비디오

비디오(, )는 동영상 매체의 녹화, 복사, 재생, 방송 및 디스플레이를 위한 전자 매체이다. 비디오는 처음에 기계식 텔레비전 시스템을 위해 개발되었으며, 곧 음극선관(CRT) 시스템으로 대체되었고, 이후 다시 평판 디스플레이로 대체되었다.

비디오 시스템은 해상도, 가로세로비, 화면 재생 빈도, 색 재현 및 기타 품질에 따라 다양하다. 아날로그 비디오와 디지털 영상은 라디오 방송, 자기 테이프, 광 디스크, 컴퓨터 파일, 스트리밍 등 다양한 매체를 통해 전달될 수 있다.

 어원 
'비디오'(video)라는 단어는 "보다"라는 뜻의 라틴어 '비데레'(videre)의 1인칭 단수 현재 직설법인 "나는 본다"라는 뜻의 '비데오'(video)에서 유래했다.

 역사 

 아날로그 비디오 

비디오는 19세기 중반에 개발된 팩시밀리 시스템에서 발전했다. 닙코프 디스크와 같은 기계식 비디오 스캐너는 일찍이 1884년에 특허를 받았지만, 실용적인 비디오 시스템이 개발되기까지는 수십 년이 걸렸다. 영화 매체가 육안으로 볼 수 있는 일련의 소형 사진 이미지를 사용하여 기록하는 반면, 비디오는 이미지를 전자적으로 인코딩하여 전송 및 녹화를 위해 아날로그 또는 디지털 전자 신호로 변환한다.

비디오는 원래 독점적인 생방송 기술이었으며, 처음에는 기계식 텔레비전 시스템을 위해 개발되었다. 이들은 곧 음극선관(CRT) 텔레비전 시스템으로 대체되었다. 생방송용 비디오 카메라는 전자 빔을 사용하여 원하는 이미지가 있는 광전도 판을 스캔하고 이미지의 각 부분의 밝기에 비례하는 전압 신호를 생성했다. 이 신호는 텔레비전으로 전송되어 다른 빔이 이미지를 수신하고 표시할 수 있었다. 찰스 긴즈버그는 암펙스 연구팀을 이끌어 최초의 실용적인 비디오 테이프 레코더(VTR) 중 하나를 개발했다. 1951년에 이 장치는 카메라의 전기 신호를 자기 비디오테이프에 기록함으로써 텔레비전 카메라로부터 생생한 이미지를 캡처했다. VTR은 1956년에 약 50,000달러에 판매되었으며, 비디오테이프는 1시간 릴당 300달러였다. 그러나 가격은 수년에 걸쳐 점차 하락했으며, 1971년에 소니는 비디오카세트 레코더(VCR) 데크와 테이프를 소비자 시장에 판매하기 시작했다.

 디지털 영상 

디지털 영상은 아날로그 전신보다 더 높은 품질과 결과적으로 훨씬 낮은 비용이 가능하다. 1997년 DVD와 2006년 블루레이 디스크의 상업적 출시 이후 비디오테이프와 녹화 장비의 판매는 감소했다. 컴퓨터 기술의 발전으로 저렴한 개인용 컴퓨터와 스마트폰조도 디지털 영상을 캡처, 저장, 편집 및 전송할 수 있게 되어 비디오 제작 비용이 더욱 절감되었으며 프로그래머와 방송사가 테이프 없는 제작으로 전환할 수 있게 되었다. 디지털 방송의 출현과 그에 따른 디지털 텔레비전 전환은 세계 대부분의 지역에서 아날로그 비디오를 구식 기술의 지위로 밀어내는 과정에 있다. 개선된 동적 범위와 더 넓은 색역을 갖춘 고해상도 비디오 카메라의 개발과 개선된 색 깊이를 갖춘 고역동성 디지털 인터미디어트 데이터 포맷의 도입으로 디지털 영상 기술은 영화 기술과 융합되었다. 2013년 이후 할리우드에서의 디지털 카메라 사용은 필름 카메라 사용을 넘어섰다.

