본 논문에서 제시하는 시스템은 MPEG-4로 부호화된 비디오/오디오에 대해서 MPEG-4 파일 포맷에 맞는 MPEG-4 파일 생성 포맷터이다. 본 논문에서 설계하고 구현된 파일 포맷터는 전처리 부분, 부호화기 파일 포맷터로 구성된 저작도구의 모듈로서 존재한다. 따라서 본 논문에서는 저작도구에서 사용될 MPEG-4 파일 포맷터의 구조 및 기능에 대해서 선명하고, 포맷터의 세부 설계 사항을 기술한다. 본 논문에서 MPEG-4 파일 포맷터의 기능은 비디오/오디오 인코더로부터 출력되는 비디오/오디오 데이터를 MPEG-4 파일 포맷의 형식에 맞는 MPEG-4 파일을 생성하는 것이다. 생성된 파일은 비디오/오디오 각각에 대한 정보와 생성된 비디오/오디오를 처리할 디코더에 대한 정보를 제공한다. 표준 상의 MPEG-4 시스템에서의 동기화 정보를 파일 포맷상의 비디오/오디오 데이터에 제공하여 , 스트리밍 서비스을 제공하는 서버쪽에서의 동기화 과정과 먹싱을 배제할 수 있게 한다. 비디오/오디오 인코더로부터 생성되는 다양만 종류의 비디오/오디오 데이터를 효율적으로 포맷팅하여 다양한 범위의 응용에서 사용될 수 있게 하며, 차기에 계위화 부호화를 효율적으로 적용시키기 위해 파일 포맷팅을 수행하게 된다.
MPEG 오디오 그룹에서는 오디오 부호화 기술의 국제 표준으로 MPEG-1 오디오, MPEG-2 오디오 BC, MPEG-2 AAC의 규격 제정을 완료하였고, 현재 MPEG-4 오디오 및 MPEG-7 오디오의 국제 표준을 제정하고 있다. 본 논문에서는 이들 표준에 대한 요구 기능 및 기술 특징을 분석하고, 각각의 표준에 대한 응용분야와 향후의 계획에 대하여 기술한다.
MPEG-4 컨텐츠는 비디오, 오디오 파일을 비롯하여 다양한 타입의 미디어로 구성되는 복합 멀티미디어 데이터이다. 본 논문에서는 MPEG-4 컨텐츠 생산을 위해서 저작 환경을 제공하고 이를 MPEG-4 파일로 생성하는 MPEG-4 컨텐츠 저작 도구를 제안한다. 특히 제안하는 MPEG-4 저작 도구는 AVI 형태의 동영상 자료를 입력 받아, MPEG-4 오디오, 비디오 데이터로 변환하고 이를 MPEG-4 장면 저작에 이용할 수 있다. MPEG-4 컨텐츠는 MPEG-4 파일로 구성되며, 장면 구성이 배제된 오디오, 비디오로만 구성된 MPEG-4 파일과 전체 미디어 데이터가 하나의 장면으로 생성된 MPEG-4 파일이 될 수 있다.
