비디오 압축과 관련하여 2008년 1월달에 "화상회의용 영상 압축(2008/01/11 - [Telepresence] - 화상회의용 영상 압축)이라는 글을 포스팅하였습니다. 포스팅을 처음하던 시기에 쓰던 글이라 내용이 너무 어려워 제가 읽어도 복잡합니다. -,-:? 하지만, 이글을 이해하기 위해서는 "화상회의용 영상 압축" 글을 읽어보시는 것이 좋습니다.

이글은 H.261에서 H.264까지 간단하게 살펴본 후에 본격적으로 H.265에 대한 이야기를 하겠습니다. 과거를 알아야 미래를 볼 수 있습니다. 


다시금 영상 압축 코덱을 이해하자
영상 압축 코덱에 대해서는 따로 설명하였으므로, 여기에서는 간략하게 큰 줄기만을 살펴보기 위해 아래 표를 이용하겠습니다. 저는 개발자가 아니라서 자세한 것은 알지 못하므로 위키백과과 인터넷 검색 내용을 바탕으로 정리하였습니다.  


위의 표는 H.261에서 H.265까지의 표준을 담은 표입니다. 대부분의 영상 압축 코덱은  ITU-T의 비디오 코딩 전문가 그룹(VCEG, Video Coding Experts Group)과 ISO/IEC의 동영상 전문가 그룹 (MPEG, Moving Picture Experts Group)이 공동으로   Joint Video Team을 구성하여 표준화를 진행하였습니다. 이를 각 그룹의 명명 방식을 채택하여 구분합니다. 



H.261 또는 MPEG-1
H.261은 1988년에 발표되었으며, ISDN의 기본 속도인 64Kbps 회선을 최대 30개까지 이용하여 화상회의를 할 수 있도록 설계되어 40Kbps ~ 2Mbps까지의 영상비트율을 제공하였습니다. 지원 해상도는 QCIF (176*144)를 기본으로 CIF (352*288)을 선택적으로 지원합니다. H.261은 기본적으로 선명한 영상보다는 끊기지 않는 영상을 보내는 데 초점이 맞추어진 기술입니다. MPEG-1은 이 기술을 CD와 같은 저장매체에 1.5Mbps의 영상비트율로 압축하기 위한 기술로 개발되었습니다. 


H.262 또는 MPEG-2
H.262는 1996년에 표준화 되었으며,  3Mbps 이상의 영상 비트율로 고품질의 영상을 전송할 수 있는 기술로 HDTV, 위성방송, DVD, VoD 등까지 광범위한 용도로 사용됩니다.  H.262는 인터넷 기반의 영상 통신을 위해 만들어진 압축 코덱은 아니지만, 고선명 고화질 영상을 제공하여 영상 압축의 큰 획을 그였습니다. H.262는 개발 과정에서 H.263에 포함하려고 했던 많은 기술들이 포함되었습니다. 


H.263 또는 MPEG-4 Part 2
H.263은 1996년에 발표되었으며, 화상 회의와 화상 전화를 위한 영상 압축 표준입니다. H.261에 비해 절반의 대역폭으로 똑깥은 화질을 얻을 수 있어 널리 사용되었습니다. 
H.263은 영상 통신을 목적으로 설계되었고, 일반 전화선을 이용한 모뎀 통신인 V.34 28.8kbps의 모뎀에서도 통신이 가능하도록 하였습니다.  최초 버전은 H.263으로 명명하였으며, H.263 version 2는 H.263+, H.263 version 3는 H.263 ++로 표시됩니다.  H.263은 최초에 Annex A ~ H 까지 정의하였고, H.263+는 7개의 Annex가 추가되었으며, H.263++는 4개의 Annex가 추가되었습니다. 



H.264 또는 MPEG-4 Part 10
H.264는  2003년 5월 발표되었으며, 매우 높은 데이터 압축률을 이용한 영상 코덱 표준입니다. ITU-T에서는 H.264라 명명하였고, ISO/IEC는 MPEG-4 Part 10이라 명명하였으며, 일반 명칭은 AVC (Advanced Video Coding) 라고 합니다. 

H.264는 영상 코딩 기술을 사용 환경에 맞게 특정 기술들만을 사용하도록 설정한 프로파일을 이용합니다. 최초 표준에는 Baseline, Main, Extended 프로파일이 있으며, 추후에 확장되면서 High 프로파일이 추가되었으며, 세부적으로는 약 21개 이상의 프로파일이 존재합니다.  

