차세대 비디오 압축 기술, HEVC 이야기

스마트폰과 태블릿 기기 시대에, 더욱 많은 사용자들이 이동 중에 동영상을 시청하고 있고, 모바일 네트워크 상에 과도한 트래픽을 일으키고 있는 것 또한 사실이다. LTE(Long-Term Evolution)에 HEVC(High Efficiency Video Coding) 비디오 압축 기술이 접목되어 이와 같은 문제를 해결하면서 모바일 플랫폼을 통하여 다양한 기기들을 사용하는 것을 보다 신속하게 만들 수 있을 것으로 기대된다.

장시간의 기차여행이나 카페나 집의 소파 위에서 스마트폰과 태블릿 컴퓨터를 통한 다양한 활동은 사용자에게 장소나 시간에 구애받지 않고 동영상들을 시청할 수 있게 만들고 있다. 이와 같은 기술 개발은 사용자들에게 편의성을 제공하고 있지만, 여러 가지 특면에서 새로운 문제를 일으키고 있다. 다운로드되고 있는 동영상 파일들이 대용량이기 때문에 모바일 네트워크에 대하여 커다란 부담을 주고 있으며, 이로 인해서 이미지 품질에 악영향을 미치며, 해당 동영상 파일의 실행시간도 지연시키고 있는 상황이다. 사용자들은 해당 데이터가 다운로드되는데 충분한 시간이 주어지지 않기 때문에, 동영상 파일을 시청하는 동안 빈번한 끊김 현상을 체험하곤 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 네트워크 자체는 새로운 데이터 전송을 위한 유형을 제시할 필요성이 어느 때보다 요구된다. 독일 베를린 소재 브라운호퍼 텔레커뮤니케이션 연구소와 HHI(Heinrich Hertz Institute)는 이와 같은 문제점을 주목하면서 HEVC 동영상 압축 표준과 새로운 LTE 모바일 커뮤니케이션 기술을 혼합한 기술을 다음과 같이 선보였다.

셀룰러폰 통화, 웹사이트 동영상은 현재 UMTS 표준을 사용하여 전송되지만, 최근 확대되고 있는 LTE 기술이 기존의 UMTS 표준을 대체하고 있는 상황이다. 예를 들어, 아이폰이 3G 연결을 디스플레이하기 위해서는 기존 방식 대신 UMTS 방식을 사용하게 됨을 의미하고 있는 것이다. 향후 연결 자체가 4G나 LTE보다 더욱 빠른 방식으로 공급자별로 발전하게 될 수 있는 상황 가운데, LTE는 초당 100메가비트의 속도를 현재 실현하고 있다. 향후에는 초당 300메가비트까지 속도가 발전될 수 있는데, 기존의 UMTS 방식에서는 최대 속도가 초당 28메가비트에 불과한 것에 비할 때, LTE 방식을 사용하는 태블릿 컴퓨터는 거의 3배에서 4배까지 속도가 빨라질 것으로 기대된다. 이는 기존 3G 방식에 기반을 둔 지역들을 중심으로 동영상 파일이나 모바일 기기에 착용 가능한 파일을 충분히 활용하지 못하는 경우에 매우 매력적인 부분으로 작용할 수 있을 것으로 전문가들은 기대하고 있다.

LTE 네트워크 상에서 전송되는 동영상이 보다 대형화되고 있고, 타임래그(Lag) 현상 또한 훨씬 단축되고 있는 상황에 있어, 비디오 화상회의와 같은 부분에 있어서 매우 중요하게 사용될 수 있을 것으로 기대되는데, 기존의 비디오 화상회의 참가자들이 다른 회의 참가자들의 응답에 대하여 장시간 대기하는 문제들이 상당 부분 해소될 수 있을 것으로 기대된다. 독일 HHI 기관의 관계자는 LTE는 모바일 서비스 사용자에게 매우 유연한 방식으로 다양한 리소스들에 접근하도록 만들 것이라고 언급하면서, 새로운 방식의 프로토콜은 사용되는 애플리케이션에 대한 정보를 전송하면서 잔송 자체를 보다 최적화시킬 것이라고 말한다.

모바일 기기를 통하여 동영상 파일을 전송하는 것이 오히려 기존 방식보다 속도를 높일 수 있다는 연구내용도 제시되고 있다. LTE 기술을 통합하는 연구를 수행하는 관계자들은 HEVC와 LTE 방식을 통합하게 될 때, 속도면에서 새로운 개선점을 달성할 수 있음을 또한 언급한다. HHI의 연구진은 HEVC를 유명 전자기기 제조사의 기술과 통합하는 노력을 현재 추진하고 있다.

HEVC 방식이 가지는 가장 큰 장점은 고품질의 동영상을 전송할 때 요구되는 대역폭이 절반 수준이라는 점이고, 이는 이전의 H.264/MPEG-4 AVC 표준보다 사용 가능한 디바이스 숫자를 두 배까지 증가시킬 수 있음을 의미한다. 이를 효과적으로 관리할 수 있는 방식에 대하여 H.264로부터 다양한 개념들이 채용되고 있으며 이들을 체계적으로 개선하는 방식을 추진하고 있는 가운데, 한 가지 예로 단위 블록(Block)의 사이즈에 있어서 H.264 방식은 이미지 자체를 16x16 픽셀로 블록의 최대 사이즈를 선택하고 분리하고 있는데, HEVC의 경우에는 최대 블록 사이즈 선택에 있어 16x16 픽셀에서 64x64 픽셀까지 보다 다양하고 유연하게 블록사이즈를 선택할 수 있도록 지원하고 있는 것으로 여겨진다.

보다 대형화된 블록들은 코딩 효율성이 보다 향상될 수 있음을 의미하는 동시에 고품질의 동영상 압축 및 전송이 가능하게 됨을 의미한다. 예를 들어, 동영상 내의 특정 오브젝트가 이동할 때 이와 같은 움직임 자체가 보다 원활하게 묘사될 수 있게 된다. 동영상 압축 표준은 각 블록별 모션 정보들을 계산하여 제시하는데, 이와 같은 정보들은 블록별로 한 번씩 전송되는 특징을 가지게 된다.

H.264 방식과 비교하여 HEVC 내의 유연성과 성능에 있어서 보다 대형화된 블록 사이즈로 인하여 요구되는 모션 데이터 용량 자체를 줄이게 만드는 효과로 연결될 수 있는데, 두 가지 표준의 접목은 사용자 행위 자체의 변환까지로 귀결될 수 있다. 현재 사용 중인 모바일 인터넷은 가정에서 사용자들에게 제공되는 DSL 연결방식보다 속도가 빠르며, 보다 많은 사용자들이 가정에서도 기존 방식 대신에 LTE 방식으로 온라인에 접속하도록 만들고 있다. 연구진은 이와 같은 연구결과를 2013년 2월 25에서 28일까지 스페인 바르셀로나에서 개최되는 모바일 월드 회의(Mobile World Congress)에서 선보일 예정이다.

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130205123511.htm