제 85차 동영상전문가그룹(MPEG, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11) 국제 표준화 총회가 독일 하노버에서 개최(7월 21일~25일)되었다. 본 기사에서는 필자 외 한양대학교 연구진이 참석하여 표준화 활동을 진행하였던 비디오 그룹의 RVC(Reconfigurable Video Coding) 표준화와 3DGC 그룹의 표준화 동향을 소개하고자 한다.

RVC Framework 표준화 동향

RVC(Reconfigurable Video Coding, 재구성 가능한 영상 부호화)은 끊임없이 변화하는 미디어 환경에서 요구되는 다채로운 사항들을 만족할 수 있는 새로운 개념의 동영상 부호화 체계를 준비하고자 하는 목적에서 지난 2004년부터 진행되어 온 기술 표준화 분야이다. 현재까지 RVC 표준화에서는 기존 MPEG 코덱들을 개별 부/복호화 기능별로 분할한 모듈인 FU(Functional Unit, 기능 유닛)를 정의하고, 이를 이용해 다시 코덱을 재구성할 수 있도록 하는 기반 프레임워크를 설계하는 작업이 진행되어 왔다.

RVC 프레임워크 표준의 개요

전술하였듯, MPEG RVC 프레임워크에서, 특정 코덱은 다수의 FU를 연결하여 구현된다. 가령, 엔트로피 코딩(Entropy Coding), 지그재그 스캔(Zigzag Scan), 양자화(Quantization), 이산 코사인 변환(DCT) 등의 개별 부/복호화 기능이 각각 FU 단위로 구현되어 있고, 이 기능들을 적절한 순서에 맞게 연결함으로써 하나의 코덱이 완성되는 것이다.

이 개별 FU는 ‘툴박스(Toolbox)’라 불리는 개념적 저장 공간에 소속되게 되며, 이 툴박스는 어떤 특정 코덱에서 사용될 가능성이 있는 여러 가지 FU들을 모아 놓은 저장 공간 또는 하드웨어 리소스를 의미한다. 예를 들어, MPEG-4 AVC/H.264에 기반한 FU들로 구성된 툴박스는 “AVC/H.264 툴박스”라고 호칭될 수 있을 것이다.

<그림 1> 툴박스와 FU

이러한 툴박스 안에 존재하는 FU들은 코덱 구성시 RVC 프레임워크에 의해 호출되게 되는데, 이 때 각각의 FU를 구별하여 올바르게 지목할 수 있는 효율적인 수단을 확보하는 것이 절실하다. 이에 따라 각각의 FU를 구별하기 위한 방법으로 FUID라는 개념이 표준에 제시되어 있으며, 이번 85차 MPEG 총회에서는 해당 기술과 관련된 중요 업데이트가 제기되었다.

FUID 표현 방식

FUID는 개별 FU를 나타내는 유일한 고유번호이다. FUID는 코덱을 구성하는 과정에서 FU를 이용한 처리 과정의 즉각적인 구성을 가능하게 한다. RVC 프레임워크에서는 MPEG 또는 비 MPEG 환경을 가리지 않는 멀티코덱(Multi-Codec) 환경을 제공할 수 있어야 한다는 것이 현재 표준화에 참여하고 있는 관계자들의 공통된 인식이나, 그것을 실현하기 위한 실질적인 방안은 현재까지 마련되지 못하고 있었다. 한양대학교, ㈜휴맥스, 전자부품연구원(KETI), 대구경북과학기술원(DGIST)의 공동 기고로 이번 총회에 제시된 FUID 표현 방식 개선안은 이러한 멀티 코덱 환경에서 어떻게 각각의 코덱 영역, 다시 말해 서로 다른 툴박스에 속하는 FU들을 통합하여 RVC 프레임워크로 하여금 활용할 수 있도록 하기 위한 내용들이었다. 다음은 2개의 서로 다른 툴박스가 존재할 때 각각의 FU에 대해 FUID를 할당한 예제이다.

<그림 2> 복수의 툴박스에 기반한 FU와 FUID의 부여

향후 표준화 전망

해당 개선안에서 각각의 툴박스를 구별하고자 하는 시도는 대단히 긍정적으로 평가되었으며, 필요성 또한 인정되었다. 다만 구체적으로 어떤 표현 방식을 취하여 툴박스 및 FU들을 구별하는 정보를 나타낼 것인지(예를 들어, RVC 프레임워크 정보를 비트스트림화 할 때 해당 정보에 각각 몇 비트를 할당할 것인지 등)에 대해서는 아직 확정되지 않아, 86차 MPEG에서 이에 대한 추가적인 논의가 이루어질 예정에 있는 쟁점 사항으로 남아 있다.

3DGC 표준화 작업

3DGC는 3차원 그래픽스 개체를 표현하기 위한 MPEG-4 응용기술에 대한 표준화 분야이다. 현재 MPEG-4 표준안에 여러 가지 3차원 그래픽 개체 및 애니메이션의 표현을 위한 표준안들이 등재되어 있으며, 보다 나은 알고리즘을 적용하여 최종적인 성능을 개선시키고자 하는 표준화 작업이 현재도 계속되고 있다.

표준화 이슈의 쟁점 사항

85차 총회에서 논의된 SC3DMC(Scalable Complexity 3D Mesh Coding)는 3차원 모델에 대한 압축방법으로 3차원 모델을 압축하는 최소한의 방법인 QBCR(Quantization Based Compact Representation)로부터 현재 가장 좋은 압축률을 갖는 3DMCe까지 원하는 기술을 사용할 수 있도록 지원하는 방법이다. 이를 위한 주요 실험 결과들을 통해 표준화 작업에 들어가고 있다. 특히 3DMCe, QBCR, SVA with AC, SVA with BAC, SVA with BP 등 현존하는 5개의 부호화 방법론에 대한 비교를 통하여 수행 시간(복잡도) 및 부호화 효율을 고려한 최적의 방법이 어떤 것인지를 판별하는 중이다. 그림 3은 5개 제안 방법에 대한 부호화 효율 측정 결과를 히스토그램으로 나타낸 그래프이다. 현재 압축률 측면에서는 3DMC가 QBCR에 비해서 2배 정도 높은 압축률을 갖고 있고 그 사이에 SVA_AC, SVA_BAC, SVA_BP의 순서로 압축률을 보여주고 있다.

<그림 3> 압축 비트스트림 용량 비교

그림 4는 5가지 제안 방법에 대한 복호화 시간 복잡도 측정 결과를 나타낸 것이다.

<그림 4> 방법별 수행 시간 비교 결과

그림 5는 각 5가지 방법들에 대한 수행 소요 시간과 압축용량 사이의 비교 결과를 나타낸 것이다.

<그림 5> 수행 소요 시간과 압축 용량 사이의 비교 결과

향후 표준화 전망

이처럼 3DGC에서는 가장 빠른 시간 내에 처리 가능하면서도 보이면서도 효율적인 부호화를 가능케 하는 부호화 방법을 MPEG 표준에 채택하기 위한 작업이 진행 중이다.

국내에서는 한양대학교와 한국전자통신연구원(ETRI)에서 표준화에 적극 참여 중이며, 프랑스(IT) 측과도 서로 긴밀히 협력하여 표준화 핵심 실험(Core Experiment)을 진행 중에 있다. 현재는 제안된 각 방법들에 대하여 수행 소요 시간과 압축 효율성 사이의 타협점(Trade-off)을 찾기 위한 실험이 진행 중에 있다. 이로 미루어 볼 때 3DGC 표준 분야 중 해당 분야에서의 표준안 확정은 가시권 내에 들어와 있다고 볼 수 있을 것이다.