방식은 비행기의 크고 작음으로 비유할 수 있다. 그리고 사람의 수는 데이터양으로 비유할 수도 있다. 영국 디지털방송에서의 전송방식은 COFDM이다. 그리고 그 COFDM에서도 변조방식은 QPSK, 16QAM, 64QAM 등이 있다. 64QAM은 16QAM에 비해 많은 데이터를 보낼 수 있지만 수신하기 위해 16QAM에 비해 수신전력이 더 필요하다. 즉, 큰 비행기(64QAM)로 많은 사람을 수송하기 위해 기름이 많이 필요한 것과 비슷한 이치이다.


영국 ITV가 파산한 이유에 대해


첫째, 영국에서는 DTV 송출전력이 우리나라에 비해 아주 낮다. 그래서 ITV 신호의 수신이 쉽지 않았다. 우리나라는 관악산 DTV가 아날로그 대비 1/4로 송출하고 있다. 영국은 아날로그 대비 평균 약1/100로 아주 낮은 전력으로 DTV방송을 하고 있다. 즉, ITV신호의 수신이 어렵다는 것은 영국 정부가 아주 낮은 전력을 배정한 전파정책 때문이지 유럽방식 자체에 문제가 있는 것은 아니다.


둘째, ITV 디지털은 유료방송인데, 시청료 징수에 필요한 CAS(수신제한시스템, Canal+)이 복제돼 해적판이 유통됐다는 점을 주목해야 한다. 즉 비용을 내지 않는 불법 수신이 급속하게 늘어나 수신료 징수가 용이하지 않았고 이로 인해 재정상태가 급속히 악화된 것이다.


셋째, 축구독점중계권 투자실패도 직접적인 원인이다. 모기업인 그라나다-칼톤이 영국 프리미어 리그의 독점중계권을 확보하면서 발생한 손실을 메우지 못해 DTV사업에서 손을 떼게 됐다. 이로 인해 ITV디지털은 지난 4월 파산을 선언할 수밖에 없었고 중계권을 독립방송위원회(ITC)에 반납하고 법정관리에 들어갔다.


넷째, 약전계 지역에서 발생한 임펄스 노이즈 문제는 초기에 보급된 수신기의 문제다. 즉, 임펄스 노이즈에 대한 대응능력은 유럽방식 자체의 문제라기 보다는 수신기의 문제다. 나중에 개발된 2세대, 3세대 수신 칩은 2K/8K 모드를 전부 지원하며 임펄스 제거 기능을 탑재해 임펄스 노이즈가 아무런 문제가 되지 않고 있다. 참고로 영국보다 2∼3년 늦게 방송을 시작한 호주나 싱가포르에서는 임펄스 노이즈가 거의 문제가 되고 있지 않고, 호주의 경우 국내 업체가 수신기를 대부분 공급하고 있는데 임펄스 노이즈는 전혀 문제가 되지 않는다고 밝히고 있다.


이러한 이유로 파산을 해 영국 디지털 방송은 BBC와 크라운캐슬이 사업권을 재부여 받았으며 64QAM에서 16QAM으로 변조방식을 바꾸어서 서비스할 예정이다. 이 회사들이 64QAM에서 16QAM으로 바꾸어 서비스할 수 밖에 없는 이유는 현재의 송신 출력이 너무 낮게 정해져 있기 때문이다. 64QAM으로 방송했을 때에는 ITV와 마찬가지로 수신의 어려움을 겪을 것이며 임펄스에 의한 영향도 받을 것이다. 앞에서 설명했듯이 작은 비행기로 적은 수의 사람을 수송한다면 기름이 적게 든다고 얘기했다. 그와 마찬가지로 16QAM으로 방송을 하게되면 이론적으로 수신 전력이 64QAM에 비해서 약 3배(5dB) 정도 작아도 수신이 가능하다.


현재 영국의 전파환경과 송신 시설의 설비 문제로 송신 출력을 올리기가 쉽지 않기 때문에 역으로 비행기의 크기를 줄이는 방식인 64QAM에서 16QAM으로 변조방식을 바꿔서 안정된 수신을 목표로 서비스를 할 예정이다.


다시 한번 밝히지만 전자신문의 기사에서와 같이 64QAM이 기술적인 문제가 있어서 16QAM으로 바꾼 것이 아니다. 낮은 송신 출력을 허가한 영국 전파정책에 기인한 것이며 그 것을 해결하고자 서비스 사업자가 수신율과 방송구역을 넓히기 위해 16QAM으로 바꾸려는 것이다.


64QAM의 변조방식에 문제가 있었다면 현재 호주가 64QAM 변조를 사용해 서비스를 하는데 그 곳의 방송사도 파산을 해야한다. 그러나 파산을 했다는 어떠한 보고도 없으며 프라임 타임에 HDTV 서비스도 하고 있는 것으로 보아 64QAM의 변조방식은 어떠한 기술적인 결함도 없음을 알 수가 있다.

김철관 기자

http://multimedia.itfind.or.kr/edu/디지털 위성방송 수신기술의 현황과 전망_300k.wmv
출처: http://www.itfind.or.kr/