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MPEG-2

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목차

1. 개요

MPEG-2는 MPEG-1의 단점을 보완하기 위해 개발된 비디오 및 오디오 압축 표준이다. 이 기술은 인터레이스 비디오 지원, 다중 채널 오디오 지원, 고해상도 비디오에 적합한 프로파일 제공 등 다양한 개선 사항을 포함한다. MPEG-2는 DVD-Video, 디지털 방송, HDV, 블루레이 디스크 등 다양한 응용 분야에서 사용되었으며, 주로 MPEG-2 비디오, MPEG-2 오디오, MPEG-2 시스템으로 구성된다. MPEG-2는 여러 기업의 특허로 보호받았으며, MPEG LA가 라이선스를 관리했다. 하지만, 특허 만료로 인해 현재는 로열티 부담이 없어졌다.

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2. 역사

MPEG-2는 MPEG에서 개발한 여러 표준 중 두 번째이며, 국제 표준('''ISO/IEC 13818''', ''정보 기술 - 동영상 및 관련 오디오 정보의 일반적인 코딩'')이다. MPEG-2의 파트 1과 2는 ITU-T와의 협력을 통해 개발되었으며 ITU-T 권고 시리즈에 각각의 카탈로그 번호가 있다. MPEG-2는 대부분의 디지털 텔레비전 및 DVD 형식의 핵심이지만 이를 완전히 지정하지는 않으며, 지역 기관은 표준의 측면을 제한하고 보강하여 필요에 맞게 조정할 수 있다.

MPEG-2 표준은 "파트"로 게시되며, 각 파트는 전체 사양의 특정 측면을 다룬다.

MPEG-2 파트[14][15]
파트번호최초 공개일 (초판)최신 공개일 (최신판)최신 개정동일 ITU-T 권고안제목설명
파트 1[https://www.iso.org/standard/67331.html ISO/IEC 13818-1]199620152016[16][http://www.itu.int/rec/T-REC-H.222.0 H.222.0]시스템비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화. MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림 참조.
파트 2[https://www.iso.org/standard/61152.html ISO/IEC 13818-2]19962013[http://www.itu.int/rec/T-REC-H.262 H.262]비디오인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷
파트 3[https://www.iso.org/standard/26797.html ISO/IEC 13818-3]19951998오디오오디오 신호의 지각적 코딩을 위한 오디오 코딩 포맷. MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 다중 채널 지원 확장 및 비트 전송률 및 샘플 속도 확장. 하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환).
파트 4[https://www.iso.org/standard/40092.html ISO/IEC 13818-4]199820042009[17]적합성 테스트
파트 5[https://www.iso.org/standard/39486.html ISO/IEC TR 13818-5]19972005소프트웨어 시뮬레이션
파트 6[https://www.iso.org/standard/25039.html ISO/IEC 13818-6]199819982001[18]DSM-CC 확장DSM-CC (디지털 저장 매체 명령 및 제어)[19][20]
파트 7[https://www.iso.org/standard/43345.html ISO/IEC 13818-7]199720062007[21]고급 오디오 코딩 (AAC)고급 오디오 코딩 (AAC). 비-하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환되지 않음).
파트 8철회됨10비트 비디오 확장. 주요 응용 분야는 스튜디오 비디오였으며, 압축을 포기하지 않고 아티팩트 없는 처리를 가능하게 함. 1995년에 작업이 시작되었지만 산업계의 관심 부족으로 2007년에 종료됨.[22][23]
파트 9[https://www.iso.org/standard/25434.html ISO/IEC 13818-9]19961996시스템 디코더를 위한 실시간 인터페이스 확장
파트 10[https://www.iso.org/standard/27044.html ISO/IEC 13818-10]19991999디지털 저장 매체 명령 및 제어 (DSM-CC)에 대한 적합성 확장
파트 11[https://www.iso.org/standard/37680.html ISO/IEC 13818-11]20042004MPEG-2 시스템의 IPMP지적 재산 관리 및 보호 (IPMP).[24][25] XML IPMP 메시지는 ISO/IEC 23001-3에 정의되어 있음.[26]



MPEG-2는 비디오, 오디오 외에도 시스템 등에 대해서도 규격화되어 있다. 또한, 다양한 미디어에서의 이용을 상정하여, 복수의 해상도, 압축률이 있다. 복호 방식만 규정되어 있으며, 부호화 방식은 규격화되어 있지 않다. 따라서 규격에 따른 결과가 얻어진다면, 부호화 절차는 제한이 없다. 기본적으로 MPEG-1과의 하위 호환성은 없다(MPEG-2 재생 장치로 MPEG-1 재생은 가능하지만 그 반대는 불가능하다).

2. 1. 개발 배경

MPEG에서 개발한 여러 표준 중 두 번째인 MPEG-2는 MPEG-1의 단점을 보완하기 위해 개발되었다.

MPEG-1의 알려진 약점은 다음과 같다.

  • 오디오 압축 시스템이 2채널(스테레오)로 제한됨
  • 인터레이스 비디오에 대한 표준화된 지원 부재, 인터레이스 비디오에 사용 시 압축 성능 저하
  • 하나의 표준화된 "프로파일", 제약 매개변수 비트스트림(CBP)만 지원하여 고해상도 비디오에 부적합. MPEG-1은 4K 비디오를 지원할 수 있었지만, 고해상도 비디오를 인코딩하는 쉬운 방법이 없었고, 해당 하드웨어의 제한 사항이 정의되지 않아 이를 지원하는 하드웨어를 식별하기 어려웠음.
  • 하나의 크로마 서브샘플링인 4:2:0만 지원


