이 코덱은 브로드캐스터에게 유용한 기능을 제공합니다.
By Jean-Baptiste Lorent and François Macé - April 2010
오늘날 방송사는 대화형 비디오 전송 및 워크플로우를 위한 최고의 이미지 품질, 유연한 전송 형식, 상호 운용성 및 표준화된 프로파일을 찾고 있습니다. 또한 전세계적으로 생성된 비디오 필름을 눈에 띄게 보존하고 수익을 창출하기 위해 공통의 고급 형식에 관심을 갖고 있습니다. 이것은 컨트리뷰션 체인에서 JPEG 2000 압축을 빠르게 채택한 이유입니다. 표준화된 브로드 캐스트 프로파일은 2010 년에, 현재 업계 요구 (JPEG 2000 part 1 개정 3 - 브로드 캐스트 애플리케이션 프로파일 — ISO/IEC 15444-1:2004/Amd3)에 맞게 채택되어 이 웨이블릿 기반 코덱의 벤치 마크 위치를 보장합니다.
이와 동시에 이러한 방송 프로필은 메자닌 형식을 보관 및 생성하기 위한 압축 표준에 대한 업계의 요구를 충족시켜 다양한 미디어 배포 채널로 트랜스코딩할 수 있습니다. JPEG 2000 프로파일을 기반으로 하는 SMPTE에 의한 IMF (Interoperable Master Format)의 지속적인 표준화 프로세스는 완전한 채택을 가져옵니다.
미국 의회 도서관, 프랑스 국립 문화원 (INA) 및 몇몇 할리우드 스튜디오는 한 세기의 시청각 컨텐츠의 장기 보존을 위해 이 코덱을 선택했습니다.
JPEG 2000은 다른 비디오 코덱과 다릅니다. MPEG 및 기타 DCT 기반 코덱은 압축 효율을 최적화하여 대역폭이 제한된 파이프를 통해 시청자에게 비디오를 제공하도록 설계되었습니다. 웨이블릿 변환 알고리즘을 갖춘 JPEG 2000은 이미지 압축 효율 뿐만 아니라 이미지 처리 체인 전체에 걸쳐 사용자에게 더 나은 제어 및 유연성을 제공하는 기능을 제공합니다. 이 코덱은 다른 압축 방법으로는 사용할 수 없는 고유한 기능을 제공합니다.
주목받는 JPEG 2000
JPEG 2000은 이산 웨이블릿 변환 (DWT)을 기반으로 스칼라 양자화, 컨텍스트 모델링, 산술 코딩 및 후-압축 속도 할당을 사용합니다. JPEG 2000은 각 서브 밴드에서 블록 레벨에 대한 랜덤 액세스 (i.e. 최소 디코딩 포함)를 제공하므로 전체적으로 디코딩할 필요없이 이미지의 부분 영역, 저해상도 또는 저화질 이미지 버전을 디코딩할 수 있습니다.
JPEG 2000은 하나의 통합 알고리즘에서, 손실과 무손실 압축, 프로그레시브 및 구문 분석 가능한 코드 스트림, 오류 복원력, 관심 영역 (ROI), 임의 액세스 및 기타 기능들을 제공하는 진정한 기능 개선 코덱입니다. (그림 1 참조)
비디오 애플리케이션에서 JPEG 2000은 인트라 프레임 코덱으로 사용되므로, 비디오의 각 프레임이 단일 단위로 처리되는 제작 워크플로우와 거의 일치합니다. 할리우드에서는 프레임 단위로 압축하는 기능으로 인해 이 기술이 디지털 중간 코딩에 널리 사용되었습니다. 압축의 목적이 에센스의 분배이고 추가 편집이 예상되지 않는 경우에는, 일반적으로 long-GOP MPEG이 선호됩니다.
