MPEG-1 오디오 레이어 II

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. MUSICAM
- 2.2. MPEG Audio
3. 기술 사양
- 3.1. 가변 비트 전송률 (VBR)
4. 작동 원리
5. 응용 분야
6. 명칭 및 확장자
참조

1. 개요

MPEG-1 오디오 레이어 II(MP2)는 1980년대 후반 유레카 147 프로젝트의 MUSICAM 오디오 코덱에서 파생된 오디오 코딩 방식이다. MPEG-1 오디오 표준의 일부로, 디지털 오디오 방송(DAB) 및 디지털 비디오 방송(DVB) 등 다양한 분야에서 사용된다. MP2는 서브 밴드 부호화를 통해 압축을 수행하며, 인간 청각 시스템의 특성을 고려한 지각 코딩 방식을 사용하여 데이터 양을 줄이면서도 음질을 유지한다. MP2는 디지털 오디오 라디오 서비스, DVD-Video, 비디오 CD 등 다양한 응용 분야에서 사용되며, 한국에서는 DAB 표준의 오디오 형식으로 채택되었다.

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MPEG-1 오디오 레이어 II - [IT 관련 정보]에 관한 문서
기본 정보
파일 확장자	.mp2
MIME 형식	audio/mpeg, audio/MPA
종류	손실 오디오
컨테이너 형식	MPEG-ES
표준	ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-3
공개 여부	예
무료 여부	예
URL	MPEG-1 오디오
역사
최초 릴리스	1991년 12월 6일
최신 릴리스 버전	ISO/IEC 13818-3:1998
최신 릴리스 날짜	1998년 4월

2. 역사

1980년대 후반, 국제 표준화 기구(ISO)의 MPEG(Moving Picture Experts Group)은 DAB, DMB, DVB 및 CD-ROM 등에 광범위하게 적용될 디지털 오디오 및 비디오 인코딩 표준화를 시작했다.^[18]

MPEG-1 오디오 표준은 MUSICAM 및 ASPEC 오디오 형식을 기반으로 했으며,^[19] 1989년 ISO에 제출된 MPEG-1 오디오 표준에 대한 14개의 제안 중 하나가 MUSICAM이었다.^[9]^[14] MPEG-1 오디오 표준에는 레이어 I (MP1), 레이어 II (MP2), 레이어 III (MP3)의 세 가지 오디오 레이어가 포함되었다.

MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III의 모든 알고리즘은 1991년 ISO-11172 위원회 초안으로 승인되었고,^[20]^[21]^[22] 1992년에 MPEG-1의 일부로 최종 확정되어^[23] 1993년에 국제 표준 '''ISO/IEC 11172-3'''(''MPEG-1 오디오'' 또는 ''MPEG-1 파트 3'')으로 발표되었다.^[2]

1994년에는 MPEG 오디오에 대한 추가 작업이 완료되어 MPEG 표준의 두 번째 제품군인 MPEG-2가 국제 표준 '''ISO/IEC 13818-3'''(''MPEG-2 파트 3'' 또는 하위 호환 ''MPEG-2 오디오'' 또는 ''MPEG-2 오디오 BC''^[25])로 1995년에 발표되었다.^[3]^[26] MPEG-2 파트 3은 MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 추가 비트 전송률 및 샘플링 속도를 정의했으며, 새로운 샘플링 속도는 원래 MPEG-1 오디오에 대해 정의된 속도의 절반이다. 또한 최대 5.1 멀티채널까지 오디오 프로그램을 코딩할 수 있도록 하여 MPEG-1의 오디오를 향상시켰다.^[24]

CCETT(프랑스), IRT(독일) 및 필립스(네덜란드)는 Musicam 또는 MPEG 오디오 레이어 II로 알려진 디지털 오디오 2채널 압축 시스템 개발로 2000년 공학 에미상을 수상했다.^[27]^[28]

2. 1. MUSICAM

MUSICAM(Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing)은 1989년 방송 기술 연구소(IRT), 필립스(Philips), 공동 텔레비전 및 통신 연구 센터(CCETT)에서 개발한 오디오 코덱이다.^[7] MP2의 전신이며, 유레카 147 프로젝트의 일환으로 개발되었다. 유레카 147은 오디오 및 데이터를 고정형, 휴대형 또는 이동형 수신기로 방송하기 위한 시스템 개발을 위한 범유럽 정부 간 연구 개발 이니셔티브였다.