NTT(Nippon Telegraph and Telephone)의 오쿠보 사카에는 H.262/MPEG-2 Part 2 비디오 코딩 표준 개발을 위한 ITU-T 코디네이터였으며, MPEG-2 표준 세트의 MPEG 요구 사항 의장이었다.[27] MPEG-2 기술의 대부분의 특허는 소니(Sony)(311건), 테크니컬러 SA(Thomson)(198건), 미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)(119건) 등 세 회사에서 소유하고 있다.[43] 현대전자(지금의 SK 하이닉스)는 1995년에 최초의 MPEG-2 SAVI(시스템/오디오/비디오) 디코더를 개발했다.[28]

2. 2. MPEG-3와의 통합

원래 표준 화질 텔레비전 방송(SDTV)용으로 MPEG-2, 고선명 텔레비전 방송(HDTV)용으로 '''MPEG-3'''이 제정될 예정이었지만, 양자는 기본 기술이 같았기 때문에 최종적으로 MPEG-3이 MPEG-2에 흡수·통합되는 것으로 결정되어, MPEG-3 규격은 '''결번'''이 되었다. 현재는 표준 텔레비전에서 HDTV에 이르기까지 MPEG-2가 폭넓게 이용되고 있다.

2. 3. 표준 제정

MPEG (Moving Picture Experts Group)에 의해 1994년에 MPEG-2 표준(ISO/IEC 13818)이 제정되었다.[14][15] ITU-T와 공동 규격으로 H.262로도 표준화되었다.[14][15][16]

MPEG-2는 여러 "파트"로 구성되어 있으며, 각 파트는 전체 사양의 특정 부분을 다룬다. 파트 1 (시스템)은 비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화를 다루며, MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림을 정의한다. 파트 2 (비디오)는 인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷을 정의하며, H.262로도 알려져 있다.[14][15]

MPEG-2 주요 파트
파트번호제목ITU-T 권고안설명
파트 1ISO/IEC 13818-1시스템[http://www.itu.int/rec/T-REC-H.222.0 H.222.0]비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화. MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림 참조.
파트 2ISO/IEC 13818-2비디오[http://www.itu.int/rec/T-REC-H.262 H.262]인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷



NTT의 오쿠보 사카에는 H.262/MPEG-2 Part 2 비디오 코딩 표준 개발을 위한 ITU-T 코디네이터였으며, MPEG-2 표준 세트의 MPEG 요구 사항 의장이었다.[27] 현대전자(지금의 SK 하이닉스)는 1995년에 최초의 MPEG-2 SAVI(시스템/오디오/비디오) 디코더를 개발했다.[28]

2. 4. 대한민국 도입 및 발전

MPEG-2는 지상파 텔레비전, 케이블 텔레비전, 위성 텔레비전 시스템을 통해 방송되는 디지털 텔레비전 신호의 형식으로 널리 사용된다. 또한 DVD 및 유사 디스크로 배포되는 영화 및 기타 프로그램의 형식을 지정한다. TV 방송국, TV 수신기, DVD 플레이어 및 기타 장비는 종종 이 표준에 맞춰 설계된다.

3. 기술적 특징

MPEG-2는 동영상 및 관련 오디오 정보의 일반적인 부호화(인코딩)를 위한 규약으로, ISO/IEC 13818로 표준화되어 있다. MPEG-2는 지상파 텔레비전, 케이블 텔레비전, 위성 텔레비전 시스템을 통해 방송되는 디지털 텔레비전 신호 형식으로 널리 사용된다. 또한 DVD와 같은 디스크에 배포되는 영화 및 기타 프로그램의 형식을 지정한다. MPEG-2는 여러 "파트"로 구성되어 있으며, 각 파트는 전체 규격의 특정 측면을 다룬다.[14][15]

MPEG-2 파트[14][15]
파트번호최초 공개일 (초판)최신 공개일 (최신판)최신 개정동일 ITU-T 권고안제목설명
파트 1[https://www.iso.org/standard/67331.html ISO/IEC 13818-1]199620152016[16][http://www.itu.int/rec/T-REC-H.222.0 H.222.0]시스템비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화. MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림 참조.
파트 2[https://www.iso.org/standard/61152.html ISO/IEC 13818-2]19962013[http://www.itu.int/rec/T-REC-H.262 H.262]비디오인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷
파트 3[https://www.iso.org/standard/26797.html ISO/IEC 13818-3]19951998오디오오디오 신호의 지각적 코딩을 위한 오디오 코딩 포맷. MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 다중 채널 지원 확장 및 비트 전송률 및 샘플 속도 확장. 하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환).
파트 4[https://www.iso.org/standard/40092.html ISO/IEC 13818-4]199820042009[17]적합성 테스트
파트 5[https://www.iso.org/standard/39486.html ISO/IEC TR 13818-5]19972005소프트웨어 시뮬레이션
파트 6[https://www.iso.org/standard/25039.html ISO/IEC 13818-6]199819982001[18]DSM-CC 확장DSM-CC (디지털 저장 매체 명령 및 제어)[19][20]
파트 7[https://www.iso.org/standard/43345.html ISO/IEC 13818-7]199720062007[21]고급 오디오 코딩 (AAC)고급 오디오 코딩 (AAC). 비-하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환되지 않음).
파트 8철회됨10비트 비디오 확장. 주요 응용 분야는 스튜디오 비디오였으며, 압축을 포기하지 않고 아티팩트 없는 처리를 가능하게 했다. 1995년에 작업이 시작되었지만 산업계의 관심 부족으로 2007년에 종료되었다.[22][23]
파트 9[https://www.iso.org/standard/25434.html ISO/IEC 13818-9]19961996시스템 디코더를 위한 실시간 인터페이스 확장
파트 10[https://www.iso.org/standard/27044.html ISO/IEC 13818-10]19991999디지털 저장 매체 명령 및 제어 (DSM-CC)에 대한 적합성 확장
파트 11[https://www.iso.org/standard/37680.html ISO/IEC 13818-11]20042004MPEG-2 시스템의 IPMP지적 재산 관리 및 보호 (IPMP).[24][25] XML IPMP 메시지도 ISO/IEC 23001-3에 정의되어 있다.[26]


3. 1. MPEG-2 비디오 (ISO/IEC 13818-2, ITU-T H.262)

MPEG-2 비디오(ISO/IEC 13818-2, ITU-T H.262)는 MPEG-1 비디오 기술을 기반으로 압축 효율을 높이고 기능을 확장한 것이다. 특히, 인터레이스 비디오를 지원하여 필드 단위 압축을 통해 방송 영상에 적합하도록 설계되었다.