최근의 오디오 기술은 사용자 중심으로 변화하고 있으며, 사용자의 환경과 의도에 따라 능동적으로 서비스가 이루어지는 대화형 오디오 서비스 시대로 변화하고 있다. 이에 맞추어 시장에서는 고품질 오디오 서비스를 위한 무손실 오디오 기술을 탑재한 멀티미디어 기기와 사용자가 선택적으로 악기를 조절할 수 있는 객체 오디오 음원 서비스가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 사용자가 컨트롤 할 수 있는 실감 객체 오디오 파일 포맷을 설계하고 실감 정보를 낮은 복잡도에서 저장 매체와 전송 매체에 적용 가능한 오디오 장면 묘사 방법을 제안한다. 설계된 실감 객체 오디오 파일 포맷은 MPEG-4 파일 포맷을 기반으로 설계되었다. MPEG-4 파일 포맷은 MPEG-4에 속하는 고성능 오디오 코덱을 오디오 코덱 객체 번호를 통해서 쉽게 적용가능하다. 또한 오디오 객체 개수의 변화에 따라 파일 포맷의 트랙을 변화 시켜 사용하면 되므로 객체 오디오를 포함하기에 적절하다. 본 연구에서 개발된 파일 포맷은 실감 객체오디오 생성시 MPEG-4 오디오 코덱으로 압축된 객체 오디오, 실감 객체 오디오를 위한 오디오 장면 묘사 데이터를 독립적인 트랙으로 포함하고 있다. 포함된 오디오 장면 묘사 기법은 저장 매체를 위해 전체 오디오 장면에 적용되는 오디오 묘사 기법과 각각의 오디오 객체에 적용되는 오디오 묘사 기법을 노드 구조로 설계 하였으며, 전송 매체를 위해서 기본적인 객체 오디오 동작을 하기위한 필수 정보와 오디오 세부장면 묘사를 위한 정보로 분할하여 설계하였다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 실감 객체 오디오 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 객체 음원과 오디오 장면 묘사 정보를 부호화하여 MPEG-4 파일 포맷에 저장하며, 생성된 실감 객체 오디오 파일은 재생 모듈에서 오디오 객체에 입력 받은 사용자 정보와 오디오 장면 묘사 정보가 적용되어 사용자에게 몰입감이 높은 실감 오디오 서비스를 제공한다.
MPEG-4 미디어 파일은 저비트율에서 고비트율까지 다양한 응용범위에서 이용 가능하므로, 요즘들어서 MPEG-4의 미디어 파일이 많은 분야에서 사용되고 있다. 하지만 미디어를 다루는 전문가 외에는 MPEG-4 알고리즘을 이용한 미디어 파일을 생성하여 서비스하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 논문에서는 사용자가 사용하기 편리한 인터페이스를 갖춘 MPEG-4파일 생성 도구를 만들었다. 본 파일 생성도구는 일반 PC에 보편화된 미디어 포맷인 AVI과일을 입력으로 오디오와 비디오를 포함한 MPEG-4 파일을 생성하는 도구이다. 이 도구에는 비디오의 화면 크기 변환, 오디오의 채널변환 및 샘플링 주파수 변환 등의 전처기와 비디오/오디오 압축을 위한 각각의 MPEG-4 비디오/오디오 부호기 및 생성된 두개의 미디어 파일을 하나로 묶어 표준에 맞은 파일을 생성하는 포맷터를 포함한다. 본 파일 생성도구는 응용 비트율에 따른 파일 생성뿐 만 아니라 각각의 미디어 파일의 조건을 사용자 인터페이스의 간단한 입력으로 원하는 응용에 맞는 다양한 파일을 생성할 수 있다.
본 논문에서는 디지털 오디오 방송 시스템의 소스 부호화기로 사용하기 위한 AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding) 코덱 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 인코더 및 디코더는 ETRI에서 제안한 디지털 오디오 방송 시스템에 접속하기 위해 MPEG-2 (moving Picture Exports Group Phase 2) 시스템의 TS(Transport Stream) 형식으로 입출력한다. 내부 오디오 신호처리를 위한 DSP (Digital Signal Processor)는 TI(Texas Instruments) 사의 TMS320C6701 (Floating point 166 MHz)을 사용하였으며, 인코더 에서는 DSP를 4개까지, 디코더에서는 3개까지 사용하여 구성할 수 있도록 설계하였다. DSP에서는 시스템 제어. 오디오 신호 입 력. 오디오 신호 처리, TS 신호 발생, 비트스트림 출력 등의 처리를 수행하며, 각 DSP는 직렬 및 병렬 접속에 의해 데이터를 전 달한다 현재 본 시스템을 사용하여 2채널의 AAC 코덱을 구현하였으며, 이후 본 시스템을 이용하여 멀티채널 AAC 코덱, MPEG-4 오디오 코덱을 구현할 예정이며. DAB 및 디지털 방송 분야에 활용될 것이다.
