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MPEG-4 파트 2

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목차

1. 개요

MPEG-4 파트 2는 Moving Picture Experts Group(MPEG)에서 개발한 비디오 형식으로, 투라지 에브라히미와 캐스퍼 혼이 작성했다. 이 표준은 여러 기관의 특허를 사용하여 개발되었으며, 미쓰비시 전기, 히타치, 파나소닉 등 일본 회사들이 많은 특허를 보유했다. MPEG-4 파트 2의 특허는 브라질을 제외하고 전 세계적으로 만료되었으며, 다양한 에디션과 프로파일을 가지고 있다. 주요 프로파일로는 심플 프로파일(SP)과 어드밴스드 심플 프로파일(ASP)이 있으며, 심플 스튜디오 프로파일(SStP)은 SDTV에서 4K 해상도까지 지원한다. MPEG-4 파트 2는 소프트웨어 구현으로 3ivx, DivX, libavcodec, Nero Digital, QuickTime, Xvid 등이 있다. 하지만 일부 업계에서는 디블로킹 필터 부재, GMC의 계산 집약성, 라이선스 문제 등으로 비판을 받았다.

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MPEG-4 파트 2
기본 정보
MPEG-4 로고
MPEG-4 로고
종류비디오 압축 형식
개발MPEG
공식 명칭ISO/IEC 14496-2
발표1999년
기술 정보
코덱 종류손실 압축
주요 코덱H.263
H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding)
특징객체 기반 코딩 지원
다양한 프로파일 및 레벨 제공
오디오 코딩 (AAC, MP3 등) 지원
스트리밍 및 저대역폭 환경에 적합
사용 분야인터넷 방송
디지털 비디오 저장
모바일 기기
화상 회의
관련 기술
기반 기술MPEG-1, MPEG-2
후속 기술H.264/MPEG-4 AVC, H.265/HEVC
기타
표준화 기관국제 표준화 기구(ISO) / 국제 전기 표준 회의(IEC)

2. 역사

MPEG-4 비주얼 형식은 MPEG 위원회에서 개발되었다. 이 규격은 이란-스위스 엔지니어 투라지 에브라히미(후에 JPEG 회장이 됨)와 네덜란드 엔지니어 캐스퍼 혼이 작성했다.[5] 이 표준은 MPEG LA가 특허 풀에 나열한 12개 이상의 기관의 특허를 사용하여 개발되었다. MPEG-4 비주얼 형식에 사용된 특허의 대부분은 일본의 미쓰비시 전기(255개 특허), 히타치(206개 특허), 파나소닉(200개 특허) 3개 회사에서 나왔다.[15] 특허 보유자의 전체 목록은 하단의 ''특허 보유자''에서 확인할 수 있다.

2. 1. 개발 배경

MPEG-4 비주얼 형식은 MPEG 위원회에서 개발되었다. 이 규격은 이란-스위스 엔지니어 투라지 에브라히미(후에 JPEG 회장이 됨)와 네덜란드 엔지니어 캐스퍼 혼이 작성했다.[5] 이 표준은 MPEG LA가 특허 풀에 나열한 12개 이상의 기관의 특허를 사용하여 개발되었다.[15] MPEG-4 비주얼 형식에 사용된 특허의 대부분은 일본의 3개 회사, 즉 미쓰비시 전기(255개 특허), 히타치(206개 특허), 파나소닉(200개 특허)에서 나왔다.[15]

2. 2. 특허 및 라이선스 문제

MPEG-4 비주얼 형식은 MPEG 위원회에서 개발되었다. 이 규격은 이란-스위스 엔지니어 투라지 에브라히미(후에 JPEG 회장이 됨)와 네덜란드 엔지니어 캐스퍼 혼이 작성했다.[5] 이 표준은 MPEG LA가 특허 풀에 나열한 12개 이상의 기관의 특허를 사용하여 개발되었다. MPEG-4 비주얼 형식에 사용된 특허의 대부분은 일본의 미쓰비시 전기(255개 특허), 히타치(206개 특허), 파나소닉(200개 특허) 3개 회사에서 나왔다.[15] 특허 보유자의 전체 목록은 특허 보유자를 참조하면 된다.