 특징 
 프레임 레이트 
프레임 레이트는 단위 시간당 정지 화면의 수로, 구식 기계식 카메라의 경우 초당 6~8프레임(frame/s 또는 fps)에서 새로운 전문가용 카메라의 경우 120프레임 이상까지 다양하다. PAL 및 SÉCAM 표준은 25fps를 지정하는 반면, NTSC는 29.97fps를 지정한다. 영화는 초당 24프레임의 더 느린 프레임 레이트로 촬영되는데, 이는 필름을 비디오로 전송하는 과정을 다소 복잡하게 만든다. 잔상 효과(동영상의 환상)를 얻기 위한 최소 프레임 레이트는 초당 약 16프레임이다.

 비월 주사 대 순차 주사 시스템 
비디오는 비월 주사(interlaced) 또는 순차 주사(progressive) 방식일 수 있다. 순차 주사 시스템에서는 각 재생 주기마다 각 프레임의 모든 스캔 라인을 순서대로 업데이트한다. 원래 순차 주사인 방송이나 녹화 신호를 디스플레이할 때, 이미지의 정지 부분과 움직이는 부분 모두에서 최적의 공간 해상도를 얻을 수 있다. 비월 주사는 초기의 기계식 텔레비전 및 음극선관 비디오 디스플레이에서 초당 전체 프레임 수를 늘리지 않고 깜박임을 줄이기 위한 방법으로 발명되었다. 비월 주사는 순차 주사에 비해 낮은 대역폭을 요구하면서도 세부 사항을 유지한다.

비월 주사 비디오에서 각 전체 프레임의 수평 스캔라인은 연속적으로 번호가 매겨진 것처럼 취급되어 두 개의 필드로 캡처된다. 홀수 번호 라인으로 구성된 홀수 필드(상위 필드)와 짝수 번호 라인으로 구성된 짝수 필드(하위 필드)이다. 아날로그 디스플레이 장치는 각 프레임을 재현하여, 인지 가능한 전체 깜박임 측면에서 프레임 레이트를 실질적으로 두 배로 늘린다. 이미지 캡처 장치가 캡처 후 전체 프레임을 나누는 것이 아니라 필드를 한 번에 하나씩 획득할 경우, 움직임에 대한 프레임 레이트도 실질적으로 두 배가 되어 비월 주사 CRT 디스플레이에서 볼 때 이미지의 빠르게 움직이는 부분이 더 부드럽고 생생하게 재현된다.

NTSC, PAL 및 SÉCAM은 비월 주사 포맷이다. 비디오 해상도 표기법에서 'i'는 비월 주사(interlaced scanning)를 나타낸다. 예를 들어 PAL 비디오 포맷은 종종 576i50으로 설명되는데, 여기서 576은 전체 수평 스캔 라인 수를 나타내고, i는 비월 주사를, 50은 초당 50개의 필드(하프 프레임)를 나타낸다.

원래 비월 주사인 신호를 순차 주사 장치에 표시할 때, 단순한 라인 더블링에 의해 전체 공간 해상도가 저하된다. 특별한 신호 처리를 통해 제거하지 않는 한 이미지의 움직이는 부분에서 깜박임이나 빗 모양 효과와 같은 인공물(artifact)이 나타난다. 디인터레이스로 알려진 절차를 통해 아날로그, DVD 또는 위성 소스의 비월 주사 비디오 신호를 LCD TV, 디지털 영상 프로젝터 또는 플라즈마 패널과 같은 순차 주사 장치에서 최적으로 표시할 수 있다. 그러나 디인터레이스는 진정한 순차 주사 소스 자료와 동등한 비디오 품질을 만들어낼 수는 없다.