MPEG-2는 비월주사(인터레이스)와 순차주사(프로그레시브) 방식 모두 지원한다. 순차주사 방식에서는 프레임(한 장의 영상)이 부호화 기본 단위가 되고, 비월주사 방식에서는 필드(한 장의 영상의 홀수 줄 또는 짝수 줄)가 기본 단위가 된다.

MPEG-2는 다양한 해상도 및 화면 비율을 지원하여 SDTV, HDTV에 모두 사용될 수 있다. 색차 신호 포맷도 확장되어 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4를 지원한다.

MPEG-2 스트림은 단일 영상을 부호화한 데이터 프레임의 연속이다. 각 정지영상을 부호화하는 방법에는 화면 내 예측(I), 전방 예측(P), 양방향 예측(B) 세 가지가 있다. 이 세 가지 프레임으로 이루어진 일련의 프레임들은 GOP(Group of Pictures)라 불리는 구조를 이룬다. 일반적으로 I_BB_P_BB_P_BB_P_BB_P_BB_ (15프레임) 또는 12프레임으로 구성된 GOP 구조가 많이 쓰인다.

MPEG-2는 MPEG-1의 단점을 보완하기 위해 개발되었다. MPEG-1의 약점은 다음과 같았다.

  • 오디오 압축 시스템이 2채널(스테레오)로 제한됨
  • 인터레이스 비디오에 대한 표준화된 지원 부재, 인터레이스 비디오 사용 시 압축 성능 저하
  • 하나의 표준화된 "프로파일"만 지원하여 고해상도 비디오에 부적합
  • 크로마 서브샘플링 4:2:0만 지원


MPEG-2는 이러한 단점을 개선하여 다음과 같은 특징을 가진다.

  • 인터레이스 지원: 필드 보완에 의한 동영상 압축 추가
  • 다중화 지원: 데이터 구조에 확장성 부여
  • 색상 정보 포맷 확충: 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 지원
  • 압축 효율 변경: 약 2Mbps 이상에서 압축률 최적화


MPEG-2 비디오는 ITU-T와 ISO/IEC의 공동 규격이며, ITU-T 권고 H.262로도 표준화되어 있다.[5] NTT의 오쿠보 사카에는 H.262/MPEG-2 Part 2 비디오 코딩 표준 개발을 위한 ITU-T 코디네이터였으며, MPEG-2 표준 세트의 MPEG 요구 사항 의장이었다.[27] MPEG-2 기술의 대부분의 특허는 소니(311건), 테크니컬러 SA(198건), 미쓰비시 전기(119건) 등 세 회사에서 소유하고 있다.[43] 현대전자(지금의 SK 하이닉스)는 1995년에 최초의 MPEG-2 SAVI(시스템/오디오/비디오) 디코더를 개발했다.[28]

MPEG-2 표준은 "파트"로 게시되며, 각 파트는 전체 사양의 특정 측면을 다룬다. 다음은 MPEG-2 파트의 표이다.

MPEG-2 파트[14][15]
파트번호최초 공개일 (초판)최신 공개일 (최신판)최신 개정동일 ITU-T 권고안제목설명
파트 1[https://www.iso.org/standard/67331.html ISO/IEC 13818-1]199620152016[16][http://www.itu.int/rec/T-REC-H.222.0 H.222.0]시스템비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화. MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림 참조.
파트 2[https://www.iso.org/standard/61152.html ISO/IEC 13818-2]19962013[http://www.itu.int/rec/T-REC-H.262 H.262]비디오인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷
파트 3[https://www.iso.org/standard/26797.html ISO/IEC 13818-3]19951998오디오오디오 신호의 지각적 코딩을 위한 오디오 코딩 포맷. MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 다중 채널 지원 확장 및 비트 전송률 및 샘플 속도 확장. 하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환).
파트 4[https://www.iso.org/standard/40092.html ISO/IEC 13818-4]199820042009[17]적합성 테스트
파트 5[https://www.iso.org/standard/39486.html ISO/IEC TR 13818-5]19972005소프트웨어 시뮬레이션
파트 6[https://www.iso.org/standard/25039.html ISO/IEC 13818-6]199819982001[18]DSM-CC 확장DSM-CC (디지털 저장 매체 명령 및 제어)[19][20]
파트 7[https://www.iso.org/standard/43345.html ISO/IEC 13818-7]199720062007[21]고급 오디오 코딩 (AAC)고급 오디오 코딩 (AAC). 비-하위 호환 오디오 (MPEG-1과 하위 호환되지 않음).
파트 8철회됨10비트 비디오 확장. 주요 응용 분야는 스튜디오 비디오였으며, 압축을 포기하지 않고 아티팩트 없는 처리를 가능하게 했습니다. 1995년에 작업이 시작되었지만 산업계의 관심 부족으로 2007년에 종료되었습니다.[22][23]
파트 9[https://www.iso.org/standard/25434.html ISO/IEC 13818-9]19961996시스템 디코더를 위한 실시간 인터페이스 확장
파트 10[https://www.iso.org/standard/27044.html ISO/IEC 13818-10]19991999디지털 저장 매체 명령 및 제어 (DSM-CC)에 대한 적합성 확장
파트 11[https://www.iso.org/standard/37680.html ISO/IEC 13818-11]20042004MPEG-2 시스템의 IPMP지적 재산 관리 및 보호 (IPMP).[24][25] XML IPMP 메시지도 ISO/IEC 23001-3에 정의되어 있습니다.[26]


3. 1. 1. MPEG-2 비디오 인코딩 절차 (간략)

MPEG-2는 움직이는 영상과 소리 신호를 부호화(인코딩)하는 규약이다. 부호화된 비디오 스트림은 화면 내 예측(I 픽처), 전방 예측(P 픽처), 양방향 예측(B 픽처)의 세 가지 프레임으로 구성된 GOP(Group of Pictures) 구조를 가진다.

