[JPEG Study] 제 2장 컴퓨터와 멀티미디어 환경

2.1 멀티미디어 시대에 있어서의 컴퓨터의 역활
(1) 앨런 케이의 발상
 - 다이나북(지면을 초월하는 다이나믹한 미디어) 또는 메타미디어로 인식
 - 그러한 인식이 커뮤니케이션의 증폭기나 환상의 증폭기로 자리잡게 했음
 - 대리인이라는 개념을 발전시켜 컴퓨터를 소프트웨어 로봇이라 생각함
 -> 이러한 생각들은 스티브 잡스타 빌 게이츠에게 많은 영향을 주어 오늘날 Macintosh나 Windows의 상품화의 토대가 되었음

(2) 복수의 표현 미디어와 하나의 전달 미디어의 통합
 - 복수의 표현 미디어 : 문자, 도형, 음성, 정지화(사진), 동화(동영상)
 - 하나의 전달 미디어 : 디스크, 테이프, 통신, 방송 네트워크 등
 -> 복수의 표현 미디어가 하나의 전달 미디어로 통합, 이에 발 맞추어 컴퓨터는 문자나 그래픽으로 정보를 표현하는 것뿐아니라 동화나 스트레오 음향 등 다채로운 표현력을 가지게 되었음, 또한 컴퓨터 성능의 비약적인 발달로 인해 다양한 기능을 제공해주게 되었음
 이를 요약해 보면, "멀티미디어 시대에 있어서의 컴퓨터의 역할은, 사용자가 필요로 하는 정보를 필요한 때에 필요한 표현형식으로 제공하기 위해, 사용자 인터페이스를 실현 하는 것" 이라고 할 수 있다.

2.2 멀티미디어를 지향하는 컴퓨터 플랫폼
(1) 컴퓨터 플랫폼
 - 컴퓨터 플랫폼 : 기본 하드웨어, OS, GUI 그리고 응용 소프트웨어를 동작시키기 위해 필요한 부가 하드웨어나 유틸리티 소프트웨어 등을 통칭한다.

멀티미디어 대응 컴퓨터 플랫폼의 기능은 다음과 같이 정리할 수 있다.
① GUI에 의한 객체조작환경의 제공
② 오디오, 비디오(AV) 신호의 입출력
③ 오디오, 비디오 신호의 소프트웨어의 의한 압축신장
④ 오디오, 비디오 신호의 압축신장전용 하드웨어와의 인터페이스
⑤ 오디오, 비디오, 문서 등 멀티미디어 정보의 편집
⑥ 오디오, 비디오 등 멀티미디어 정보의 상이한 포맷간의 상호변환
⑦ 음성 인식
⑧ 문서 읽어들이기

(2) Windows/인텔계 CPU에 의한 플랫폼

 하드웨어 플랫폼으로서의 멀티미디어 PC
 - 이미 멀티미디어를 지향하는 PC로 컴퓨터는 586이 나오기 시작한 시점의 이야기이다.
 - 현재의 개인용 PC는 멀티미디어 기기로서 충실함을 보여준다.

 소프트웨어 플랫폼으로서의 Window 3.1
 - 이 책이 나온 시점이 얼마나 오래 되었는가를 여실히 보여준다. -_-;;
 - 현재 XP는 충실히 OS로서의 역활을 해 주고 있고, Vista는 운영체제가 무겁지만, 멀티미디어 기능은 강력하다. 그리고 Window 7은 64비트 프로세서를 위한 운영체제로서 강력한 기능을 보여 줄 것이라 생각한다.

(3) Macintosh에 의한 플랫폼
 - 맥은 1984년 발매 당시부터 일찌감치 객체지향의 윈도우즈 조작환경을 채용

 - 멀티미디어에 대응하는 시스템 소프트웨어 : QuickTime, Sound Manager, MIDI(Musical Instrument Digital Interface) Manager의 세가지를 들 수 있다.
 QuickTime은 동영상이나 음악, 자막을 재생 시킬 수 있는 소프트 웨어이다.
 Sound Manager은 내장된 사운드 칩을 통해 입출력되는 음향 신호의 API를 제공하는 것
 MIDI Manager은 미디 악기 제어용 소프트웨어인데 호평을 받고 있다. (mp3나 씁시다)

(4) 이후에는 MPEG-1이상의 압축기술이 나올 듯
 - MPEG에 대해서 글 아래에 정리해 놓았다.

2.3 멀티미디어 환경에 요구되는 컴퓨터의 성능
(1) 멀티미디어 PC의 조건
- 멀티미디어 PC에 필요한 처리항목
① GUI에 의한 휴먼 인터페이스
② 그래픽스
③ 동영상의 압축·신장
④ 음성의 압축·신장
⑤ 정지화의 압축·신장
⑥ 문자·음성·영상의 인식

* 압축과 신장은,  Compression과 Expanding을 말하는 것으로써,
  ㅇ 입력측의 약한 신호에는 큰 이득을 주고 강한 신호에는 약한 이득을 주어 전체적으로
      양자화 잡음을 감소시키는 비선형 양자화 방법을 말한다.
     - 즉, 압신은 낮은 레벨의 음성신호가 전송될 때나, 무통화시 발생하는 양자화잡음
       을 감소시키는데에 유용한 방법이다.
  ㅇ 주로 압축은 송신측, 신장은 수신측에서 한다.