 가로세로비 
비디오에서 가로세로비는 비디오 화면과 비디오 화소 요소의 너비와 높이 사이의 비례 관계이다. 모든 대중적인 비디오 포맷은 가로 방향이며, 전통적인 텔레비전 화면은 4:3 또는 약 1.33:1의 가로세로비를 갖는다. 고선명 텔레비전은 16:9 또는 약 1.78:1의 가로세로비를 갖는다. 사운드 트랙을 포함한 전체 35mm 필름 프레임의 비율(아카데미 비율)은 1.375:1이다.

컴퓨터 모니터의 화소는 대개 정사각형이지만, 디지털 영상에서 사용되는 화소는 종종 비정사각형 가로세로비를 갖는다. 예를 들어 CCIR 601 디지털 영상 표준의 PAL 및 NTSC 변형과 그에 대응하는 아나모픽 와이드스크린 포맷에서 사용되는 것들이 그러하다. 720x480 화소 래스터는 4:3 가로세로비 디스플레이에서는 얇은 화소를 사용하고 16:9 디스플레이에서는 뚱뚱한 화소를 사용한다.

휴대 전화 비디오의 인기로 인해 세로형 비디오가 성장했다. 실리콘밸리 벤처 캐피털 기업인 Kleiner Perkins Caufield & Byers의 파트너인 메리 미커는 2015년 인터넷 트렌드 보고서에서 세로형 비디오 시청의 성장을 강조하며, 시청 비중이 2010년 5%에서 2015년 29%로 증가했다고 언급했다. 세로형 비디오 광고는 가로 방향 광고보다 끝까지 시청되는 빈도가 9배 더 높다.

 색 모델 및 깊이 

색 모델은 비디오 색 표현을 사용하며 인코딩된 색 값을 시스템에서 재현되는 가시 색상으로 매핑한다. 일반적으로 사용되는 몇 가지 표현이 있다. 전형적으로 NTSC 텔레비전에서는 YIQ가 사용되고, PAL 텔레비전에서는 YUV가 사용되며, SÉCAM 텔레비전에서는 YDbDr이 사용되고, 디지털 영상에는 YCbCr이 사용된다.

화소가 나타낼 수 있는 뚜렷한 색상의 수는 화소당 비트 수로 표현되는 색 깊이에 따라 달라진다. 디지털 영상에서 요구되는 데이터의 양을 줄이는 일반적인 방법은 크로마 서브샘플링(예: 4:4:4, 4:2:2 등)을 이용하는 것이다. 인간의 눈은 밝기보다 색상의 세부 사항에 덜 민감하기 때문에, 모든 화소의 휘도 데이터는 유지하면서 색차 데이터는 블록 내의 여러 화소에 대해 평균화하여 모두 동일한 값을 사용한다. 예를 들어, 2화소 블록(4:2:2)을 사용하면 색차 데이터가 50% 감소하고, 4화소 블록(4:2:0)을 사용하면 75% 감소한다. 이 과정은 표시할 수 있는 가능한 색 값의 수를 줄이지는 않지만, 색상이 변하는 뚜렷한 지점의 수를 줄인다.

 품질 
비디오 품질은 최대 신호 대 잡음비(PSNR)와 같은 정식 메트릭이나 전문가의 관찰을 통한 주관적 비디오 품질 평가를 통해 측정할 수 있다. 많은 주관적 비디오 품질 방법이 ITU-T 권고 BT.500에 기술되어 있다. 표준화된 방법 중 하나는 이중 자극 손상 척도(Double Stimulus Impairment Scale, DSIS)이다. DSIS에서 각 전문가는 손상되지 않은 참조 비디오를 본 후, 동일한 비디오의 손상된 버전을 본다. 그런 다음 전문가는 "손상을 인지할 수 없음"에서 "손상이 매우 짜증남"까지의 척도를 사용하여 손상된 비디오를 평가한다.