각 비디오 이미지는 루미넌스(명도) 성분 Y와 두 개의 크로미넌스(색차) 성분 U, V 채널로 나뉜다. 이들은 다시 "매크로 블록"이라 불리는 16x16 크기의 격자로 나뉘는데, 이 매크로 블록이 부호화의 기본 단위가 된다. 매크로 블록은 8x8 크기의 "블록" 4개가 합쳐진 것이다.

I 픽처는 이미지 데이터를 바로 인코딩 절차를 거치게 된다. P 픽처나 B 픽처는 "움직임 보상" 과정을 거쳐 이전 영상(B 픽처는 이전과 이후 영상)과의 관련성을 검색하여 인코딩을 진행한다. 움직임 보상은 P 픽처나 B 픽처로 만들어질 영상의 각 매크로 블록이 이전(B는 이후 포함) 영상의 어느 부분과 가장 관련성이 높은지를 찾아내어 그 부분과의 공간상의 변위인 "움직임 벡터"와 두 영상 간의 차이를 부호화한다.

각 블록은 8x8 이산 코사인 변환(DCT)을 거친다. 변환으로 얻어진 계수들은 미리 정해진 값으로 나누어 양자화되고, 지그재그로 재배열된 후 RLC(런-길이 부호화)를 거친다. 마지막으로 허프만 코딩으로 부호화를 마친다.

I 픽처 인코딩은 공간적인 반복성에 대한 것이고, P와 B 픽처는 시간적인 반복성에 대한 것이다. 동영상을 이루는 이어지는 두 정지 영상은 서로 비슷하기 때문에 P 픽처는 보통 I 픽처의 10%, B 픽처는 2% 크기로 부호화된다.

3. 2. MPEG-2 오디오 (ISO/IEC 13818-3)

MPEG-2 Part 3 (ISO/IEC 13818-3)는 MPEG-1의 오디오를 향상시킨 것으로, 5.1 다채널까지 2개 이상의 채널 오디오 프로그램 코딩을 허용한다.[7] 이 방식은 MPEG-1과 하위 호환되므로, MPEG-1 오디오 디코더는 프레젠테이션의 두 가지 주요 스테레오 구성 요소를 디코딩할 수 있다.[7] 이러한 확장을 MPEG 멀티채널 또는 MPEG-2 BC (하위 호환)라고 한다.[8][9][10][11]

MPEG-2 Part 3은 또한 MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 추가 비트율 및 샘플링율을 정의한다.[12] 이 확장은 MPEG-2 LSF (낮은 샘플링 주파수)로 알려져 있는데, 새로운 샘플링 주파수가 MPEG-1에 정의된 샘플링 주파수 (32, 44.1 및 48 kHz)의 1/2 배수 (16, 22.05 및 24 kHz)이기 때문이다.

MPEG-2 파트 7 (ISO/IEC 13818-7)은 "고급 오디오 코딩 (AAC)"이라는 제목으로, 이전 버전과 호환되지 않는 상당히 다른 오디오 형식을 지정한다.[10] 이 형식은 일반적으로 고급 오디오 코딩 (AAC)이라고 불리지만, 원래는 MPEG-2 NBC (비호환)라고 불렸다.[8][9][13]

AAC는 이전 MPEG 오디오 표준보다 효율적이며, 하이브리드 필터 뱅크가 없다는 점에서 MPEG-1 파트 3 오디오 레이어 3보다 덜 복잡하다. AAC는 8~96 kHz의 샘플링 속도로 1~48개의 채널을 지원하며, 다중 채널, 다국어, 다중 프로그램 기능을 갖추고 있다.[6]

일반적으로 '''MPEG-2 오디오'''라고 불리는 것은 ISO/IEC 13818-3에 정의되어 있으며, MPEG-1 오디오와 마찬가지로 Layer-1, Layer-2, Layer-3로 나뉘어 제정되었다. MPEG-1 오디오와의 호환성을 고려한 BC (Backward Compatible)와, 호환성을 배제하고 고음질·고압축을 달성한 AAC (Advanced Audio Coding)가 있다 (MPEG-2 Audio Layer-3의 공식 명칭이 "MPEG-2 BC"가 되었다.).

3. 3. MPEG-2 시스템 (ISO/IEC 13818-1, ITU-T H.222.0)

MPEG-2 시스템(ISO/IEC 13818-1, ITU-T H.222.0)[2][3])은 비디오, 오디오 및 기타 데이터를 다중화하고 동기화하는 방법을 정의한다. 여기에는 두 가지 주요 형식이 있다.

  • 프로그램 스트림 (PS): DVD-Video와 같이 저장 매체에 적합한 형식이다. MPEG-1 컨테이너 형식을 확장한 버전으로 전송 스트림보다 오버헤드가 적다. 하드 디스크 드라이브, 광 디스크 및 플래시 메모리와 같은 임의 접근 저장 매체를 위해 설계되었다. 프로그램 스트림 파일에는 DVD의 VOB와 수명이 짧았던 HD DVD의 Enhanced VOB가 포함된다.
  • 전송 스트림 (TS): 디지털 방송, 통신 등 오류 발생 가능성이 있는 환경에 적합하다. 고정 또는 이동 전송 매체를 통해 디지털 비디오 및 오디오를 스트리밍하기 위해 설계된 데이터 패킷 형식이며, 스트림의 시작과 끝을 식별할 수 없는 경우(예: 무선 주파수, 케이블, 선형 기록 매체)에 사용된다. ATSC/DVB/ISDB/SBTVD 방송, HDV의 테이프 기록 등에 쓰인다. 표준 MPEG-2 전송 스트림은 188바이트의 패킷을 포함한다. M2TS는 각 패킷 앞에 2비트 복사 권한 표시기와 30비트 타임스탬프가 포함된 4바이트를 추가한다.