(2) 필요한 연산량과 그 실현 방법
 음성신호의 압축·신장의 경우
 - 음성신호의 압축 신장의 경우 20~80MOPS(Million Operations Per Second) 정도의 처리(연산)능력이 필요한다. 이는 통상의 CPU로는 과중한 부하이다. MOPS와 MIPS는 거의 동일하지만 같지는 않다.(-_-;; CPU 성능표를 첨부해 놓았다. 현재는 문제가 되지 않을 정도의 미미한 연산량이라고 할수 있을 것이다.)

 정지화의 압축, 신장의 경우
 - 정지화의 압축 신장과 관련해서는 보통 해상도와 한 프레임을 처리하는데 필요한 초수로 그 요구성능을 말할 수 있는데 JPEG을 전제로 704X480화소에 대해 0.5초의 처리시간을 허용한다고 가정하면 440MOPS가 요구되는데, 이는 CPU가 연산하기에는 다소 큰 값이다.(충분하다 못해 넘친다... 넘어가자)

 동화의 압축 신장
 - 동화의 압축 신장은 통신용은 양방향 다 필요하지만, 저장 미디어에서의 재생시에는 신장만 필요로 한다.

 필요한 CPU 처리능력
 - 현재 나와 있는 것등 중 최고속인 DEC사의 Alpha칩은 약 300MIPS..........

80686

Pentium II

300.0 MHz

*300.00 MIPS

May 7, 1997

7.5 million

0.35 micron

32 bit

 97년도 시절의 이야기이다... 더이상 이야기를 하지말자..
 컴퓨터의 스펙은 이미 충분하다 못해 다 사용도 못하고 있다.


▶ PS - MPEG이란? (출처 : http://ko.wikipedia.org/wiki/MPEG)

MPEG(엠펙)는 영문 Moving Picture Experts Group의 약자이며, 한국어로는 보통 동화상 전문가 그룹으로 부른다. 국제표준화단체로서의 공식 명칭은 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11이다.

MPEG은 ISO 및 IEC 산하에서 비디오와 오디오 등 멀티미디어의 표준의 개발을 담당하는 소규모의 그룹이다. 1988년 캐나다의 오타와에서 첫 모임을 갖은 이래, 현재는 350여명의 다양한 산업계와 학계의 전문가들이 참여하고 있다. 일반적으로 연간 4회의 표준화 총회를 가지며, ITU 산하의 비디오 압축 표준화 단체인 VCEG과 함께 Joint Video Team (JVT) 를 구성해 H.264/AVC 표준을 공동 제정하고 있다. (이 표준은 이 공동 표준화를 통해 개발되어 ISO와 ITU 양 측 모두에서 공히 표준으로 인정된다.)

MPEG은 다음과 같은 압축 포맷과 부가 표준을 만들었다.

• MPEG-1: 최초의 비디오와 오디오 표준. 비디오 CD의 표준으로 쓰였으며, MP3 오디오 압축 포맷이 여기에 포함된다.
• MPEG-2: 텔레비전 방송을 위한 표준. 디지털 위성 방송, 디지털 유선 방송, 고화질 TV 방송, DVD 비디오 등의 컴퓨터 멀티미디어 서비스에 쓰인다.
• MPEG-3: 원래 HDTV 방송을 위해 고안되었으나, MPEG-2 표준에 내용이 합쳐져 중지된다.
• MPEG-4: MPEG-2를 확장하여 영상/음성 "객체", 3D 콘텐츠, 저속 비트율 인코딩, 디지털 재산권 관리 지원등을 포함한다. 멀티미디어 통신에서의 이용을 위해 만들어 지고 있으며 영상압축기술 인터넷과 이동 통신 환경에서 사용되고 있다. 흔히 이야기하는 MPEG-4 동영상 표준은 MPEG-4 Part 2 Visual에 해당하며, 흔히 H.264라 부르는 코덱이 MPEG-4의 Part 10 Advanced Video Coding으로 정의되어 있다. 또한, 3차원 모델을 압축하기 위한 3차원 메쉬 부호화 (3D Mesh Coding]] 또한 지원한다.
• MPEG-7: 멀티미디어 콘텐츠를 기술하기 위한 형식적 시스템. 이 표준은 검색 사이트에서 키워드로 동영상을 검색하는 등 다양한 종류의 멀티미디어 정보 검색에 사용할 수 있다.
• MPEG-21: MPEG 은 이 미래의 표준을 멀티미디어 프레임워크라고 표현한다.