3. 에디션

MPEG-4 비주얼 에디션[19]
에디션출시 연도최신 개정 연도표준설명
초판19992000ISO/IEC 14496-2:1999[20]
2판20012003ISO/IEC 14496-2:2001[21]
3판20042009[18]ISO/IEC 14496-2:2004[18]


4. 프로파일

MPEG-4 파트 2는 저화질 감시 카메라부터 고화질 TV 방송 및 DVD에 이르기까지 다양한 응용 분야를 지원하기 위해 약 21개의 프로파일을 포함한다. 가장 널리 사용되는 프로파일은 어드밴스드 심플 프로파일 (ASP)과 심플 프로파일 (SP)이다.

이 외에도 어드밴스드 코딩 효율 프로파일 (ACEP), 어드밴스드 실시간 심플 프로파일 (ARTSP), 코어 프로파일 (CP), 메인 프로파일 (MP), 심플 스튜디오 프로파일 (SStP) 등이 있다.

대부분의 비디오 압축 방식은 비트스트림을 표준화하고(따라서 디코더를 표준화하고) 인코더 설계는 개별 구현에 맡긴다. 예를 들어, 어드밴스드 심플 프로파일을 구현한 DivX나 Nero Digital, 두 프로파일을 모두 구현하는 Xvid는 디코더 측면에서 기술적으로 동일하다. 이는 MP3 파일이 어떤 인코더를 통해 만들어졌는지에 관계없이 모든 MP3 플레이어에서 재생 가능한 것과 유사하다.

4. 1. 심플 프로파일 (SP)

'''심플 프로파일'''(Simple Profile)은 네트워크 대역폭, 장치 크기 등과 같은 응용 프로그램의 조건에 의해 낮은 비트 전송률과 낮은 해상도가 요구되는 상황에서 주로 사용된다. 예를 들어 휴대 전화, 일부 저가 화상 회의 시스템, 전자 감시 시스템 등이 있다.

4. 1. 1. 레벨

'''심플 프로파일'''(Simple Profile)은 주로 네트워크 대역폭, 장치 크기 등과 같은 응용 프로그램의 다른 조건에 의해 낮은 비트 전송률과 낮은 해상도가 요구되는 상황에서 사용하기 위해 고안되었다. 예를 들어 휴대 전화, 일부 저가 화상 회의 시스템, 전자 감시 시스템 등이 있다.

레벨최대 버퍼 (kbits)최대 비트 전송률 (kbits/s)최대 비트 전송률에서의 최대 지연 시간 (초)최대 VP 크기 (비트)최대 VOP 크기 (매크로블록)최대 디코더 속도 (매크로블록/s)최대 프레임 크기 (픽셀)
@ 30 Hz@ 25 Hz@ 24 Hz@ 15 Hz@ 12.5 Hz
0160642.502,048991,485—QCIF (176×144)
0b320128
116064128×96144×96160×96
26401285.004,0963965,940256×192304×192, 288×208304×208CIF (352×288)
33841.668,19211,880CIF (352×288)
4a1,2804,0000.3216,3841,20036,000VGA (640×480)
51,7928,0000.221,62040,500D1 NTSC (720×480)D1 PAL (720×576)
63,96812,0000.333,600108,000720p (1280x720)


4. 2. 어드밴스드 심플 프로파일 (ASP)

'''어드밴스드 심플 프로파일'''(Advanced Simple Profile, ASP)은 원래 표준에 포함되지 않았다. H.263과 거의 유사한 심플 프로파일과 비교했을 때, 다음과 같은 주목할 만한 기술적 특징을 가진다.

  • "MPEG" 스타일의 양자화 지원
  • 인터레이스 비디오 지원
  • B 픽쳐 (일명 ''B-프레임'') 지원
  • 4분의 1 픽셀 모션 보상 (Qpel)
  • 글로벌 모션 보상 (GMC)


MPEG 양자화 및 인터레이스 지원은 기본적으로 MPEG-2 파트 2에서 발견되는 방식과 유사하게 설계되었다. B 픽쳐 지원은 기본적으로 MPEG-2 파트 2 및 H.263v2에서 발견되는 방식과 유사하게 설계되었다.

ASP의 4분의 1 픽셀 모션 보상 기능은 혁신적이었으며, 이후 MPEG-4 파트 10, HEVC, VC-1 및 VVC와 같은 후속 설계에도 (다소 다른 형태로) 포함되었다. 일부 MPEG-4 파트 2 구현에서는 이 기능에 대한 지원을 생략하는데, 이는 소프트웨어 디코더 속도에 상당히 해로운 영향을 미치고 품질에 항상 도움이 되는 것은 아니기 때문이다.