  • Baseline Profile 
    최초 표준에 포함되었으며, 모바일 방송과 같은 저전력, 저 해상도에 적합한 기술들로 이루어진 프로파일
  • Main Profile 
    압축률을 최대한 높이기 위한 기술들로 이루어진 프로파일
  • Extended Profile
    스트리밍 환경에 적합한 기술들로 이루어진 프로파일
  • High Profile
    High Profile은 확장 표준안이며, 세부적으로 다양한 프로파일이 존재합니다.  High Profile은 고선명 영상을 얻을 수 있게하고, 높은 해상도와 색상 정보를 포함하면서도 낮은 대역폭을 요구하는 것이 특징입니다. 

H.264는 라이센스가 있는 것이 단점이지만, 현재 가장 많이 사용되는 영상 압축 규격으로 다음과 같은 장점이 있습니다. 

  • H.263++와 비교했을 때 50% 이상의 압축률 향상 
  • 고품질 영상 제공
  • 에러 복원 기능 강화
  • 다양한 네트워크의 환경에 적용할 수 있는 이식성 향상

H.264는 High Profile및 SVC (Scalable Video Coding)까지 확장되었지만, 최근 1080p@60fps를 지원하는 제품 및 올해 부터 출시 예정인 1440p@30fps 제품들을 지원하기에는 압축률이 떨어지고, 요구 대역폭이 많다는 단점이 있습니다. 특히 몰입형 텔레프레즌스의 경우 3개 이상의 화면을 동시에 사용하면서 요구 대역폭은기하급수적으로  증가하였습니다. 이는 2004년 부터 시작된 H.265의 표준화를 앞당기는 계기가 되었습니다. 


H.265, 이제 새로운 영상 압축 표준이 온다
H.265 표준은 이미 2004년 초부터 연구가 시작되었으며, 2012년 올 해 10월 시스코에 의해 최초 시연되었습니다. 2013년 내년 초에 표준화를 목표로하고 있는 표준입니다. 

H.264를 AVC (Advanced Video Coding)이라고 하듯이 H.265는 HEVC (High Efficiency Video Coding)이라고 하며,  ISO/IEC 에서는 MPEG-H Part 2라고 명명합니다. H.265의 가장 큰 특징은 영상 품질 개선과 H.264애 비해 두 배이상의 압출률, 그리고 높은 해상도 지원입니다. 해상도는 내년부터 시장에 등장할 Ultra HD (1440p) 해상도 및 최대 7680*4320 해상도까지를 지원합니다.

H.265의 Main Profile은 H.264 High Profile과 동일한 영상 품질을 유지하면서  요구 대역폭은 약 50%까지 낮출 것입니다. 하지만, 영상 엔코딩은 약 5배, 영상 디코딩은 약 2배 이상의 복잡도가 증가하여 고사양의 하드웨어 스펙이 요구됩니다. 아래 그림은 영상 압축률이 증가할수록 엔코딩의 복잡도 증가를 그래프로 표시한 것입니다. 

아래는 유트브 동영상으로 시스코가 H.264와 H.265를 비교하여 시연한 것입니다. H.265의 개발 목표는 50%까지의 낮은 대역폭와 H.264와 동일한 영상 품질입니다. 아래 동영상에서 720p HD급 영상을 전송하는 것으로 영상 품질의 차이를 거의 느끼지 못할 것입니다. 하지만, H.265의 영상은 500kbps 정도의 대역폭을 소모합니다. 일반적으로 H.264는 1Mbps정도의 대역폭을 요구합니다. 




언제쯤 H.265가 상용화될 것인가?
 H.265가 예상대로 2013년 상반기에 표준화가 완료된다고 가정하더라도 좀 더 시간이 필요할 것입니다. 예측을 위해서는 아래 표를 이해할 필요가 있습니다. 녹색선은 H.265를 지원하는 하드웨어의 가격을 나타낸 것이며, 파란선은 H.265 지원 단말과 대역폭 절감 비용을 나타낸 것이며, 빨간선은 실제 H.265를 이용하는 영상회의 통화수입니다. 아래 표에서 시장에서 고객들이 H.265 단말을 주저없이 구매하게 되는 최적의 시기는 파란선과 녹색선이 만나는 2015년 경이 될 것으로 예상합니다. 


현재 H.265를 지원하는 단말을 이용해 영상회의를 하고자 하여도 아직은 표준이 되지 않았고, 물리적인 시간도 더 필요합니다. 

  • 새로운 하드웨어 필요
    5배 이상의 엔코딩의 복잡도 증가로 인하여 단순히 소프트웨어 업그레이드만으로 지원할 수는 없습니다. 따라서, 이를 처리할 수 있는 새로운 칩의 설계가 필요합니다. 

  • 효과적인 H.265 지원을 위해 모든 영상 솔루션의 업그레이드가 필요
    단순히 영상회의 단말만의 출시가 아닌 다자간 회의 시스템, 소프트웨어기반의 영상회의 솔루션, 트랜스 코딩 등이 모두 지원되어야 합니다. 