MUSICAM은 지각 코덱 기반 정수 산술 32 서브밴드 변환을 사용하여 높은 오디오 품질을 달성했다. 모노 채널당 64~192 kbit/s 범위의 비트 전송률에서 높은 오디오 품질을 제공했으며, 낮은 지연 시간, 낮은 복잡성, 오류 내성, 짧은 액세스 단위 등 방송, 통신 및 디지털 저장 매체에 기록하는 분야의 기술적 요구 사항을 충족하도록 설계되었다.^[8]^[9]

MUSICAM은 디지털 오디오 방송(DAB) 시스템에 사용되었다. 1991년 NAB 쇼(라스베이거스) 동안 라디오 캐나다 및 CRC 캐나다와 함께 현장에서 시연되었다.^[11]

1989~94년 ISO/Moving Pictures Expert Group(MPEG) 내에서 표준화 과정을 거쳤으며,^[12]^[13] MPEG-1 및 MPEG-2 오디오의 일부 코딩 방식의 기초로 사용되었다.^[14] 필터 뱅크, 시간 도메인 처리, 오디오 프레임 크기 등 MPEG-1 오디오의 주요 기능은 MUSICAM에서 직접 상속되었으나, 개선이 이루어졌으며 실제 MUSICAM 알고리즘은 최종 MPEG-1 오디오 레이어 II 표준에 사용되지 않았다.

2. 2. MPEG Audio

MPEG-1 오디오 표준은 MUSICAM 및 ASPEC 오디오 형식을 기반으로 개발되었다.^[19] 1989년 ISO에 제출된 MPEG-1 오디오 표준에 대한 14개의 제안 중 하나였던 MUSICAM 오디오 코딩은^[9]^[14] MPEG-1 및 MPEG-2 오디오 코딩 방식의 기초로 사용되었다.^[14] MPEG-1 오디오에는 레이어 I (MP1), 레이어 II (MP2), 레이어 III (MP3)의 세 가지 오디오 "레이어"(인코딩 기술)가 포함되었다.

MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III의 모든 알고리즘은 1991년 ISO-11172 위원회 초안으로 승인되었고,^[20]^[21]^[22] 1992년에 MPEG의 첫 번째 표준 제품군인 MPEG-1의 일부로 최종 확정되어^[23] 1993년에 국제 표준 '''ISO/IEC 11172-3''' (''MPEG-1 오디오'' 또는 ''MPEG-1 파트 3'')으로 발표되었다.^[2]

MPEG 오디오에 대한 추가 작업은^[24] 1994년 MPEG 표준의 두 번째 제품군의 일부로 완료되었으며, MPEG-2는 국제 표준 '''ISO/IEC 13818-3''' (''MPEG-2 파트 3'' 또는 하위 호환 ''MPEG-2 오디오'' 또는 ''MPEG-2 오디오 BC''^[25])로 1995년에 발표되었다.^[3]^[26] MPEG-2 파트 3 (ISO/IEC 13818-3)은 MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 추가 비트 전송률 및 샘플링 속도를 정의했다. 새로운 샘플링 속도는 원래 MPEG-1 오디오에 대해 정의된 속도의 절반이다. MPEG-2 파트 3은 또한 최대 5.1 멀티채널까지 두 개 이상의 채널로 오디오 프로그램을 코딩할 수 있도록 하여 MPEG-1의 오디오를 향상시켰다.^[24]

3. 기술 사양

MP2는 ISO/IEC 11172-3 (MPEG-1 파트 3) 및 ISO/IEC 13818-3 (MPEG-2 파트 3)에 정의되어 있다.

	MPEG-1	MPEG-2
샘플링 속도	32, 44.1, 48 kHz	16, 22.05, 24 kHz
비트 전송률	32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, 384 kbit/s	8, 16, 24, 40, 144 kbit/s

채널 형식: 모노, 스테레오, 조인트 스테레오, 듀얼 채널
멀티채널 지원 (MPEG-2): 최대 5.1 채널

이 형식은 1152개의 연속적인 디지털 프레임 샘플링 간격에 기반한다.