MPEG은 MPEG-21 이후 빈번히 창안되는 새로운 표준 기술들을 각 분류별로 통합하고자, 아래와 같은 기술 분류별 표준을 창안하여 현재 기술 표준화에 적용하고 있다.

• MPEG-A: 멀티미디어 어플리케이션 포맷 (MAF) 을 위한 표준이다.
• MPEG-B: 시스템 표준 분류를 위한 MPEG 표준이다.
• MPEG-C: 비디오 표준 분류를 위한 MPEG 표준이다.
• MPEG-D: 오디오 표준 분류를 위한 MPEG 표준이다. (사실상 MPEG 서라운드 (MPEG Surround) 표준에 해당한다.)
• MPEG-E: 멀티미디어 미들웨어를 위한 표준이다.

▶ 각 CPU에 대한 MIPS표 (06년도 정리판)

Family	Trade Name(Code Name for Future Chips)	Clock Frequency in MegaHertz**	Millions of Instructions per Second (MIPS)	Date of Introduction	Number of Transistors	Design Rule (Pixel Size)	Address Bus Bits
80986	Projected Roadmap	24,000.0 MHz	+125,000. MIPS	2007	1 billion	0.045 micron	64 bit
80886	(Northwood)	3,000.0 MHz	(주)	2003	(주)	0.13 micron	64 bit
80886	(Madison)	(주)	(주)	2003	(주)	0.13 micron	64 bit
80886	(Deerfield)***	(주)	(주)	2002Q2	(주)	0.13 micron	64 bit
80786	Itanium(Merced)	800.0 MHz	+2,500.00 MIPS	May 29, 2001	30 / 300 M	0.18 micron	64 bit
80686	Pentium 4	1,500.0 MHz	*1,500.00 MIPS	November 20, 2000	42 million	0.18 micron	32 bit
80686	Pentium III	1,000.0 MHz	*1,000.00 MIPS	March 1, 2000	28.1 million	0.18 micron	32 bit
80686	P III Xeon	733.0 MHz	*733.00 MIPS	October 25, 1999	28.1 million	0.18 micron	32 bit
80686	Mobile P II	400.0 MHz	*400.00 MIPS	June 14, 1999	27.4 million	0.18 micron	32 bit
80686	P III Xeon	550.0 MHz	*550.00 MIPS	March 17, 1999	9.5 million	0.25 micron	32 bit
80686	Pentium III	500.0 MHz	*500.00 MIPS	February 26, 1999	9.5 million	0.25 micron	32 bit
80686	P II Xeon	400.0 MHz	*400.00 MIPS	June 29, 1998	7.5 million	0.25 micron	32 bit
80686	Pentium II	333.0 MHz	*333.00 MIPS	January 26, 1998	7.5 million	0.25 micron	32 bit
80686	Pentium II	300.0 MHz	*300.00 MIPS	May 7, 1997	7.5 million	0.35 micron	32 bit
80586	Pentium Pro	200.0 MHz	*200.00 MIPS	November 1, 1995	5.5 million	0.35 micron	32 bit
80586	Pentium	133.0 MHz	*133.00 MIPS	June 1995	3.3 million	0.35 micron	32 bit
80586	Pentium	90.0 MHz	*90.00 MIPS	March 7, 1994	3.2 million	0.60 micron	32 bit
80586	Pentium	60.0 MHz	*60.00 MIPS	March 22, 1993	3.1 million	0.80 micron	32 bit
80486	80486 DX2	50.0 MHz	*50.00 MIPS	March 3, 1992	1.2 million	0.80 micron	32 bit
80486	486 DX	25.0 MHz	20.00 MIPS	April 10, 1989	1.2 million	1.00 micron	32 bit
80386	386 DX	16.0 MHz	5.00 MIPS	October 17, 1985	275,000	1.50 micron	16 bit
80286	80286	6.0 MHz	0.90 MIPS	February 1982	134,000	1.50 micron	16 bit
8086	8086	5.0 MHz	0.33 MIPS	June 8, 1978	29,000	3.00 micron	16 bit
8080	8080	2.0 MHz	0.64 MIPS	April 1974	6,000	6.00 micron	8 bit
8008	8008	.2 MHz	0.06 MIPS	April 1972	3,500	10.00 micron	8 bit
4004	4004	.1 MHz	0.06 MIPS	November 15, 1971	2,300	10.00 micron	4 bit
* 대체로 processor clock cycle 당 1 명령어 연산이 이루어짐 // + /Itanium 이후로, 한 칩당 여러개의 부동 소수점 연산기를 내장함 ** 1 KHz (KiloHertz) = 1 thousand cycles per second; 1 MegaHertz = 1 thousand KiloHertz; 100 KHz = .1 MHz, 1 GHz (GigaHertz) = 1 billion cycles per second; 1 GigaHertz = 1 thousand MegaHertz (주) Pentium 4 의 이전 코드명은 Willamette 임 *** Deerfield 은 Madison 의 저가버전임 참고) http://www.ee.ic.ac.uk/pcheung/teaching/ee4_asic/notes/Moore's%20Law.pdf