김한수 <대우전자 영상연구소 책임연구원> 고려대 전자공학과 졸업 KAIST 전기.전자공학과 석사및 박사 (논문제목: 3차원운동의 근사적추정을 위한 탄성블럭 정합)93~94년 고등 기술연구원 파견연구원 주요 관심분야 : 영상압축, 초고속 멀티미디어통신 양방향 영상통신은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 현재 활발히 연구 중인 초고속통신망에서의 영상통신인데 이것은 기존 TV에 버금가거나 그 이상의 화질과 음질을 제공, 영상통신의 효율성 제고와 현장감을 충실히 제공 하는 것이다. 또 하나는 기존 통신망을 충분히 활용, 부족하나마 영상통신을 필요로 하는 분야에 서비스를 제공하는 것으로 전화선이나 컴퓨터통신망을 이용한 영상통신이다. 주목해야 할 점은 이동통신 환경에서의 영상통신서비 스 제공이다. 이미 보급된 개인이동통신이나 차량항법장치 등에 영상서비스 를 융합함으로써 형성되는 시장이다.
하이비전(High Vision)이란 이름으로 일본과 유럽을 양 축으로 하여 시작된고선명 텔리비전개발 연구는 지난 93년 미연방통신위원회(FCC)가 완전 디 지털방식을 채택하면서 일대 전환기를 맞았다. 금세기말 방송을 목표로 완전 디지털방식의 방송 표준을 위해 연구하던 주요 연구소들은 이른바 그랜드얼 라이언스라는 단일 표준안을 만들었다. 이 방식은 오늘날 멀티미디어분야에있어 영상압축의 집대성이라 할 수 있는 MPEG2방식을 근간으로 하고 있다.
이제방송과 저장, 그리고 통신분야에서 MPEG2의 채용은 피할 수 없는 추세 다. 1970년대 초반부터 연구되기 시작한 영상압축기술은 80년대 중반 이른바영상회의시스템이라는 형태로 최초의 결실을 맺어 미국 CLI및 픽처텔이 다투어 관련제품을 출시했다.
영상압축이란 디지털화된 영상데이터의 각 샘플이 한 장의 화면내에서 또는연속된 화면간에 이웃하고 있는 샘플들과 매우 높은 상관성을 갖는데 착안 이들 샘플간의 중복성을 제거함으로써 원래에 비해 수십, 수백분의 1까지데이터량을 줄이는 영상데이터처리기술중 하나다.
예측방식과 변환방식으로 대별되어 발전해오던 영상압축기술은 80년대 중반 SAC(Scene Adaptive Coding: 화면적응식 부호화)라는 형태로 결실을 맺고이후 발전을 거듭했다. 최초의 국제표준안인 H.261은 정지화상의 압축표준인 JPEG을 거쳐, VCR정도의 화질을 제공하는 MPEG1, 방송품질의 MPEG2 등으로 진화하고 90년대 중반이후 이른바 멀티미디어의 확산과 각 국가별로 경쟁적 으로 제시되고 있는 초고속정보통신망의 청사진이 구체화됨에 따라 그 전성 기를 맞고 있다.
영상압축기술이 적용되는 대표적인 응용 예는 영상회의시스템및 영상전화, 주문형 비디오시스템, 그리고 비디오CD 등과 같은 저장매체를 이용한 분야다. 최초의 영상압축 표준인 ITU의 H.261이 영상회의시스템을 대상으로 하고있듯 사람들은 영상압축의 최초 응용분야로 시장성이 가장 큰 영상통신분야 를 지목했던게 사실이다. 70년대 후반부터 디지털통신의 표준화에 대한 연구 가 시작되고 80년대초 종합정보통신망(ISDN)이라는 꿈의 통신망으로 나타나 이목을 모으게 됐다.
그러나 통신망 전개에 따른 높은 비용 등으로 인해 일부 국가를 제외하고는 이렇다할 보급이 이루어지지 못하고 있다. 뿐만 아니라 ISDN에서의 영상 통신은 TV정도의 화질을 마지노선으로 잡고 있는 일반 소비자에게 다가설만한 호소력을 지니지 못했다.
한편으론 자신의 모습을 상대편에게 보여주어야 한다는 심리적인 거부감도심했다. 대부분의 소비자들은영상이란 그저 보고 즐기는 것이지, 자신의 모습이 카메라에 담기는 것을 원치 않았다. 영상회의분야 역시 실제로 얼굴을 마주보는 정도의 효율성을 제공하지 못했으며, 회의에 수반되는 여러가지 차트나 데이터 등을 공유하면서회의를 할 수 있게 된 것은 최근의 일이다.