본 논문에서는 디지털방송과 인터넷의 융합에 따른 MPEG-2/4/7 방송 및 인터넷 콘텐츠를 비롯한 게임등과 같은 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 지능형 고품질 홈 엔터테인먼트 시스템 Platform 개발에서 사용될 MPEG-4 오디오를 개발한다. 인터넷 상에서의 스트리밍 서비스를 위해서는 저 전송률과 고 품질의 비디오/오디오 알고리즘이 필요하다. 이러한 서비스를 제공하기 위하여 MPEG-4 오디오는 음성에서 고품질의 다중 채널의 오디오까지, 그리고 자연음(Natural Sound)에서 합성음에 이르기까지 다양한 알고리즘을 제공한다. 본 논문에서는 지능형 고품질 미디어 에이전트 시스템에 적합한 MPEG-4 AAC, MPEG-1 Layer-3인 MP3, G.723.1을 구현하고, 이 시스템에 알맞은 7㎑ 대역폭을 가지는 광대역(Wideband) 음성신호를 16kbps로 압축하는 음성 압축기를 제안 및 개발한다.
MPEG-4에서는 다양한 객체를 취급하기 위하여 시스템 부분(Part1)이 차지하는 비중이 MPEG-1이나 MPEG-2에서 보다 훨씬 높아졌다. 이러한 MPEG-4의 시스템 부분을 구현한 참조 모델을 IM1이라고 한다. IM1에는 다양한 오디오/비디오(A/V) 객체를 수용하기 위하여 디코더 프레임워크를 마련하고, 어떤 A/V 객체든 이 프레임워크에 맞추어 디코더를 구현하면 IM1 프리젠터에서 플레이가 가능토록 하고 있다. 현재 IM1 버전 3.8에서는 H.263 비디오, G.723 오디오, JPEG 이미지, AAC 오디오를 지원하고 있다. 이 논문에서는 MPEG-4 비디오 디코더를 IM1 디코더 프레임워크를 맞추어 설계, 수정한 내용을 기술하였다.
인터넷을 이용한 디지털 오디오 방송 서비스에 대한 관심이 집중되면서 디지털 오디오 데이터를 서버로부터 사용자에게까지 실시간으로 전송하기 위한 연구가 진행되고 있다. 디지털 오디오 방송의 실시간 전송을 위하여 효율적인 오디오 압축 기술의 개발도 중요하지만 이들 오디오 압축 기술과 연계되는 오디오 스트리밍 기술이 매우 중요하다. 본 논문에서는 현재 사용되고 인터넷 오디오 방송관련 기술을 분석하고, 특히, IETF에서 논의되고 있는 MPEG-2AAC 및 MPEG-4 오디오를 인터넷을 통하여 전송하기 위한 RTP payload 포맷을 분석하고, 기술개발을 위한 고려사항을 제안한다.
본 논문은 내장형 리눅스 기반의 이동 단말기 상에서 MPEG-4 AAC 데이터를 실시간으로 재생하는 소프트웨어를 구현하고 그 실험 결과를 통해서 오차 범위 내에서 MPEG-4 오디오의 재생이 가능함을 검증한다. MPEG-4 AAC 데이터는 압축효율이 높고 음질이 뛰어나 다양한 기기에서 사용이 용이하다. 특히 휴대폰, PDA 등과 같은 이동 환경에서 사용되는 단말기가 급증하면서, 오디오 데이터의 응용어플리케이션 개발의 필요성도 증대되고 있다. 그러나 소형의 이동 단말기는 전력, 메모리 등의 자원의 한계로 인하여 디코딩 과정이 복잡한 MPEG-4 AAC 데이터를 재생하는 응용어플리케이션의 개발을 위해서는 단말기의 성능에 최적화된 형태로 소프트웨어 모듈을 구현해야 한다. 이를 위해서 MPES-4 AAC 디코딩 연산과 정을 단말기의 프로세서 성능에 알맞은 형태로 연산변형하고 스트리밍 서버를 통해서 전송되는 오디오 데이터를 재생할 수 있도록 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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