3. 1. 가변 비트 전송률 (VBR)

MP2는 가변 비트 전송률(VBR)을 사용할 수 있지만, 널리 지원되지는 않는다. 레이어 II는 비트 전송률 스위칭이라는 방식을 사용할 수 있는데, 각 프레임은 서로 다른 비트 전송률로 생성될 수 있다.^[30]^[31]

ISO/IEC 11172-3:1993, 섹션 2.4.2.3에 따르면, 가능한 가장 작은 지연과 복잡성을 제공하기 위해 (MPEG 오디오) 디코더는 레이어 I 또는 II에서 지속적으로 가변 비트 전송률을 지원할 필요가 없다.^[32]

4. 작동 원리

MP2는 서브 밴드 오디오 인코더로, 시간 도메인에서 압축이 이루어지며, 낮은 지연 필터 뱅크가 32개의 주파수 도메인 구성 요소를 생성한다.^[1] 이는 변환 오디오 인코더인 MP3와는 다른 방식이다.^[1]

MP2는 지각 코딩 방식을 사용하여 인간의 청각 시스템이 쉽게 인지하지 못하는 정보를 제거한다.^[1] 심리 음향학 연구에 따르면 특정 주파수에서 강한 신호가 있으면 강한 신호의 주파수에 가까운 주파수에서 약한 신호는 인간의 청각 시스템에 의해 인지될 수 없다. 이것을 주파수 마스킹이라고 한다.^[1] 지각 오디오 코덱은 인지할 수 없는 것으로 간주되는 주파수에서 정보를 무시하여 이러한 주파수 마스킹을 활용, 인지 가능한 주파수의 재생에 더 많은 데이터를 할당할 수 있도록 한다.^[1]

MP2는 입력 오디오 신호를 32개의 서브 밴드로 분할하는 반면, MP3는 입력 오디오 신호를 576개의 주파수 구성 요소로 주파수 도메인으로 변환한다.^[1] 따라서 MP3는 MP2보다 더 높은 주파수 해상도를 가지므로 심리 음향 모델을 MP2보다 더 선택적으로 적용할 수 있다.^[1]

MP2는 낮은 주파수 해상도로 인해 시간 도메인에서 MP3보다 더 나은 동작을 보인다.^[1] 이는 오디오 편집을 더 간단하게 만들 수 있는 더 적은 코덱 시간 지연과 디지털 녹음 과정 또는 전송 오류 중에 발생할 수 있는 오류에 대한 "견고성" 및 저항성을 의미한다.^[1]

MP2 서브 밴드 필터 뱅크는 또한 모체 필터의 특정 시간적 마스킹 효과로 인해 고유한 "과도 현상 은폐" 기능을 제공한다.^[1] 이러한 특성으로 인해 타악기 소리와 같이 에너지 변화가 빠른 오디오 신호에서 매우 좋은 음질을 제공한다.^[1]

5. 응용 분야

MPEG-1 오디오 레이어 II는 디지털 오디오 방송(DAB), 디지털 비디오 방송(DVB) 등 다양한 디지털 방송 표준의 오디오 형식으로 사용된다. 방송 산업에서 라이브 오디오 배포 및 디지털 재생 시스템에 널리 사용된다.^[33] NPR의 PRSS 콘텐츠 데포 프로그래밍 배포 시스템이 그 예이다.

또한, DVD-Video, 비디오 CD(VCD), 슈퍼 비디오 CD(SVCD), 멀티미디어 홈 플랫폼(MHP), HDV 캠코더 등 다양한 멀티미디어 형식 및 기기에서도 사용된다. 일부 휴대용 오디오 플레이어는 MP2 파일을 지원한다.

6. 명칭 및 확장자

MP2라는 용어와 파일 확장자.mp2는 일반적으로 MPEG-1 오디오 레이어 II 데이터를 지칭하지만, 대부분 하위 호환되는 확장 기능인 '''MPEG-2 오디오 레이어 II'''를 지칭하기도 한다. 이 확장 기능은 ISO/IEC 13818-3에 정의되어 있으며, 멀티채널 오디오, 가변 비트 전송률 인코딩 및 추가 샘플링 속도를 지원한다. MP2라는 약어는 때때로 MPEG-2 비디오 또는 MPEG-2 AAC 오디오에도 잘못 적용되기도 한다.