  •  H.265 엔코딩 최적화
    H.264 가 최적화되는 데 수년이 걸렸으므로 H.265의 엔코딩 최적화에도 마찬가지 시간이 소요될 것입니다.


하지만, 2012년 말인 지난 해에 시스코는 세계 최초로 H.265를 시연하였고, H.265 표준화는 거의 마무리 단계에 있습니다. 또한, 영상회의 단말 제조업체는 기술 리더쉽을 확보하기 위해 경쟁하고 있으므로 생각보다 빨리 우리는 H.265 시대를 맞이할 것입니다. 


마치며
영상회의 기술은 나날이 발전하고 있습니다. H.265는 기존의 H.264에 비해 확연한 진보를 이룬 것은 분명하며, SVC 기술이 H.265에도 도입될 때에는 놀라운 성과를 거둘 것입니다. 현재 폴리콤. 시스코, 라이프사이즈와 같은 영상회의 업체에서 기술적인 차이가 적은 상황에서 H.265를 먼저 상용화하는 쪽이 기술적인 리더쉽을 확보할 것은 분명하므로, 누가 먼저 상용화하는 지를 보는 것도 2013년도 영상회의 업계의 관전 포인트입니다. 


2016년 5월 추가 사항 ---------------------------------------------------
단말 기준 : H.265 지원 상황
시스코는 SX80 코덱에 H.265를 적용하였으며, SX80을 탑재한 MX 700 및 MX 800 제품군에 도 H.265를 사용합니다. H.265 를 요구하는 기업은 꾸준히 증가하고 있으나 시스코 이외에는 아직 지원하지 않습니다. 

다자간회의 시스템 기준: H.265 지원 상황 
시스코는 다자간회의시스템인 MCU에도 적용을 하고자 노력하고 있습니다. 시스코는 H.265를 지원하는 아카노 서버를 인수하였으며, H.265 개발 로드맵을 가진 TP server 도 있지만, H.265를 지원하는 다자간회의 시스템의 정확한 방향은 모호합니다. 아직까지 상용 가능한 MCU는 시스코의 아카노가 가장 빠릅니다. 


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Posted by 라인하트

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  1. 페인터 2013.01.15 07:35  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    코덱들의 특성과 역사가 한 눈에 보기 쉽게 정리되어있네요^^
    덕분에 좋은것 많이 알아갑니다. 좋은글 감사합니다.(_ _)

  2. 오이라 2013.03.31 12:09  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    라인하트님.

    덕분에 코덱의 변천사를 한 눈에 보게 됐심니더. 넥스퍼트같은 싸이트가 없는 것 같아예. 고맙심니더.

    혹시, 비디오 컨퍼런싱 장비회사중에서, 현재 최고의 품질을 갖추고 있는 곳을 추천해 주실 수 없을까예? vidyo, avaya, lifesize, polycom

    • 라인하트 2013.04.01 14:35  댓글주소  수정/삭제

      구수한 사투리가 정겹습니다. 오이라님
      이런 질문을 하면 아무래도 제가 관여된 곳에 높은 점수를 주기 마련이라.. 쩝.. 영상회의 제품의 선두는 시스코와 폴리콤입니다.
      라이프사이즈나 비됴는 제품 라인업이 부족하고, 범용성이 떨어지는 단점이 있습니다. 어바이어는 라드비젼을 인수하였지만, 라드비젼 자체가 코덱시장에 뛰어든지 얼마되지 않습니다.

      최고의 품질을 원한다면, 폴리콤과 시스코에서 찾아야 합니다.
      둘 간의 기술적인 차이가 크지 않으며, 범용성이 뛰어나고 시장에서 검증된 제품군들입니다.

  3. 이럴수가 2013.04.02 00:56  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    .265가 올해쯤 나온다고 해서 좋아했는데
    상용화 까지는 2년을 더 기다려야 하다니 ㅠㅠ
    게다가 인코딩 속도는 5배 증가 ㅎㄷㄷ

    이글은 정말 한눈에 알아보기 쉽게 잘 정리되어 있네요
    보고 배워야 하나...

    • 라인하트 2013.04.02 10:00  댓글주소  수정/삭제

      하하 이번 MWC 2013에서 휴대폰용 H.265 칩셋이 공개되었으므로 올해 중반이나 말즈음 제품이 나오긴 할 것입니다. 그러나 상용버전의 H.265 영상회의 제품은 올해말이나 내년초가 되지 않을까 합니다. 가격이 저렴해지는 시기가 2015년 즈음이라는 것입니다.

  4. 오타? 2013.10.18 22:24  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    MPEG가 중간에 MPEC로 적혔네요~ㅎㅎ