MPEG

MPEG;Moving Picture Experts Group

ISO/IEC JTC 1 산하에서 동영상·오디오의 압축 부호화와 멀티미디어 전송·기술(記述) 표준을 만드는 전문가 그룹, 또는 그 그룹이 만든 표준 계열

1988년 결성되었다. 정지 영상은 JPEG, 동영상은 MPEG 가 맡는다
동영상 압축 표준 중 상당수는 ITU-T 와 공동으로 만들어 이름이 둘이다(MPEG-4 AVC = H.264, HEVC = H.265, VVC = H.266)

주요 표준

표준	연도	내용	주 용도
MPEG-1	1993	약 1.5Mbps 급 동영상·오디오 압축. 오디오 Layer 3 이 MP3 이다	비디오 CD, MP3
MPEG-2	1995	방송 화질 압축, 비월 주사 지원, 전송 스트림(TS) 정의	DVD, 디지털 TV 방송
MPEG-4	1999~	객체 기반 부호화, 저비트율·고효율. Part 10 이 AVC(H.264)	인터넷 동영상, 모바일
MPEG-7	2002	압축이 아니라 멀티미디어 내용을 기술하는 메타데이터 표준(색·질감·모양·움직임 기술자)	내용 기반 검색
MPEG-21	2001~	멀티미디어 프레임워크	콘텐츠 유통·권리 관리
MPEG-H	2013~	HEVC(H.265) 영상, 3D 오디오	UHD 방송
MPEG-DASH	2012	HTTP 기반 적응형 스트리밍	인터넷 스트리밍
MPEG-I	2020~	VVC(H.266), 몰입형 미디어	8K, 360도 영상

MPEG21: 디지털 멀티미디어의 콘텐츠 생성, 거래, 전달, 관리, 소비하는 과정에 있어서 광범위한 네트워크 및 터미널을 통하는 여러 계층의 멀티미디어 자원을 투명하고 상호 호환할 수 있도록 사용하기 위한 멀티미디어 프레임워크 표준 규격을 뜻함.

동영상 압축 기법

MPEG 동영상 압축은 영상 안의 중복을 없애는 것이다. 한 장의 프레임 안에서 이웃 화소가 비슷한 공간적 중복과, 연속된 프레임이 서로 비슷한 시간적 중복을 각각 다른 기법으로 줄이고, 마지막에 남은 값의 통계적 중복을 엔트로피 부호화로 줄인다. 압축 기법 전반은 비디오 압축 문서에서 자세히 다룬다.

공간적 측면(프레임 내 압축)

Intra-frame 압축. JPEG 과 같은 원리이며 I 프레임을 만들 때 쓴다.

색 공간 변환·색차 서브샘플링: RGB 를 휘도(Y)와 색차(Cb, Cr)로 바꾸고, 사람 눈이 둔감한 색차를 4:2:0 으로 줄인다
블록 분할: 매크로블록(16×16)과 8×8 블록으로 나눈다(HEVC 는 최대 64×64 의 CTU)
DCT(이산 코사인 변환): 블록을 주파수 성분으로 바꾼다. 에너지가 저주파 계수 몇 개에 몰린다
양자화: 사람 눈이 둔감한 고주파 계수를 크게 나눠 0 으로 만든다. 손실이 생기는 유일한 단계이며 압축률과 화질을 결정한다
지그재그 스캔·런 렝스 부호화: 계수를 저주파부터 읽어 연속된 0 을 짧게 표현한다
엔트로피 부호화: 자주 나오는 값에 짧은 부호를 준다(허프만·가변 길이 부호, H.264 이후 CAVLC·CABAC)

H.264 이후에는 이웃 블록의 화소로 현재 블록을 예측하고 차이만 부호화하는 화면 내 예측(Intra Prediction)이 추가되었다

시간적 측면(프레임 간 압축)

Inter-frame 압축. 앞뒤 프레임을 참조해 달라진 부분만 보낸다.

움직임 추정(Motion Estimation): 현재 블록과 가장 비슷한 블록을 참조 프레임의 탐색 범위에서 찾고(블록 정합), 그 변위를 움직임 벡터로 구한다
움직임 보상(Motion Compensation): 움직임 벡터로 참조 프레임에서 예측 블록을 만든다
잔차 부호화: 실제 블록과 예측 블록의 차이(잔차)만 DCT·양자화·엔트로피 부호화한다

프레임 유형

프레임	참조	특징
I(Intra)	참조 없음	혼자 복원 가능. 임의 접근·오류 복구 지점. 크기가 가장 크다
P(Predictive)	앞의 I·P 프레임	순방향 예측. I 보다 작다
B(Bidirectional)	앞뒤 I·P 프레임	양방향 예측. 가장 작지만 부호화 순서를 바꿔야 해 지연이 생긴다

GOP(Group of Pictures): I 프레임에서 다음 I 프레임 전까지의 묶음(예: IBBPBBP…). GOP 가 길면 압축률이 높고, 짧으면 탐색·오류 복구가 빠르다

공간적·시간적 압축 비교

구분	공간적 압축	시간적 압축
제거 대상	한 프레임 안의 화소 간 중복	연속 프레임 간 중복
핵심 기법	DCT, 양자화, 지그재그 스캔, 엔트로피 부호화, 화면 내 예측	움직임 추정·보상, 잔차 부호화
적용 프레임	I 프레임(그리고 P·B 의 잔차)	P·B 프레임
압축 효과	상대적으로 작다	크다(움직임이 적을수록 커진다)
계산량	적다	많다(움직임 추정이 부호화 계산량의 대부분)

같이 보기