디지털통신망 보급의 차질과 소비자의 냉담이라는 실패를 맞본 영상압축분야는 새로운 전환을 모색하게 되는데 바로 정지화상 압축용의 JPEG과 VCR급 의화질을 목표로 하는 동화상압축표준인 MPEG1이 바로 그것이다. MPEG1은 당 시서서히 보급되기 시작한 CD롬에 적용되다 최근들어 비디오CD, CD비전, 초보적인 VOD서비스에 적용되는 영상압축기술로 자리매김했다.
JPEG은 표준화 초기 별다른 관심을 끌지 못하다 멀티미디어PC의 보급확산 과 영상데이터를 마음대로 편집할 수 있다는 장점이 알려지면서 모션JPEG이 라는 새로운 응용분야를 확보하게 됐다. JPEG과 MPEG은 일반 소비자들이 영상압축기술을 실제로접할 수 있는 최초의 기회를 제공하게 되면서 MPEG지원 카드는 모뎀카드 만큼이나 필수적인 카드로 인식하기 시작했다.
MPEG1은 과거 H.261에 비해 화질이 향상됐으나 PC 마니아들 이외에는 많은관심을 끌지 못했다. 또 부호화.복호화 과정의 심한 비대칭성으로 실시간 압축에는 어려움이 많은 단점이 있다. MPEG2는 이같은 상황에서 연구개발이 시작됐다. 영상압축기술에 관한 국제표준을 제정하기 위한 노력은 국제적으로 활발한 연구가 진행되고 있던 HDTV의 표준까지 수용함으로써 MPEG2의 다음단계에 해당하는 MPEG3까지도 포함하는 거대한 모습을 드러내게 된다.
MPEG2는 방송.저장.그리고 통신분야에까지 적용 가능한 고품질 영상압축의 결정체로 그 이전의 표준들과 서로 호환성을 가질 뿐 아니라 다양한 화면크기 및영상품질을 제공하기 위해 레벨(Level)과 프로파일(Profile)이라는 구조를 가지게 된다. 우리가 최근의 VOD 등에서 MPEG2 방식의 영상압축이라고 할 때에는 MPEG2의 MPML(Mail Profile Main Level)을 일컫는다.
통신과 컴퓨터, 그리고 가전이 복합화되는 멀티미디어 분야에서 표준은 실 로다양한 형태를 통해 제정되고 있다. 그러나 영상압축분야는 멀티미디어 분야의 가장 핵심적인 분야로 그 표준화과정 역시 합리적인 방식으로 이루어지고있다. 영상압축기술의 적용분야는 방송과 통신, 그리고 저장분야이다. 그리고 어느분야에서든지 MPEG2의 채용은 피할수 없는 대세이다. 직접위성방송(DBS), 디지털TV방송, 케이블이나 광섬유를 이용한 VOD, DVD, HD급의 디지털VCR에서 MPEG2를 채택하고 있다. 방송이나 저장분야에서는 비교적 착실하게 MPEG2가 보급되고 있는 반면 유독 통신분야에서는 아직까지도 열세를 면치못하고 있다. ISDN이나 전용회선을 대상으로 하고 있는 영상회의나 영상전화시스템은 화 질이나 효용성 측면에서 소비자의 호기심을 불러 일으키기에는 충분하나 이 요구를 충족시켜줄 수 없다. 따라서 영상통신은 궁극적으로 현재의 TV를 상회하는 화질을 제공하기 전까지는 수요확산이 활발하지 못할 것으로 예상된 다. 그렇다고 현재의 전화망이나 또는 보급 초기단계에 있는 케이블TV망에서 양방향 영상통신을 제공하기에는 전송기술상의 한계로 무리가 따른다. 80년 대 중반부터 개발되기 시작한 영상회의나 영상전화시스템은 아직까지도 ITU 의 H.261을 선호하고 있다. 특히 탁상회의(DTC)분야에서는 업체 고유방식의 채용으로 인해 호환성이 결여되는 현상까지도 나타나고 있다.
최근 영상압축의 표준연구는 과거의 화질향상을 통한 소비자의 요건만족에 중점을 둔 반면 현재의 통신망이 가지고 있는 제한성을 고려한 초저속 영상 통신에 적용되는 MPEG4의 표준화작업에 초점을 두고 있다. 물론 이의 전단계 는 ITU에 의해 H.263이 거의 완성 단계다. H.261에서 MPEG1, 2를 거쳐 H.263 까지 이어지는 일련의 영상압축 표준은 변환방식과 예측방식이 결합된 형태 라는 기본 틀을 벗어나지 않고 있다. 그러나 오는 98년에 확정될 예정인 MPE G4에서는 지금까지의 표준과 다른 전혀 새로운 형태의 표준이 제정될 전망이 다. 이렇게 볼 때 방송이나 저장분야에 비해 비교적 열세에 있던 양방향 영상 통신분야는 초고속정보통신망상에서 MPEG2방식을 적용한 고품질의 영상통신 이가정과 사무실을 중심으로 한 유선통신계를 위주로 전개됨과 동시에 기존의전화망과 요즘 세인의 관심을 집중시키고 있는 디지털방식의 개인이동통신 을통해 저속의 개인용 영상통신시스템이 도입되는 형태로 발전할 것으로 예상된다. 이를 뒷받침하듯 최근 영상통신에 대한 관심이 집중되고 있다. 해외 선진국에 비해 늦은 감이 있기는 하지만 지난해부터 국내에서도 대기업 및관공서 금융기관.학교 등을 중심으로 영상회의시스템의 도입이 늘고 있다.