브로드캐스트 프로세스
JPEG 2000은 ingest, 트랜스코딩, 캡션, 품질 관리 또는 오디오 트랙 관리를 포함한 방송 프로세스에 중요한 기능들을 제공합니다. 그것의 고유한 속성은 고품질 중간 마스터를 만들기 위한 코덱을 완벽하게 검증합니다.
포스트-프로덕션 워크플로우는 여러번의 인코딩/디코딩 사이클로 구성됩니다. JPEG 2000은 이 프로세스 전체에서 최고 품질을 유지하며 블로킹 아티팩트를 생성하지 않습니다. 또한 이 기술은 8, 10, 12 비트 이상의 모든 common bit depths를 지원합니다.
JPEG 2000을 사용하면 이미지를 다양한 애플리케이션들을 위해 손실없이, 또는 시각적으로, 수학적으로 손실없이 압축 할 수 있습니다. (그림 2 참조) 다양한 애플리케이션들에서 손실없이 압축되고, 시각적 또는 수학적으로 손실없는 모드로 압축됩니다. 또한 그것의 확장성 덕분에 "한 번 작성, 여러 번 사용" 접근 방식을 통해 광범위한 사용자 플랫폼에 서비스를 제공할 수 있습니다.
이 기술은 또한 향상된 편집 기능을 제공합니다. 최고 비트 전송률에서도 특별한 유연성으로, 제한된 수의 전체 비트 레이트 실시간 비디오 트랙을 제공하여 노트북 및 워크 스테이션 편집 시스템에서 매우 편리하게 사용할 수 있습니다. 또한 컴퓨팅 하드웨어를 개선하면 실시간 레이어 수를 늘릴 수 있습니다.
JPEG 2000은 인트라 프레임 코덱이므로 여러 프레임으로 오류가 전파되는 것을 방지하고 편집 또는 기타 목적으로 비디오 신호를 언제든지 쉽게 잘라낼 수 있습니다.
간편한 트랜스 코딩은 전체 워크플로우의 중간에서 작업할 때, 그리고 트랜스코딩을 통해 큰 이점을 얻는 고급 애플리케이션에 꼭 필요합니다. JPEG 2000은 비트 전송률이 어느 정도 확보될 때 깨끗하고 빠른 작동을 보장합니다. 프로페셔널 시청자들은 100Mb/s로 트랜스코딩된 1080p JPEG 2000 파일을 원본 2K 영상과 "시각적으로 동일"하다고 판단합니다. 또한 웨이블릿 기반 JPEG 2000 압축은 최종 (보통 DCT 기반) 브로드 캐스트 형식을 방해하지 않습니다.
마지막으로 여러 표준에서 JPEG 2000 비디오 스트림을 MXF 또는 MPEG-2 TS와 같이 널리 채택 된 여러 컨테이너에 캡슐화하는 방법을 자세히 설명합니다.
프로페셔널 무선 비디오 전송
무선 전송은 종종 방송의 견고성을 향상시키는데 어려움을 겪습니다. 압축되지 않은 HD 무선 전송은 종종 1080p60 (3Gb/s)을 무선으로 전송하더라도, 필요한 FEC 및 암호화를 데이터 스트림에 추가하는데 매우 어려울 수 있습니다. 이 때, 시장에서 사용 가능한 모든 압축 알고리즘 중에서 JPEG2000은 다음과 같은 이유로 최고의 경쟁자 중 하나로 간주됩니다. JPEG 2000은 본질적으로 MPEG 코덱보다 오류 복원력이 뛰어납니다. 코드 스트림은 가장 중요한 데이터 (가장 낮은 주파수의 데이터에는 가장 시각적으로 중요한 정보가 포함되어 있음)가 앞쪽에 위치하고, 계속해서 더 높은 주파수의 덜 중요한 데이터는 뒤에 배치 할 수 있도록 구성할 수 있습니다. 적절한 FEC 기술을 사용하면 오류가 포함되기는 하지만, 이미지 품질에 훨씬 덜 영향을 주는 높은 주파수 대역의 데이터보다, 더 낮은 주파수 대역 데이터를 더 중점적으로 보호 할 수 있습니다. 또한, 컨트리뷰션 영역에서와 마찬가지로 JPEG 2000의 작은 대기 시간의 이점은 긴 GOP 코딩 기반의 MPEG 시스템을 사용하는 무선 시스템에서는 실제 사용될 수 없습니다.