ISO는 MPEG-2 형식 식별자에 대한 등록 기관으로 "SMPTE 등록 기관, LLC"를 승인했다. MPEG-2 전송의 등록 설명자는 ISO/IEC 13818-1에서 제공되어 표준 사용자가 형식이 반드시 인정된 국제 표준이 아닐 때 데이터를 모호하지 않게 전송할 수 있도록 한다. 이 조항은 MPEG-2 전송 표준이 모든 유형의 데이터를 전송할 수 있도록 하고 기본 개인 데이터의 특성을 모호하지 않게 식별하는 방법을 제공한다.[4]

MPEG-2 표준은 "파트"로 게시되며, 각 파트는 전체 사양의 특정 측면을 다룬다. 시스템 파트에서는 비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화를 다룬다.

MPEG-2 파트 1 (시스템)
번호최초 공개일 (초판)최신 공개일 (최신판)최신 개정동일 ITU-T 권고안제목설명
[https://www.iso.org/standard/67331.html ISO/IEC 13818-1]199620152016[16][http://www.itu.int/rec/T-REC-H.222.0 H.222.0]시스템비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화.


  • 패킷화된 기본 스트림 (PES): 비디오, 오디오 등 개별 스트림을 패킷 형태로 구성한다.

4. 응용 분야

MPEG-2는 지상파 텔레비전, 케이블 텔레비전, 위성 텔레비전 시스템을 통해 방송되는 디지털 텔레비전 신호 형식으로 널리 사용된다. 또한 DVD 및 유사 디스크에 영화 및 기타 프로그램을 배포하는 형식을 지정한다. TV 방송국, TV 수신기, DVD 플레이어 등 많은 장비가 이 표준에 맞춰 설계되었다.[14][15]

MPEG-2는 대부분의 디지털 텔레비전 및 DVD 형식의 핵심이지만, 모든 것을 규정하지는 않는다. 지역 기관은 필요에 따라 표준을 변경할 수 있다.

MPEG-2 표준은 여러 "파트"로 나뉘어 게시되며, 각 파트는 전체 사양의 특정 측면을 다룬다.

MPEG-2 파트[14][15]
파트번호제목설명
파트 1[https://www.iso.org/standard/67331.html ISO/IEC 13818-1]시스템비디오 및 오디오의 동기화 및 다중화. MPEG 전송 스트림 및 MPEG 프로그램 스트림 참조.
파트 2[https://www.iso.org/standard/61152.html ISO/IEC 13818-2]비디오인터레이스 및 비-인터레이스 비디오 신호에 대한 비디오 코딩 포맷
파트 3[https://www.iso.org/standard/26797.html ISO/IEC 13818-3]오디오오디오 신호의 지각적 코딩을 위한 오디오 코딩 포맷. MPEG-1 오디오 레이어 I, II 및 III에 대한 다중 채널 지원 확장 및 비트 전송률, 샘플 속도 확장. MPEG-1과 하위 호환 가능.
파트 7[https://www.iso.org/standard/43345.html ISO/IEC 13818-7]고급 오디오 코딩 (AAC)고급 오디오 코딩 (AAC). MPEG-1과 하위 호환되지 않음.



.mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, .mp3는 MPEG-1 또는 MPEG-2 오디오 및 비디오 파일 형식에 사용되는 파일 이름 확장자이다.

MP3 (MPEG-1 오디오 레이어 III 또는 MPEG-2 오디오 레이어 III)는 프라운호퍼 협회를 중심으로 개발된 디지털 오디오 오디오 코딩 형식이다.

MPEG-2는 비디오, 오디오 외에도 시스템 등에 대해서도 규격화되어 있다. 다양한 미디어에서의 이용을 위해 여러 해상도, 압축률을 지원한다. 복호 방식만 규정되어 있고, 부호화 방식은 규격화되어 있지 않다. 기본적으로 MPEG-1과의 하위 호환성은 없다.

SDTV용으로 MPEG-2, HDTV용으로 MPEG-3이 제정될 예정이었지만, MPEG-3은 MPEG-2에 흡수·통합되었고, MPEG-3 규격은 결번이 되었다. 현재는 표준 텔레비전에서 HDTV에 이르기까지 MPEG-2가 폭넓게 이용되고 있다.

MPEG-2는 DVB, ATSC, ISDB 등의 디지털 텔레비전 방송, DVD-Video, 블루레이[2][3], HD DVD, D-VHS, HDV, 마이크로MV, XDCAM 등 다양한 분야에서 활용된다.

4. 1. DVD-Video

DVD-Video 표준은 MPEG-2 비디오를 사용하지만 몇 가지 제한 사항이 있다.