 압축 (디지털 전용) 

압축되지 않은 비디오는 최대 품질을 제공하지만, 데이터 전송률이 매우 높다. 비디오 스트림을 압축하기 위해 다양한 방법이 사용되며, 가장 효과적인 방법은 화상 집합(GOP)을 사용하여 공간적 및 시간적 여유도를 줄이는 것이다. 광범위하게 말하면, 단일 프레임 부분들 간의 차이를 등록함으로써 공간적 여유도를 줄인다. 이 작업은 인트라프레임 압축으로 알려져 있으며 이미지 압축과 밀접한 관련이 있다. 마찬가지로, 프레임들 간의 차이를 등록함으로써 시간적 여유도를 줄일 수 있다. 이 작업은 움직임 보상 및 기타 기술을 포함하는 인터프레임 압축으로 알려져 있다. 가장 일반적인 현대 압축 표준은 DVD, 블루레이 및 위성방송에 사용되는 MPEG-2와 AVCHD, 휴대 전화(3GP) 및 인터넷에 사용되는 MPEG-4이다.

 입체 영상 
3차원 영화 및 기타 응용 분야를 위한 입체 영상은 몇 가지 다른 방법을 사용하여 표시될 수 있다.
 두 개의 채널: 오른쪽 눈을 위한 오른쪽 채널과 왼쪽 눈을 위한 왼쪽 채널. 두 개의 영상 프로젝터에서 서로 광축이 90도 어긋난 빛 편광 필터를 사용하여 두 채널을 동시에 볼 수 있다. 이렇게 분리되어 편광된 채널은 일치하는 편광 필터가 있는 안경을 쓰고 시청한다.
 애너글리프, 하나의 채널이 두 개의 색상으로 구분된 레이어로 겹쳐진다. 이 좌우 레이어 기술은 가끔 네트워크 방송이나 최근 DVD로 출시된 3D 영화의 애너글리프 버전에 사용된다. 단순한 빨강/청록색 플라스틱 안경을 통해 이미지를 개별적으로 보게 하여 콘텐츠의 입체적인 보기를 형성한다.
 비디오에 동기화되어 각 눈의 이미지를 번갈아 차단하는 LCD 셔터 안경을 사용하여, 해당 눈이 올바른 프레임을 볼 수 있도록 하는 왼쪽 및 오른쪽 프레임이 교차하는 하나의 채널. 이 방법은 Cave Automatic Virtual Environment와 같은 컴퓨터 가상 현실 응용 분야에서 가장 일반적이지만, 유효 비디오 프레임 레이트가 절반으로 줄어든다.

 포맷 
비디오 전송 및 저장의 각 계층은 각각 선택할 수 있는 고유한 포맷 세트를 제공한다.

전송을 위해 물리적 커넥터와 신호 프로토콜이 존재한다(영상 단자 목록 참조). 주어진 물리적 링크는 특정 화면 재생 빈도, 해상도 및 색 공간을 지정하는 특정 디스플레이 표준을 전달할 수 있다.

많은 아날로그 및 디지털 녹화 포맷이 사용 중이며, 디지털 영상 클립은 고유한 포맷을 가진 파일로서 컴퓨터 파일 시스템에 저장될 수도 있다. 데이터 저장 장치나 전송 매체에서 사용되는 물리적 포맷 외에도, 전송되는 0과 1의 스트림은 사용 가능한 여러 디지털 영상 코딩 포맷 중 하나여야 한다.

 아날로그 비디오 
아날로그 비디오는 하나 이상의 아날로그 신호로 표현되는 비디오 신호이다. 아날로그 컬러 비디오 신호는 휘도(Y)와 색차(C)를 포함한다. NTSC, PAL, SÉCAM 등에서와 같이 하나의 채널로 결합될 때 이를 컴포지트 비디오라고 한다. 아날로그 비디오는 2채널 S 비디오(YC) 및 다채널 컴포넌트 비디오 포맷과 같이 별도의 채널로 전달될 수 있다.