최근 영상통신 분야에 대해 점증하고 있는 수요는 크게 다음과 같은 요인으로부터 비롯된다. 초고속 정보망 구축, CD롬 등과 같은 디지털저장매체 기술의 발전, 인터네트의 보급 및 활용, 기존 전화망의 활용 등이 그것이다.
초고속정보통신망은대량의 영상정보를 전달할 수 있는 유일한 해결책으로써 단방향이 아닌 양방향의 영상통신을 가능하게 할 것이라는 기대감으로 이 분야의 기술개발을 선도하고 있다.
디지털저장 매체의 급속한 보급은 소비자들에게 TV나 VCR가 가지고 있는단조로움에 어느 정도의 대화성을 부여, 양방향 영상통신에 대한 사용자의 심리적 거부감을 경감시켜주고 있다. 인터네트의 급속한 보급은 일반사용자 들에게 기존의 전화통신망 이외에도 매우 유용한 통신망이 있다는 사실을 깨닫게 했으며, 인터네트를 통해 전달되는 다양한 정보는 망보급 확산으로 다시 이어지는 시너지 효과를 보이고 있다.
정보의 형태 측면에서도 많은 변혁이 이루어지고 있어 소위 멀티미디어 정보의 유용성에 대해 관심을 보이게 됐으며, 인터네트를 통한 음성및 영상의 교환에 대한 실질적인 요구도 급증하고 있다. 초고속 통신망의 본격적인 보급단계까지 전화망은 일반 사용자의 통신욕구를 충족시켜줘야 하는 역할을 담당하게 됐다. 전화선을 이용한 비디오다이얼톤(VDT)서비스가 단방향 영상 서비스를 주도하고 있다면, 양방향 영상통신을 가능하게 하는 견인차 역할은 바로 고속모뎀기술이 담당하고 있다.
전화선을 이용한 고속모뎀으로써 음성과 데이터를 하나의 전화회선으로 전송할 수 있는 DSVD(Digital Simultaneous Voice and Data)에 대한 관심이 높아지고 있다. 통상적으로 지금까지 음성통신용의 전화회선과 모뎀회선을 동시에 사용할 수 없었으며, 극단적으로 PC를 이용한 오디오그래픽 회의를 하 기위해서는 두 회선의 전화선이 필요했다.
PC를 이용한 오디오그래픽 회의 표준화를 위해 인텔의 주도하에 컴퓨터및 통신 관련 1백70여개 업체가 참여하고 있는 PCWG(Personal Conferencing Wor k Group)에서는 참여 업체들간의 광범위한 협력과 기술적 혁신을 통해 상호 간에 연동이 되는 표준방식의 탁상회의및 통신제품 개발.보급을 앞당기기 위한 노력을 하고 있다. 이들이 택한 표준 모뎀이 바로 DSVD이다. DSVD모뎀을 이용하면 일반 전화선을 통해 음성통화뿐 아니라 필요한 경우 음성의 전송속 도를 낮추고 데이터를 전송할 수 있는 특징을 가지고 있다.
ITU의 H.263과 DSVD모뎀기술이 결합된다면 일반 전화회선을 통한 영상통신 이가능해지고 ISDN을 이용한 영상전화기가 통신망 보급 차질에 따라 실패로 돌아간 예에 비춰볼 때 통신망에 대한 부담없이 저가의 영상통신시스템을 각 가정에까지 보급시킬 수 있을 것이다. 이러한 영상통신시스템은 개인 휴대 통신에의 적용을 통해 2000년대에는 초고속 통신망에 적용되는 고품질의 영 상통신시스템으로 발전할 것이다.
이제 영상압축은 멀티미디어의 보급및 확산을 이끌어 나가는 견인차의 역할을 확고히 수행하고 있으며, 인간이 목표로 하는 원격존재감(telepresenc e)의 제공을 위해 통신망 기술과의 접목과 조화를 위한 노력을 경주할 때이다.