  • 허용되는 해상도
  • 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 픽셀 (NTSC)
  • 720 × 576, 702 × 576, 352 × 576, 352 × 288 픽셀 (PAL)
  • 허용되는 화면비 (디스플레이 AR)
  • 4:3 (레터박스 와이드스크린 및 비와이드스크린 프레임의 경우)
  • 16:9 (애너모픽 와이드스크린[29])
  • 허용되는 프레임 속도
  • 29.97 인터레이스 프레임/초 (NTSC)
  • 23.976 프로그레시브 프레임/초 (NTSC 2:3 풀다운을 29.97로 변환)[30]
  • 25 인터레이스 프레임/초 (PAL)
  • 오디오 + 비디오 비트 전송률
  • 비디오 피크 9.8 Mbit/s
  • 총 피크 10.08 Mbit/s
  • 최소 300 kbit/s
  • YUV 4:2:0
  • 추가 자막 가능
  • 폐쇄 자막 (NTSC 전용)
  • 오디오
  • 선형 펄스 부호 변조 (LPCM): 48 kHz 또는 96 kHz; 16비트 또는 24비트; 최대 6개 채널 (비트 전송률 제약으로 인해 모든 조합이 가능한 것은 아님)
  • MPEG 레이어 2 (MP2): 48 kHz, 최대 5.1채널 (PAL 플레이어에만 필요)
  • 돌비 디지털 (DD, AC-3라고도 함): 48 kHz, 32–448 kbit/s, 최대 5.1채널
  • 디지털 시어터 시스템 (DTS): 754 kbit/s 또는 1510 kbit/s (DVD 플레이어 준수에 필요하지 않음)
  • NTSC DVD에는 LPCM 또는 Dolby Digital 오디오 트랙이 하나 이상 포함되어야 한다.
  • PAL DVD에는 MPEG 레이어 2, LPCM 또는 Dolby Digital 오디오 트랙이 하나 이상 포함되어야 한다.
  • 플레이어는 두 개 이상의 채널을 가진 오디오를 재생할 필요는 없지만, 다중 채널 오디오를 두 채널로 다운믹스할 수 있어야 한다.
  • GOP 구조 (Group Of Pictures)
  • 시퀀스 헤더는 모든 GOP의 시작 부분에 있어야 한다.
  • GOP당 최대 프레임 수: 18 (NTSC) / 15 (PAL), 즉 0.6초
  • 다중 앵글 DVD의 경우 폐쇄 GOP가 필요하다.


일본 국내에서는 음성으로 PCM이나 돌비 디지털(AC-3)과 같은 MPEG 이외의 규격·기술이 사용되는 경우가 대부분이다. MPEG 오디오도 DVD-Video의 규격으로는 인정되지만, 일본 국내에서는 필수 사항이 아닌 옵션으로 취급된다. 또한, 마찬가지로 옵션 취급으로는 저압축(＝고음질)인 dts 방식으로 수록된 것이 많다.

4. 2. 디지털 방송

디지털 텔레비전 방송에서는 다중화 전송 방식으로 MPEG-2 TS(Transport Stream)를, 동영상 부호화 방식으로는 MPEG-2 비디오를 채택하고 있다.[14][15] 일부 HD 방송에서는 H.264/AVC를 사용하기도 한다.

  • DVB(Digital Video Broadcasting): 유럽 표준으로, MPEG-2 기반이다.
  • ATSC(Advanced Television Systems Committee): 미국 표준으로, MPEG-2 기반이다. (일부 H.264/AVC)
  • ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting): 일본 표준으로, MPEG-2 및 MPEG-4 기반이다.

4. 3. 기타 응용

MPEG-2는 다음과 같은 다양한 응용 분야에 사용되고 있다.

  • 블루레이: 블루레이 디스크에서 지원하는 세 가지 비디오 코딩 형식 중 하나이다. 초기 블루레이 출시판은 일반적으로 MPEG-2 비디오를 사용했지만, 최근 출시판은 거의 항상 H.264 또는 때로는 VC-1을 사용한다. MPEG-2 비디오(MPEG-2 part 2)만 지원하며, 블루레이는 MPEG-2 오디오(part 3 및 7)를 지원하지 않는다. 또한, 블루레이 디스크에서 사용되는 컨테이너 형식은 사용되는 오디오 및 비디오 코덱에 관계없이 MPEG-2 전송 스트림이다.[2][3]
  • HD DVD: MPEG-2 비디오를 지원한다.
  • D-VHS, HDV, 마이크로MV: MPEG-2 기반의 디지털 비디오 기록 포맷이다.
  • XDCAM: MPEG-2 기반의 전문적인 파일 기반 비디오 녹화 형식이다.

5. 특허 및 라이선스

MPEG-2 기술은 여러 기업 및 기관이 보유한 특허로 보호된다. MPEG LA는 MPEG-2 특허 풀을 관리하며, 라이선스 계약 체결 및 로열티 징수를 담당한다. 2024년 1월 3일 기준으로, MPEG-2 특허는 말레이시아를 제외한 전 세계에서 특허 기간이 만료되었다. 말레이시아의 마지막 특허는 2035년에 만료될 것으로 예상된다.[31] 마지막 미국 특허는 2018년 2월 23일에 만료되었다.[32][33]

MPEG LA는 20개 이상의 기업과 한 개 대학으로부터 전 세계 약 640개의 특허 특허 풀을 라이선스할 권리를 획득했으며, 이는 MPEG-2 기술 사용에 "필수적"이라고 주장했다. 특허 보유자에는 소니(Sony), 미쓰비시전기(Mitsubishi Electric), 후지쯔(Fujitsu), 파나소닉(Panasonic), 사이언티픽 애틀랜타(Scientific Atlanta), 컬럼비아 대학교(Columbia University), 필립스(Philips), 제너럴 인스트루먼트(General Instrument), 캐논(Canon Inc.), 히타치(Hitachi), JVC 켄우드(JVC Kenwood), LG전자(LG Electronics), NTT(Nippon Telegraph and Telephone), 삼성전자(Samsung), 산요(Sanyo), 샤프(Sharp Corporation), 도시바(Toshiba) 등이 포함되었다.[34][35] 소프트웨어 특허가 유효하고 특허가 만료되지 않은 경우(말레이시아만 해당), MPEG-2를 사용하려면 특허 보유자에게 라이선스 수수료를 지불해야 한다.[36]

MPEG-2 관련 특허를 보유한 조직과 특허 수는 다음과 같다.[43]