장기 보존
방송사와 비디오 기록 보관소는 디스크에 장기적인 디지털 보존 방법을 찾고 있습니다. 대부분의 경우 소스 자료는 디지털이 아니라 스캔해야 하는 필름 또는 고품질 아날로그 비디오 테이프입니다. 따라서 대상 디지털 형식을 먼저 선택해야합니다.
주요 요구 사항에는 종종 압축되지 않은 비디오의 스토리지 비용을 줄이면서 손실이나 손상으로부터 무한한 보호를 유지하는 것이 포함됩니다. 또한, 이 형식으로 디지털화된 컨텐츠가 작성되도록 하는 것이 바람직하며, 이는 다시 유연성과 워크플로우를 제공하고 보안을 제공합니다. 이러한 이유로 여러 연구 및 사용자 보고서에 따르면 JPEG 2000은 시청각 보관용 코덱이라고 주장합니다.
JPEG 2000을 시청각 보관용 코덱으로 선택하는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다 :
• JPEG 2000 표준은 두 가지 다른 웨이블릿 필터와 함께 사용할 수 있습니다 : 비가역적인 9/7 웨이블릿 필터와 완전히 가역적인 5/3 웨이블릿 필터. 5/3 웨이블릿 필터는 수학적으로 무손실 압축을 제공하여 평균 50 %의 스토리지 요구량을 줄이면서도 정확한 원본 이미지 정보를 복구할 수 있습니다. 9/7 웨이블릿 필터는 약간의 손실 또는 시각적 손실없는 모드로 인코딩할 수 있습니다.
• 다중 품질 계층인 프록시 추출을 허용하는 확장성은 클라이언트 탐색 및 검색 또는 트랜스코딩 및 스트리밍을 용이하게 하는데 큰 관심사입니다.
• JPEG 2000은 모든 해상도, 색상 깊이, 구성 요소 수 및 프레임 속도를 지원하는 개방형 표준입니다.
• JPEG 2000은 라이센스 및 로열티 무료입니다.
미래
몇몇 발의자들은 HD를 넘는 산업표준을 추진하고 있습니다 : 8K 및 UHDTV로 알려진 NHK 슈퍼 하이 비전, 제임스 카메론 (James Cameron)과 피터 잭슨 (Peter Jackson)에 의해 제작되는 최대 프레임 속도 (최대 120fps)를 지원하는 영화들, 16 비트 색상 심도 및 현재 4K 기술을 제공하는 수많은 제조업체.
효율적인 코덱은 업계에서 크게 필요합니다. JPEG 2000은 전력 소비가 적고 하드웨어 구현에서 더 작은 공간을 소비하며 일반적으로 다른 코덱보다 뛰어난 확장성, 유연성 및 시각적 고품질을 제공하는 개방형 표준이므로 이 코덱의 미래는 매우 밝습니다. 점점 더 많은 제조업체, 방송사 및 제작자가 JPEG 2000 구현을 사용하여 오늘날의 산업에 적용하고 있습니다.
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차세대 기술 발견: JPEG XS. JPEG에서 표준화되고 intoPIX에서 공동 제작한 JPEG XS는 JPEG 2000의 모든 이점을 제공하며 대기 시간이 짧고 복잡도가 낮으며 속도가 더 빠릅니다. LAN, WAN 및 클라우드를 통해 프리미엄 라이브 IP 프로덕션을 가능하게 합니다.
intoPIX JPEG 2000 인코더 및 디코더 FPGA IP-코어는 Embrionix SFP(현재는 Riedel의 일부)에 성공적으로 통합되었습니다.