참조

_[1] 서적 Proceedings of the first ACM international conference on Multimedia - MULTIMEDIA '93 Association for Computing Machinery 1993-09-01
_[2] 웹사이트 ISO/IEC 11172-3:1993 – Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,5 Mbit/s — Part 3: Audio http://www.iso.org/i[...] ISO 2010-07-14
_[3] 웹사이트 ISO/IEC 13818-3:1995 – Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 3: Audio http://www.iso.org/i[...] ISO 2010-07-14
_[4] Partial draft MPEG-1 and MPEG-2 Layer II Audio Encoding https://www.loc.gov/[...] Library of Congress 2021-12-01
_[5] 웹사이트 MPEG Audio FAQ Version 9 http://mpeg.chiarigl[...] 2010-08-22
_[6] 웹사이트 MPEG-1 Audio Layer II (MP2) https://www.techoped[...] techopedia.com 2022-03-17
_[7] 웹사이트 Digital Radio — The Eureka 147 DAB System http://www.bbc.co.uk[...] BBC 2010-08-22
_[8] 서적 '[Proceedings] ICASSP 91: 1991 International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing'
_[9] 웹사이트 AES E-Library – Musicam Source Coding http://www.aes.org/e[...] 2010-08-22
_[10] conference A MUSICAM source codec for Digital Audio Broadcasting and storage 1991-05
_[11] 간행물 A DAB commentary from Alan Box, EZ communication and chairman NAB DAB task force http://www.americanr[...] 1991-04-15
_[12] 간행물 Digital Audio Broadcasting (DAB); DAB to mobile, portable and fixed receivers – Details of 'DE/JTC-DAB' Work Item – ETS 300 401 http://webapp.etsi.o[...] 2010-08-23
_[13] 간행물 DAB – Service planning for terrestrial Digital Audio Broadcasting http://www.ebu.ch/tr[...] 2010-08-22
_[14] 웹사이트 Status report of ISO MPEG – September 1990 http://mpeg.chiarigl[...] 2010-08-22
_[15] 웹사이트 Facts about MPEG compression http://www.telos-sys[...] 2010-08-22
_[16] 웹사이트 MUSICAM USA Frequently Asked Questions – Isn't MUSICAM simply your implementation of ISO/MPEG Layer 2? http://www.musicamus[...] 2010-08-23
_[17] 간행물 Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers – Details of 'REN/JTC-DAB-36' Work Item – EN 300 401 http://webapp.etsi.o[...] 2010-08-23
_[18] 웹사이트 MPEG Press Release http://mpeg.chiarigl[...] Moving Picture Experts Group 1989-10
_[19] 서적 Digital Video and Audio Broadcasting Technology: A Practical Engineering Guide (Signals and Communication Technology)
_[20] 웹사이트 MPEG Press Release http://mpeg.chiarigl[...] Moving Picture Experts Group 2010-07-17
_[21] 웹사이트 CD 11172-3 - Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to About 1.5 MBit/s Part 3 Audio http://neuron2.net/l[...] neuron2.net 2010-07-17
_[22] conference Performance of a Software MPEG Video Decoder http://www.cs.unc.ed[...]
_[23] 웹사이트 MPEG Press Release, London, 6 November 1992 http://mpeg.chiarigl[...] 2010-07-17
_[24] 간행물 Press Release - Adopted at 22nd WG11 meeting http://mpeg.chiarigl[...] International Organization for Standardization 2010-07-18
_[25] 웹사이트 MPEG Audio FAQ Version 9 - MPEG-1 and MPEG-2 BC http://mpeg.chiarigl[...] ISO 2009-10-28
_[26] 학술지 Overview of MPEG Audio: Current and Future Standards for Low-Bit-Rate Audio Coding http://www.aes.org/e[...] 2008-06-30
_[27] 간행물 National Academey of Television Arts and Sciences, Outstanding Achievement in Technical/Engineering Development Awards http://www.emmyonlin[...] 2010-08-01
_[28] 웹사이트 CCETT - DAB : Digital Audio Broadcasting (archived website) http://www.ccett.fr/[...] 2010-08-01
_[29] 웹사이트 MPEG-2 Audio Layer I/II http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2009-12-29
_[30] 웹사이트 MPEG Audio Frame Header https://www.datavoya[...] 2009-07-11
_[31] 웹사이트 MPEG Audio FAQ Version 9, MPEG-1 and MPEG-2 BC http://mpeg.chiarigl[...]
_[32] 웹사이트 TwoLAME: MPEG Audio Layer II VBR http://www.twolame.o[...]
_[33] 웹사이트 BBC R&D White Paper WHP 061 June 2003, DAB:An introduction to the EUREKA DAB System and a guide to how it works http://downloads.bbc[...] BBC.co.uk 2007-05-08
_[34] 웹인용 The audio/mpeg Media Type - RFC 3003 http://tools.ietf.or[...] IETF 2009-12-07
_[35] 웹인용 MIME Type Registration of RTP Payload Formats – RFC 3555 http://tools.ietf.or[...] IETF 2009-12-07
_[36] 웹인용 ISO/IEC 11172-3:1993 – Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,5 Mbit/s — Part 3: Audio http://www.iso.org/i[...] ISO 2010-07-14
_[37] 웹인용 ISO/IEC 13818-3:1995 – Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 3: Audio http://www.iso.org/i[...] ISO 2010-07-14

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