아날로그 비디오는 소비자용 및 전문가용 텔레비전 제작 응용 분야 모두에서 사용된다.

 디지털 영상 
시리얼 디지털 인터페이스(SDI), 디지털 비주얼 인터페이스(DVI), HDMI 및 디스플레이포트(DisplayPort) 인터페이스를 포함한 디지털 영상 신호 포맷이 채택되었다.

 전송 매체 
비디오는 아날로그 또는 디지털 신호로서 무선 지상파 텔레비전, 폐쇄 회로 시스템의 아날로그 신호로서 동축 케이블 등 다양한 방식으로 전송되거나 운송될 수 있다. 방송 또는 스튜디오 카메라는 시리얼 디지털 인터페이스(SDI)를 사용하는 단일 또는 이중 동축 케이블 시스템을 사용한다. 물리적 커넥터 및 관련 신호 표준에 대한 정보는 영상 단자 목록을 참조하라.

비디오는 예를 들어 MPEG 트랜스포트 스트림, SMPTE 2022 및 SMPTE 2110을 사용하여 네트워크 및 기타 공유 디지털 통신 링크를 통해 운송될 수 있다.

 디스플레이 표준 

 디지털 텔레비전 
디지털 텔레비전 방송은 MPEG-2 및 기타 영상 코딩 포맷을 사용하며 다음을 포함한다.
 ATSC – 미국, 캐나다, 멕시코, 한국
 디지털 비디오 방송(DVB) – 유럽
 ISDB – 일본
 ISDB-Tb – MPEG-4 영상 코딩 포맷 사용 – 브라질, 아르헨티나
 디지털 멀티미디어 방송(DMB) – 한국

 아날로그 텔레비전 
아날로그 텔레비전 방송 표준은 다음을 포함한다.
 필드 순차 컬러 시스템(FCS) – 미국, 러시아; 폐지됨
 Multiplexed Analogue Components(MAC) – 유럽; 폐지됨
 MUSE – 일본
 NTSC – 미국, 캐나다, 일본
 EDTV-II Clear-Vision - NTSC 확장, 일본
 PAL – 유럽, 아시아, 오세아니아
 PAL-M – PAL 변형, 브라질
 PAL-N – PAL 변형, 아르헨티나, 파라과이 및 우루과이
 PALplus – PAL 확장, 유럽
 RS-343 (군사용)
 SÉCAM – 프랑스, 구 소련, 중앙아프리카
 CCIR 시스템 A
 CCIR 시스템 B
 CCIR 시스템 G
 CCIR 시스템 H
 CCIR 시스템 I
 CCIR 시스템 M

아날로그 비디오 포맷은 프레임의 가시적인 콘텐츠보다 더 많은 정보로 구성된다. 이미지 앞뒤에는 메타데이터와 동기화 정보를 포함하는 라인과 화소들이 있다. 이 주변 마진은 블랭킹 인터벌 또는 블랭킹 영역으로 알려져 있다. 수평 및 수직 프런트 포치와 백 포치는 블랭킹 인터벌의 구성 요소이다.

 컴퓨터 디스플레이 
컴퓨터 디스플레이 표준은 가로세로비, 디스플레이 크기, 해상도, 색 깊이 및 화면 재생 빈도의 조합을 지정한다. 해상도 목록이 제공되어 있다.

 기록 
초기 텔레비전은 거의 독점적으로 생방송 매체였으며, 일부 프로그램은 키네스코프를 사용하여 역사적 목적으로 필름에 기록되었다. 아날로그 비디오 테이프 레코더는 1951년에 상업적으로 도입되었다. 다음 목록은 대략적인 연대순이다. 목록에 있는 모든 포맷은 방송사, 비디오 제작자 또는 소비자에게 판매되어 사용되었거나 역사적으로 중요했다.

