[논문]스마트폰 재생환경을 고려한 동영상 편집 시스템

오준솔; 이현정; 박천수

스마트폰 재생환경을 고려한 동영상 편집 시스템
Video Editing System Considering Smart Phone Playback Environment 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.16 no.1, 2017년, pp.75 - 80

오준솔 (세종대학교 디지털콘텐츠학과) , 이현정 (세종대학교 디지털콘텐츠학과) , 박천수 (성균관대학교 컴퓨터교육과)

Abstract ▼ AI-Helper

Nowadays, smart phone is being popularly used for communication, entertainment, and information retrieval. While demands on video traffic over mobile networks increases sharply, the wireless link capacity is often limited to fully support the traffic demand. