컴퓨터와 IT기술의 이해 7장 멀티미디어 기술과 활용 7

컴퓨터와 IT기술의 이해 7장 멀티미디어 기술과 활용 7. 1 7. 2 7. 3 7. 4 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어의 활용 분야 멀티미디어 데이터의 처리 멀티미디어 기술의 발전 동향 1

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 u u 멀티미디어의 개념 멀티미디어 시스템의 구성 2

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어의 개념 u 멀티미디어(Multimedia)란 ? l l u 매체: 인간 상호간에 정보, 지식, 감정, 의사 등을 전달하는 수단 ‘다수(Multiple)’와 ‘매체(Media)’의 합성어로, 텍스트, 이미지, 그 래픽, 사운드, 애니메이션, 비디오를 포함 멀티미디어의 정의와 특성 l l 첫째, 멀티미디어는 상호대화 형태 둘째, 멀티미디어 데이터는 디지털 형태로 생성/저장/처리/표현 셋째, 멀티미디어는 다수의 미디어 정보를 동시에 포함 마지막, 멀티미디어 정보는 컴퓨터를 이용하여 처리 및 표현 • TV는 멀티미디어일까? 3

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어의 정보전달 효과 u 멀티미디어 정보의 효과와 장점 ? l l 감각적으로나 미학적인 더 큰 만족감 신경생리학자 폴 매클린(Paul Maclean) - 1970년대 뇌의 3층 모델 ==> 심층뇌, 중간층뇌, 표층뇌 l 보고 듣고 실습하는 것(상호작용형 멀티미디어)의 80%를 기억 ==> 상호작용성 멀티미디어의 효과 매클린의 뇌의 3층 모델과 멀티미디어의 효과 4

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어 기술의 활용 u 멀티미디어 활용 예 l l l 웹 문서는 이미지, 그래픽, 애니메이션 등을 포함 MP 3 플레이어를 통해 원하는 MP 3 음악이나 비디오 i. Phone은 전화 기능 외에 사진, 멀티미디어 메시지 등을 전송 i. Phone의 다양한 멀티미디어 기능 l l Apple의 i. Life와 i. Photo Apple의 i. Life는 i. Photo, i. Movie, i. DVD, Garage. Band 등 기능지원 Google Maps & You. Tube, Google Street 5

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어의 발전 배경 l 컴퓨터 성능 향상은 멀티미디어가 가능하게 된 가장 중요 원동력 ==> Moore's Law l 멀티미디어 정보를 저장할 수 있는 매체의 발전 § § l CD와 DVD 저장매체, 최근에는 Blu-ray Disc 플래시 메모리의 용량도 해마다 두 배씩 증가 멀티미디어 정보의 압축/복원 기술의 발전 ==> 네트워크를 통해 멀티미디어 정보의 빠른 전송 l l 멀티미디어 데이터의 표준화 인터넷은 멀티미디어 정보를 공유하기 위한 수단으로 가장 적절 한 환경을 제공 6

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어 시스템 u 멀티미디어 플랫폼(Multimedia Platform) - 콘텐츠를 제작하고 재생하는 하드웨어 및 소프트웨어 환경 멀티미디어 시스템의 계층구조 7

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어 시스템 u 멀티미디어 하드웨어 환경 l l l 멀티미디어 데이터의 입력과 출력을 담당하는 입출력장치 사운드, 그래픽, 비디오 등의 정보를 처리하는 미디어 처리장치 멀티미디어 정보를 저장하기 위한 저장장치 멀티미디어 하드웨어의 구성 8

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어 시스템 u 멀티미디어 소프트웨어 환경 l l 운영체제: 멀티태스킹(Multitasking) 기능을 지원 미디어 편집 소프트웨어: § l 예) Photoshop, Illustrator, Wave. Edit, Cakewalk, Flash, Premiere 등 콘텐츠 저작도구(Contents Authoring Tool): § § 생성, 편집된 미디어 정보들을 통합하여 멀티미디어 콘텐츠로 제작 예) 웹 페이지를 만드는 저작도구: Dreamweaver, 나모 웹에디터 등 멀티미디어 소프트웨어의 계층 9

7. 1 멀티미디어의 개념과 환경 멀티미디어 표준 u 다양한 형식의 멀티미디어 데이터 l l u IT 및 정보통신 분야의 표준화 작업은 국제표준화 기구 l l l u 플랫폼(Platform)에 독립적으로, 공유하고 호환성 유지 국제기구에서 표준화 작업을 진행 ISO(International Standard Organization), IEC, ITU-T 등 지역/학회별 기구 : ANSI, IEEE, KS, JIS, BSI 기업중심의 컨소시엄: IMA, W 3 C 등 멀티미디어 데이터를 압축, 저장하기 위한 국제표준의 예 l l l 이미지/그래픽 BMP, GIF, JPEG 등, 사운드 WAV, MP 3, AAC 등 동영상 표준 MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7 등 웹 환경의 표준으로 HTML, XML, VRML(또는 X 3 D) 등 10

7. 2 멀티미디어의 활용 분야 u u u 인터넷 환경에서 멀티미디어의 활용 모바일 멀티미디어 가상현실과 사이버스페이스 11

7. 2 멀티미디어의 활용 분야 인터넷 환경에서 멀티미디어의 활용 l l 1990년 대 중반까지 CD-ROM에 멀티미디어 콘텐츠를 담아 배포 오늘날 인터넷은 멀티미디어 콘텐츠 활용에 가장 적합한 환경 § § 웹브라우저를 이용하여 멀티미디어 정보를 편리하게 검색 멀티미디어 플러그인(Multimedia Plug-in) Ø Ø l 2차원 애니메이션 Flash, 실시간 비디오 플레이어 등 가상현실을 지원하기 위한 VRML 플레이어 등 멀티미디어를 이용하는 대표적인 인터넷 활용 분야 § § 인터넷 신문, 인터넷 잡지, e-러닝 분야, 인터넷 쇼핑몰 인터넷 폰, 인터넷 채팅, 인터넷 게임, 음악사이트, VOD 서비스 12

7. 2 멀티미디어의 활용 분야 모바일 멀티미디어 l 최근 우리사회는 이동성(Mobility)이 중요하게 인식되는 사회 § l 예) 스마트폰, i. Pad 등 모바일 멀티미디어 § 휴대성기기를 이용하여 이동중 실시간으로 디지털 데이터 상호교환 Ø l 모바일 환경의 문제점 § § l 음성, 멀티미디어 데이터, GPS 데이터 등 모바일기기 화면 크기 및 해상도, 스피커 성능, 전원장치, 전송에러 등 최근 데이터 전송 대역폭 크게 증가 ⇒ 모바일 기기 제한성 많이 개선 모바일 환경에서 멀티미디어의 활용 분야 § § 모바일 정보서비스, 엔터테인먼트 분야, 모바일 커뮤니케이션 위치기반서비스(LBS: Location Based Service), 텔레매틱스 응용 등 13

7. 2 멀티미디어의 활용 분야 가상현실과 사이버스페이스 u 사이버스페이스(Cyberspace, 가상공간) l l l 네트워크를 매개로 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을 기반으 로 정보와 지식, 나아가 감각까지 공유할 수 있는 가상공간 현실적으로 인터넷 환경에서 생성되며 가상현실(VR: Virtual Reality) 기술을 이용하여 사이버스페이스 구축 예) 3차원 가상현실을 이용한 Linden Lab의 Second Life § § l 인터넷 환경에서 3차원 사이버스페이스 자신의 분신인 아바타(Avatar) 또는 캐릭터(주민)를 통해 ‘제 2의 인생’ 현실세계에서 불가능/어려운 일을 사이버스페이스를 통해 수행 14

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 u u 이미지와 그래픽 기술 사운드 처리 기술 애니메이션 기술 동영상의 개념과 압축 표준 15

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 이미지와 그래픽 기술 u 이미지와 그래픽 l 이미지와 그래픽의 차이점: § 이미지 ==> 실세계, 그래픽 ==> 인공적으로 제작 이미지와 그래픽의 합성 u 픽셀(Pixel: Picture Element) l l 이미지와 그래픽(래스터 그래픽)을 구성하는 가장 작은 요소 해상도(Resolution): 이미지(그래픽)을 구성하는 픽셀 수를 의미 16

u RGB 컬러모델 l l 각 픽셀은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 값을 배합 보통 R, G, B 각 픽셀마다 8비트 할당 => 24비트 사용 § 예, 1비트(흑백), 4비트(16컬러), 8비트(256컬러), 16비트(6만컬러) 17

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 래스터 그래픽과 벡터 그래픽 u 래스터 그래픽 § § § u 그림을 픽셀 단위로 저장하는 방식 화면을 확대할 때 화질의 저하 ==> 확대하면 계단현상 칠하기 도구(Painting Tool)에서 픽셀 형태로 생성, 예) Painter 등 벡터 그래픽 § § 그림을 기하적 객체들을 나타내는 그래픽 함수로 표현 일반적으로 파일의 크기가 래스터 그래픽 방식에 비해 작다 화면 확대 시 화질의 저하가 발생하지 않는다 일러스트레이션(Illustration)에 적합, 예) Illustrator, Corel Draw 등 18

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 이미지와 그래픽의 파일 형식 l u 이미지와 래스터 그래픽 l l l u 이미지는 디지털카메라, 스캐너 등을 이용하여 생성, 그래픽은 그래픽스 소프트웨어를 이용하여 생성 BMP, TIFF, JPEG, GIF, PNG 파일 형식 JPEG은 흑백 및 컬러사진 압축을 위한 파일 형식으로, 1992년 ISO 국제표준 GIF 압축은 이미지 보다는 그래픽의 경우 더 높은 압축률 벡터 그래픽 l SVG 파일 형식 19

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 사운드 처리 기술 l 사운드는 귀로 들을 수 있는 모든 청각정보 § l 사운드는 크게 음악, 음성, 음향 효과의 세 분야 사운드의 파형 § § u 0905 1005 95. 9 이름(2명&1명) 주파수, 주기, 진폭 가청주파수대: 20 Hz ~ 20 k. Hz 디지털 사운드 l 컴퓨터에서 처리하기 위해서 디지털 형태로 변환 § § ADC(Analog-to-Digital Converter): 표본화(Sampling) 및 양자화 (Quantizing) 과정 DAC(Digital-to-Analog Converter): 아날로그 형태의 소리로 재생 20

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 디지털 사운드로의 변환 u 사운드의 표본화(Sampling) l l 아날로그 파형에서 변환을 위해 표본(Sample)을 취하는것 사운드의 표본화율(Sampling Rate) § 표본화율이 낮으면 메모리 용량이 작아지지만 원음을 반영하지 못함 표본화율 (KHz) 데이터 크기 (1분) 음질 sample (music) 8 mono 650 KB 전화 22. 05 8 mono 1. 3 MB AM 22. 05 u 모드 11. 025 아날로그 사운드의 표본화 양자화 (bit) 16 stereo 5. 25 MB FM 44. 1 16 stereo 10. 5 MB CD 디지털 사운드의 파일 형식 l WAV, MP 3, AAC, WMA 등 21

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 MIDI 음악 l MIDI(Musical Instrument Digital Interface): § § § l 1983년 세계 악기 제조업체들이 전자 악기와 컴퓨터 간의 상호 정보 교환을 위해 만든 규약 음을 어떻게 연주할 것인지에 관한 정보, 즉 음의 높이 및 음표의 길 이, 음의 강약 등에 대한 정보를 표현 파일의 크기가 매우 작고, 음질은 전적으로 신디사이저 성능에 따라 예) CD 음악수준의 3분 길이의 음악 § § 약 30 MB가 필요(압축하지 않을 경우) MIDI 음악은 약 8 KB가 필요 크기(KB) 시간 엘리제를 위하여 17 2분 38초 Dancing Queen 78 3분 57초 007 주제가 46 1분 52초 Starwars 32 3분 19초 Calvary's Love 40 3분 29초 제목 22

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 애니메이션 기술 u 애니메이션의 원리 l l 일련의 정지 이미지(still image)나 그래픽으로부터 생성 잔상 효과(persistence of vision) 이용 일반적으로 초당 15~20장 이상의 그림이면 자연스러운 움직임 애니메이션을 구성하는 프레임들 애니메이션의 프레임들 23

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 애니메이션 기술 u 플립북 애니메이션(Flip-book Animation) l l 1908년 프랑스 에밀 콜(Emil Cohl)의 ‘판타즈마고리(Fantasmagorie)’부터 시작 가장 단순한 형태의 애니메이션 § § l u 프레임기반(Frame-based) 애니메이션으로 프레임을 일일이 그림 컴퓨터로 표현할 경우 파일의 크기가 방대해지는 단점 초당 16~20프레임 => 1942, 디즈니 ‘밤비’ : 1초당 24프레임 셀 애니메이션(Cel Animation) l l 1913년 존 랜돌프(John Randolph) 개발 ‘셀(Cel)’은 투명한 종이를 뜻하는 ‘Celuloid’를 의미 § l 기본적으로 하나의 배경 셀과 여러 장의 전경 셀이 필요 1990년 이후에는 컴퓨터를 사용하여 작업하는 형태로 발전 24

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 애니메이션 기술 u 컴퓨터 애니메이션 l l u 단순히 기존 수작업을 컴퓨터로 대신하는 것에서 시작 3차원 애니메이션과 특수효과 등 컴퓨터를 통해서만 제작할 수 있는 새로운 애니메이션을 가능 컴퓨터 애니메이션의 유형 l 벡터 애니메이션 § l 독립적으로 움직이는 개체를 선, 곡선과 같은 수학적 함수로 표현 키프레임 트위닝(Key Frame and Tweening) 기법 § 중요한 장면인 키 프레임(Key Frame)만 컴퓨터로 제작, 키 프레임 사이의 중간 프레임들은 컴퓨터에 의해 자동 생성 [벡터 애니메이션 시연] (Web) [키프레임과 트위닝 시연 ] 25 (Web)

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 애니메이션 기술 u 3차원 컴퓨터 애니메이션 l l 영화, 광고, 게임 등 많은 분야에서 널리 사용 사람이나 동물들의 움직임도 3차원으로 표현 § § l 역운동학 (Inverse Kinematics): 관절의 움직임을 역으로 계산 모션 캡쳐 (Motion Capture): 마커(Marker)/트랙커(Tracker) 센서 Soft. Image XSI, MAYA, 3 D Studio MAX 등 소프트웨어 이용 26

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 동영상의 개념과 압축 표준 u 동영상/영상(Moving Image) l l l 정지 이미지(Still Image)들의 연속적 집합체 이미지처리에서 이용되는 기술에 기반하여 영상처리 기술 발전 프레임(Frame): 비디오를 구성하고 있는 각 화면 § u 컴퓨터 비디오나 TV는 초당 30프레임, 영화의 경우는 초당 24프레임 디지털 비디오의 압축 l 비디오 데이터는 크기가 매우 방대해서 압축이 필수 § § l 예) 초당 30 프레임의 TV 화면 1초 ==> 약 20 MB (640픽셀 x 480픽셀 x 3 Byte/픽셀 x 30프레임 x 1초) 가장 보편적으로 사용되고 있는 형식은 AVI, MOV, MPEG, 미국에서 구입한 비디오나 DVD를 한국에서는 때문에 . 27

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 디지털 비디오의 압축 u 비디오 압축 기법 l 데이터 중복성(Data Redundancy) 제거/최소화 § § l 무손실압축(Lossless Compression) 기법 § l 시간적, 공간적 변화가 적은 부분의 데이터 중복제거 비디오압축(Video Compression) 또는 부호화(Encoding) X-레이, 단층촬영(CT) 등 의료영상, 압축률 비교적 낮다 2: 1~3: 1 정도 손실압축(Lossy Compression) 기법 § 비교적 우수한 영상을 유지하면서 10: 1~40: 1의 높은 압축률 28

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 디지털 비디오의 압축 u 비디오 압축 표준 l l l MPEG 표준: ISO와 IEC가 제정, 1988년부터 표준작업 시작 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21 등 MPEG-2: 디지털 TV방송과 DVD 수준의 동영상을 목적, 1995년 MPEG-4: 화상회의, 비디오 전화, DMB 방송 등의 목적, 1998년 H. xxx 계열의 표준 (예, H. 264, H. 263): ITU-T가 주도 29

7. 3 멀티미디어 데이터의 처리 비디오 스트리밍 l 데이터를 인터넷을 통해 받는 즉시 비디오 데이터를 재생 § § l 스트리밍 소프트웨어 § l 다운로드 작업과 재생 작업이 동시에 진행, 다운로드 방식 ==> 너무 많은 지연시간(Delay Time)이 발생 Real. Networks, Packet. Video, Microsoft 사 등 비디오 스트리밍은 화상전화, 도로여건 정보의 전송, 실시간 중계 방송 등의 분야에서 필수적 30

7. 4 멀티미디어 기술의 발전 동향 u 멀티미디어 기술의 발전 동향 31

7. 4 멀티미디어 기술의 발전 동향 u 멀티미디어 하드웨어의 발전 l GPU(Graphics Processor Unit) 속도는 18개월마다 5배 또는 8개 월마다 2배씩 증가 § l 예) Nvidia, ATI Technologies 등 대용량 멀티미디어 데이터의 저장: § § 플래시 메모리가 하드디스크를 대체할 것으로 기대 차세대 DVD: 블루레이(Blue Ray) 표준 Nvidia 그래픽 프로세서와 그 활용 32

7. 4 멀티미디어 기술의 발전 동향 u 인터넷 환경의 빠른 변화 l 인터넷 환경의 발전이 멀티미디어 확산에 매우 지대한 영향 § § l 인터넷 환경이 변하면서 DVD가 완전히 사라질 것인가? § § u 초고속 인터넷의 가파른 확산 광케이블을 이용한 인터넷 전송속도의 빠른 증가 예) 월마트와 Bit. Torrent사는 이미 비디오 온라인 다운로드 사업, 최근에 Apple사는 i. Tunes를 기반으로 한 ‘i. Tunes Movie Rentals’ 모바일 시대의 도래 l l l Microsoft사의 빌 게이츠(Bill Gates)회장 ‘모바일 혁명’ 예견 모바일 환경의 한계가 점진적으로 극복 미래에는 더욱 강력한 멀티미디어 기능을 제공하는 스마트폰, 태블릿 PC, PMP, 내비게이션 장치 등의 모바일기기 예상 33

7. 4 멀티미디어 기술의 발전 동향 u 실세계와 가상세계의 융합 l 멀티미디어의 활용은 실세계와 가상세계의 융합 방향으로 발전 § l Apple사 i. Pod(실세계 mp 3 player)와 i. Tunes(인터넷 가상세계) 결합 증강현실(AR: Augmented Reality) 기술 § § 사용자가 보는 현실세계에 컴퓨터가 만든 가상세계 정보를 합성 구글 글래스, AR Headset 34

IT공학과 교과과정 학 기 4 학 년 3 학 년 2 학 년 1 학 년 2 1 시스템 및 기반 과목 졸업 프로 젝트 소프트웨어 컴퓨터비전 알고리즘입문 0 C응용 프로그래밍 3 데이터 구조 0 IT기기 구조 2 클라우드 컴퓨팅 6 운영체제 원리 3 객체지향 프로그래밍 3, 4 데이터분석 및 활용 10 Io. T응용 네트워크 5 컴퓨터그래픽 프로그래밍 7 모바일 프로그래밍 8 9 HCI 스마트 서비스 가상/증강 현실 응용 7 센서 프로그래밍 10 영상처리및 응용 7 UI/UX 설계 10 웹프로그래밍 응용 6 웹프로그래밍 기초 6 기초 프로그래밍 3, 4 2 1 서버운영 및 보안 3, 5 7 IT기술 활용 데이터마이 닝개론 4 데이터베이스 3 2 1 지능형 소프트웨어 4 IT소프트웨 어공학 4 IT기술과 산업동향 13 2 1 정보통신/멀티미디어 IT기술의 이해 0 IT수학 0 프로그래밍 입문 3, 4 전공필수 전공선택 10 9