 VERA (BBC 실험 포맷 약 1952년)
 2" 쿼드러플렉스 비디오테이프 (암펙스 1956년)
 1" Type A 비디오테이프 (암펙스)
 1/2" EIAJ (1969년)
 U-matic 3/4" (소니)
 1/2" 카트리비전 (Avco)
 VCR, VCR-LP, SVR
 1" Type B 비디오테이프 (Robert Bosch GmbH)
 1" Type C 비디오테이프 (암펙스, Marconi 및 소니)
 2" 헬리컬 스캔 비디오테이프 (IVC) (1975년)
 베타맥스 (소니) (1975년)
 VHS (JVC) (1976년)
 비디오 2000 (필립스) (1979년)
 1/4" CVC (후나이) (1980년)
 베타캠 (소니) (1982년)
 VHS-C (JVC) (1982년)
 HDVS (소니) (1984년)
 Video8 (소니) (1986년)
 베타캠 SP (소니) (1987년)
 S-VHS (JVC) (1987년)
 Pixelvision (피셔프라이스) (1987년)
 UniHi 1/2" HD (1988년)
 Hi8 (소니) (1990년대 중반)
 W-VHS (JVC) (1994년)

디지털 비디오 테이프 레코더는 아날로그 레코더에 비해 향상된 품질을 제공했다.

 베타캠 IMX (소니)
 D-VHS (JVC)
 D-Theater
 D1 (소니)
 D2 (소니)
 D3
 D5 HD
 D6 (필립스)
 Digital-S D9 (JVC)
 디지털 베타캠 (소니)
 Digital8 (소니)
 DV (DVC-Pro 포함)
 HDCAM (소니)
 HDV
 ProHD (JVC)
 MicroMV
 MiniDV

광 저장 매체는 특히 소비자 응용 분야에서 부피가 큰 테이프 포맷의 대안을 제공했다.
 블루레이 디스크 (소니)
 중국 블루 하이데피니션 디스크(CBHD)
 DVD (DVD 포럼)
 프로페셔널 디스크
 유니버설 미디어 디스크(UMD) (소니)
 Enhanced Versatile Disc(EVD, 중국 정부 후원)
 HD DVD (NEC 및 도시바)
 HD-VMD
 정전용량 전자 디스크(CED)
 레이저디스크 (MCA 및 필립스)
 텔레비전 전자 디스크(TeD) (텔레풍켄 등)
 VHD (JVC)
 비디오 CD

 디지털 인코딩 포맷 
영상 코덱은 디지털 영상을 압축하거나 압축 해제하는 소프트웨어 또는 하드웨어이다. 영상 압축의 맥락에서 코덱은 인코더(encoder)와 디코더(decoder)의 혼성어이며, 압축만 하는 장치는 일반적으로 인코더, 압축 해제만 하는 장치는 디코더(복호화기)라고 불린다. 압축된 데이터 형식은 대개 표준 영상 코딩 포맷을 따른다. 압축은 일반적으로 손실 압축인데, 이는 압축된 비디오에 원본 비디오에 존재하는 일부 정보가 부족함을 의미한다. 이로 인해 압축 해제된 비디오는 원본을 정확하게 재구성하기 위한 정보가 불충분하기 때문에 원본인 압축되지 않은 비디오보다 품질이 낮아진다.
 CCIR 601 (ITU-T)
 H.261 (ITU-T)
 H.263 (ITU-T)
 H.264/MPEG-4 AVC (ITU-T + ISO)
 H.265
 M-JPEG (ISO)
 MPEG-1 (ISO)
 MPEG-2 (ITU-T + ISO)
 MPEG-4 (ISO)
 Ogg-테오라
 VP8-WebM
 VC-1 (SMPTE)

 같이 보기 
 영상 기기
 정보 기기
 필르마이징
 35mm 어댑터

 각주 

 외부 링크 

 Programmer's Guide to Video Systems: in-depth technical info on 480i, 576i, 1080i, 720p, etc.


분류:디지털 텔레비전
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