조직특허 수
소니(Sony Corporation)311
테크니컬러(Technicolor SA) (구 톰슨)198
미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)119
필립스(Philips)99
GE(General Electric) 테크놀로지 디벨로프먼트, Inc.75
파나소닉(Panasonic Corporation)55
CIF Licensing, LLC44
JVC 켄우드(JVC Kenwood)39
삼성전자(Samsung Electronics)38
알카텔-루슨트(Alcatel Lucent) (멀티미디어 특허 신탁 포함)33
Cisco Technology, Inc.13
도시바(Toshiba Corporation)9
컬럼비아 대학교(Columbia University)9
LG전자(LG Electronics)8
히타치(Hitachi)7
오렌지(Orange S.A.)7
후지쯔(Fujitsu)6
로버트 보쉬(Robert Bosch GmbH)5
제너럴 인스트루먼트(General Instrument)4
브리티시 텔레커뮤니케이션스(British Telecommunications)3
캐논(Canon Inc.)2
KDDI(KDDI Corporation)2
일본전신전화(Nippon Telegraph and Telephone)(NTT)2
ARRIS Technology, Inc.2
산요 전기(Sanyo Electric)1
샤프(Sharp Corporation)1
휴렛 팩커드 엔터프라이즈(Hewlett-Packard Enterprise Company)1


5. 1. 특허권 남용 및 과도한 로열티 요구

MPEG LA는 20개 이상의 기업과 한 개 대학으로부터 전 세계 약 640개의 MPEG-2 관련 특허 특허 풀을 라이선스할 권리를 획득했다. 특허 보유자에는 소니, 미쓰비시전기, 후지쯔, 파나소닉, 필립스, LG전자, 삼성전자, 도시바 등 주요 전자 기업들이 포함되었다.[34][35]

MPEG-2 라이선스 계약에 따르면, 특허가 유효한 국가에서 MPEG-2 기술을 어떤 방식으로든 사용하면 로열티를 부과해야 했다.[39] MPEG-2 인코더와 디코더는 장치당 0.35달러, 모든 패키지 매체(DVD/데이터 스트림)는 녹화/방송 길이에 따라 라이선스 수수료가 부과되었다.[39]

이러한 MPEG LA의 특허 풀 운영 방식은 특허권 남용 및 과도한 로열티 요구라는 비판을 받았다. 특히, 특허 수가 감소했음에도 라이선스 수수료가 인하되지 않는 점이 문제로 지적되었다.[40][41][42]

대한민국의 삼성전자와 LG전자를 비롯한 여러 기업들은 MPEG-2 기술 개발 및 특허 확보에 노력했지만,[34][35] MPEG LA와의 특허 분쟁을 피하기 어려웠다. 2008년에는 미국의 VIZIO사가 MPEG LA에 라이선스료를 지불하지 않아 소송을 당하기도 했다.[43]

더불어민주당은 이러한 상황을 인지하고, 기술 주권 확보 및 국내 기업 보호를 위한 정책을 추진해 왔다. 특허 지원, 불공정 경쟁 방지 등 다양한 정책을 통해 국내 기업의 경쟁력을 강화하고, 해외 특허 분쟁에 효과적으로 대응할 수 있도록 지원하고 있다.

5. 2. 독과점 및 경쟁 제한

NTT(Nippon Telegraph and Telephone)의 오쿠보 사카에는 H.262/MPEG-2 Part 2 비디오 코딩 표준 개발을 위한 ITU-T 코디네이터였으며, MPEG-2 표준 세트의 MPEG 요구 사항 의장이었다.[27] MPEG-2 기술 특허의 상당수는 소니(311건), 테크니컬러 SA(198건), 미쓰비시 전기(119건) 등 세 회사에서 소유하고 있다.[43]

MPEG LA는 MPEG-2 기술 사용에 "필수적"이라고 주장하며, 20개 이상의 기업과 한 개의 대학으로부터 전 세계 약 640개의 특허 특허 풀을 라이선스할 권리를 획득했다. 특허 보유자는 소니, 미쓰비시전기, 후지쯔, 파나소닉, 사이언티픽 애틀랜타, 컬럼비아 대학교, 필립스, 제너럴 인스트루먼트, 캐논 주식회사, 히타치, JVC 켄우드, LG전자, NTT, 삼성전자, 산요, 샤프 주식회사, 도시바 등이다.[34][35]

MPEG-2 라이선스 계약에 따르면, 특허가 유효한 국가(말레이시아)에서 MPEG-2 기술을 어떤 방식으로든 사용하면 로열티가 부과된다.[39] MPEG-2 인코더와 디코더는 장치당 0.35USD가 부과된다.[39] 또한, 모든 패키지 매체(DVD/데이터 스트림)는 녹화/방송 길이에 따라 라이선스 수수료가 부과된다. 로열티는 이전에는 더 높은 가격으로 책정되었지만, 여러 차례 인하되었으며, 가장 최근에는 2018년 1월 1일에 인하되었다.[39]

MPEG-2 특허 풀에 대한 이전의 비판은 2013년 6월까지 특허 수가 1,048개에서 416개로 감소했음에도 불구하고, MPEG-2 특허의 만료율에 따라 라이선스 수수료가 감소하지 않았다는 점이었다.[40][41][42]

MPEG-2에 관한 부호화·복호화 기술 등은 각 전기 메이커에서 개발, 특허 신청 등이 이루어졌으며, 미국의 MPEG LA사가 관리하고 있다. 2008년 6월, 미국의 액정 텔레비전 최고 점유율 제조사인 VIZIO사가 텔레비전 제조에 관해 라이선스료를 지불하지 않았다고 하여, 각 전기 메이커가 뉴욕 주 연방 지방 법원에 제소했다. VIZIO 측은 2008년 11월 17일에 라이선스료를 지불하는 것으로 화해가 성립되었다.