글로벌 모션 보상 기능은 표준에서 디코더가 이를 지원하도록 공식적으로 요구하지만, 대부분의 구현에서 실제로 지원되지 않는다. 대부분의 인코더도 이를 지원하지 않으며, 일부 전문가들은 일반적으로 압축에 어떤 이점도 제공하지 않는다고 말한다. ASP의 글로벌 모션 보상은 사용될 경우 속도에 큰 부정적인 영향을 미치고 구현에 상당한 복잡성을 더한다.

4. 2. 1. 주요 기술 특징

H.263과 거의 유사한 심플 프로파일과 비교하여 어드밴스드 심플 프로파일(ASP)의 주목할 만한 기술적 특징은 다음과 같다.

  • "MPEG" 스타일의 양자화 지원
  • 인터레이스 비디오 지원
  • B 픽쳐 (일명 ''B-프레임'') 지원
  • 4분의 1 픽셀 모션 보상 (Qpel)
  • 글로벌 모션 보상 (GMC)


MPEG 양자화 및 인터레이스 지원은 기본적으로 MPEG-2 파트 2에서 발견되는 방식과 유사하게 설계되었다. B 픽쳐 지원은 기본적으로 MPEG-2 파트 2 및 H.263v2에서 발견되는 방식과 유사하게 설계되었다.

ASP의 4분의 1 픽셀 모션 보상 기능은 혁신적이었으며, 이후 MPEG-4 파트 10, HEVC, VC-1 및 VVC와 같은 후속 설계에도 (다소 다른 형태로) 포함되었다. 일부 MPEG-4 파트 2 구현에서는 이 기능에 대한 지원을 생략하는데, 이는 소프트웨어 디코더 속도에 상당히 해로운 영향을 미치고 품질에 항상 도움이 되는 것은 아니기 때문이다.

글로벌 모션 보상 기능은 표준에서 디코더가 이를 지원하도록 공식적으로 요구하지만, 대부분의 구현에서 실제로 지원되지 않는다. 대부분의 인코더도 이를 지원하지 않으며, 일부 전문가들은 일반적으로 압축에 어떤 이점도 제공하지 않는다고 말한다. ASP의 글로벌 모션 보상은 사용될 경우 속도에 큰 부정적인 영향을 미치고 구현에 상당한 복잡성을 더한다.

4. 2. 2. 레벨

레벨최대 버퍼최대 비트 전송률최대 비트 전송률에서의 최대 지연 시간최대 VP 크기최대 VOP 크기최대 디코더 속도최대 프레임 크기
@ 30 Hz@ 25 Hz@ 24 Hz@ 15 Hz@ 12.5 Hz
01.25초2,048 비트99 매크로블록2,970 매크로블록/sQCIF (176×144)
1
21.66초4,096 비트396 매크로블록5,940 매크로블록/s256×192304×192, 288×208304×208CIF (352×288)
30.86초11,880 매크로블록/sCIF (352×288)
3b0.69초
40.43초8,192 비트792 매크로블록23,760 매크로블록/s352×576, 704×288
50.22초16,384 비트1,620 매크로블록48,600 매크로블록/s720×576


4. 3. 심플 스튜디오 프로파일 (SStP)

SDTV에서 4K 해상도까지 6개의 레벨을 가지는 '''심플 스튜디오 프로파일'''(SStP)은 최대 12비트의 비트 심도와 최대 4:4:4 크로마 서브샘플링을 허용하며,[11] 프레임 내 코딩만을 사용한다.[12] SStP는 HDCAM SR에 사용된다.[11]

4. 3. 1. 레벨

'''심플 스튜디오 프로파일'''(SStP)은 SDTV에서 4K 해상도까지 6개의 레벨을 가지고 있다.[11] SStP는 최대 12비트의 비트 심도와 최대 4:4:4 크로마 서브샘플링을 허용하며,[11] 프레임 내 코딩만을 사용한다.[12] SStP는 HDCAM SR에 사용된다.[11]

최대 속성 값을 가진 레벨[11]
레벨최대 비트 심도 및
크로마 서브샘플링		최대 해상도 및
프레임 속도		최대 데이터 전송률
(Mbit/s)
110비트 4:2:2SDTV180Mbit/s
210비트 4:2:21920×1080 30p/30i600Mbit/s
312비트 4:4:41920×1080 30p/30i900Mbit/s
412비트 4:4:42K×2K 30p1350Mbit/s
512비트 4:4:44K×2K 30p1800Mbit/s
612비트 4:4:44K×2K 60p3600Mbit/s


5. 특허 보유자

조직[14]특허 수[15]
미쓰비시 전기255
히타치206
파나소닉200
Sun Patent Trust125
도시바96
삼성전자92
소니84
필립스73
샤프 주식회사44
팬택36
로버트 보쉬 GmbH27
일본전신전화 주식회사24
GE Technology Development23
CIF Licensing20
돌비 래버러토리스19
텔레노르19
지멘스 AG15
JVC 켄우드14
오렌지 S.A.14
LG전자13
후지쯔11
ZTE10
구글9
BT 그룹3
Calmare Therapeutics2
케이블 텔레비전 연구소1
캐논1
KDDI1
마이크로소프트1
오키 전기 공업1
산요1


6. 비판

MPEG-4 파트 2는 일부 업계의 비판을 받았다. FFmpeg의 유지 관리자인 Michael Niedermayer는 MPEG-4가 루프 내 디블로킹 필터가 없고, GMC가 계산 집약적이며, OBMC가 정의되어 있지만 어떤 프로파일에서도 허용되지 않는다는 점 등을 비판했다.[16] 마이크로소프트의 Ben Waggoner는 "마이크로소프트는 (제가 입사하기 전) MPEG-4 파트 2를 가지고 코덱 표준 방식을 시도했는데, 이는 업계 전반에 걸쳐 심각한 실망을 안겨주었습니다. MPEG-2보다 압축 측면에서 큰 이점을 제공하지 못했고, 지루한 라이선스 계약 논의로 인해 많은 채택을 저해했습니다. 1990년대 후반에서 2000년대 초반까지 많은 디지털 미디어 프로젝트에서 아직 완전히 정의되지 않은 '콘텐츠 수수료'가 있을 것이기 때문에 MPEG-4를 아예 사용하지 않으려고 했습니다."라고 말했다.[17]

7. 주요 소프트웨어 구현

참조

[1] 웹사이트 ISO/IEC 14496-2:2004 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01
[2] 웹사이트 Riding the Media Bits, End of the Ride? http://ride.chiarigl[...] 2010-03-10
[3] 웹사이트 Riding the Media Bits, Inside MPEG-4 - Part B http://ride.chiarigl[...] 2010-03-10
[4] 웹사이트 MPEG-4 Video - Frequently Asked Questions http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2010-03-10
[5] 웹사이트 MPEG-4 Natural Video Coding - An overview http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2010-03-10
[6] 웹사이트 Riding the Media Bits, The development of MPEG-1 - Part A http://ride.chiarigl[...] 2010-03-10
[7] 웹사이트 MPEG-4: Why, What, How and When? http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2010-03-10
[8] 웹사이트 MPEG standards - Full list of standards developed or under development http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2009-10-31
[9] 웹사이트 ISO/IEC 14496-2:1999 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01
[10] 웹사이트 ISO/IEC 14496-2:2001 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01
[11] 뉴스 4K End-to-End HPA Technology Retreat 2010 http://www.hpaonline[...] Sony 2012-11-28
[12] 웹사이트 MPEG-4, Visual Coding, Simple Studio Profile http://www.digitalpr[...] Library of Congress 2015-03-09
[13] 웹사이트 MPEG-4 Visual Patent List https://www.via-la.c[...]
[14] 웹사이트 Licensors Included in the MPEG-4 Visual Patent Portfolio License https://www.mpegla.c[...] 2019-07-06
[15] 웹사이트 MPEG-4 Visual - Patent List https://www.mpegla.c[...] 2019-07-06
[16] 웹사이트 15 reasons why MPEG4 sucks https://guru.multime[...] 2021-09-11
[17] Doom9's Forum VC-1 and H264 - Page 2 - Doom9's Forum http://forum.doom9.o[...]
[18] 웹인용 ISO/IEC 14496-2:2004 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01
[19] 웹인용 MPEG standards - Full list of standards developed or under development http://mpeg.chiarigl[...] chiariglione.org 2009-10-31
[20] 웹인용 ISO/IEC 14496-2:1999 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01
[21] 웹인용 ISO/IEC 14496-2:2001 - Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 2: Visual http://www.iso.org/i[...] ISO 2009-11-01


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