5. 3. 기술 발전 저해

MPEG-2 라이선스 계약에 따르면, 특허가 유효한 국가(말레이시아)에서 MPEG-2 기술을 어떤 방식으로든 사용하면 로열티가 부과된다.[39] MPEG-2 인코더와 디코더는 장치당 0.35달러가 부과되며,[39] 모든 패키지 매체(DVD/데이터 스트림)는 녹화/방송 길이에 따라 라이선스 수수료가 부과된다.[39] 이러한 로열티는 이전에는 더 높은 가격으로 책정되었지만, 여러 차례 인하되었으며, 가장 최근에는 2018년 1월 1일에 인하되었다.[39]

MPEG-2 특허 풀에 대한 비판 중 하나는, 2013년 6월까지 특허 수가 1,048개에서 416개로 감소했음에도 불구하고, MPEG-2 특허의 만료율에 따라 라이선스 수수료가 감소하지 않았다는 점이다.[40][41][42] 이러한 높은 로열티 부담은 새로운 기술 개발 및 상용화에 대한 투자를 위축시킬 수 있다는 우려를 낳았다.

MPEG LA에 등재된 MPEG-2 관련 특허를 보유한 조직들은 다음과 같다.[43]

조직특허 수
소니(Sony Corporation)311
테크니컬러(Technicolor SA) (구 톰슨)198
미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)119
필립스(Philips)99
GE(General Electric) 테크놀로지 디벨로프먼트, Inc.75
파나소닉(Panasonic Corporation)55
CIF Licensing, LLC44
JVC 켄우드(JVC Kenwood)39
삼성전자(Samsung Electronics)38
알카텔-루슨트(Alcatel Lucent) (멀티미디어 특허 신탁 포함)33
Cisco Technology, Inc.13
도시바(Toshiba Corporation)9
컬럼비아 대학교(Columbia University)9
LG전자(LG Electronics)8
히타치(Hitachi)7
오렌지(Orange S.A.)7
후지쯔(Fujitsu)6
로버트 보쉬(Robert Bosch GmbH)5
제너럴 인스트루먼트(General Instrument)4
브리티시 텔레커뮤니케이션스(British Telecommunications)3
캐논(Canon Inc.)2
KDDI(KDDI Corporation)2
일본전신전화(Nippon Telegraph and Telephone)(NTT)2
ARRIS Technology, Inc.2
산요 전기(Sanyo Electric)1
샤프(Sharp Corporation)1
휴렛 팩커드 엔터프라이즈(Hewlett-Packard Enterprise Company)1



2008년 6월, 미국의 액정 텔레비전 제조사인 VIZIO사가 텔레비전 제조에 관한 라이선스료를 지불하지 않았다고 하여, 각 전기 메이커가 뉴욕 주 연방 지방 법원에 제소하기도 했다. VIZIO 측은 2008년 11월 17일에 라이선스료를 지불하는 것으로 화해가 성립되었다.

6. 결론 및 전망 (한국의 관점)

MPEG-2는 디지털 텔레비전 방송, DVD 등 멀티미디어 분야 발전에 크게 기여했지만, 특허권 남용, 독과점, 기술 발전 저해 등 여러 논란과 비판에 직면해 왔다. 대한민국은 MPEG-2 기술의 주요 사용국이자, 관련 기술 개발 및 특허 확보 노력을 지속해 왔다. 현대전자(지금의 SK 하이닉스)는 1995년에 최초의 MPEG-2 SAVI(시스템/오디오/비디오) 디코더를 개발하기도 했다.[28] LG전자, 삼성전자 등 한국 기업들도 MPEG-2 특허 풀에 참여하고 있다.[34][35]

MPEG-2 관련 특허는 2024년 1월 3일 기준으로 말레이시아를 제외한 전 세계에서 만료되었다.[31] 그러나 말레이시아의 마지막 특허는 2035년에 만료될 예정[31]이므로, 특허 문제에 대한 지속적인 관심이 필요하다.

MPEG LA는 MPEG-2 기술 사용에 필수적인 특허 풀을 라이선스하고 있으며, 여기에는 소니, 미쓰비시전기, LG전자, 삼성전자 등 20개 이상의 기업과 1개 대학이 참여하고 있다.[34][35] MPEG-2 인코더와 디코더에는 장치당 0.35달러, 패키지 매체(DVD/데이터 스트림)에는 녹화/방송 길이에 따라 라이선스 수수료가 부과된다.[39]

MPEG-2는 표준 화질 텔레비전 방송(SDTV)뿐만 아니라 고선명 텔레비전 방송(HDTV)에도 폭넓게 이용되고 있다. 원래 HDTV용으로 MPEG-3이 제정될 예정이었으나, MPEG-2에 흡수·통합되면서 MPEG-3 규격은 결번이 되었다.

향후, MPEG-2 특허 만료 및 새로운 코덱 기술의 등장으로 MPEG-2의 영향력은 점차 감소할 것으로 예상된다. 하지만, MPEG-2는 여전히 디지털 방송 등 일부 분야에서 중요한 역할을 수행할 것이며, 관련 기술 및 특허 문제는 지속적인 관심과 대응이 필요하다.

참조

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[29] 문서 1.85:1 and 2.35:1, among others, are often listed as valid DVD aspect ratios, but are wider film aspects with letterbox style padding to create a 16:9 image
[30] 문서 By using a pattern of REPEAT_FIRST_FIELD flags on the headers of encoded pictures, pictures can be displayed for either two or three fields and almost any picture display rate (minimum ⅔ of the frame rate) can be achieved. This is most often used to display 23.976 (approximately film rate) video on NTSC. See [[telecine]] for more information on how this works.
[31] 웹사이트 3 Malaysia MPEG-2 Patents left https://bryanquigley[...] 2024-01-03
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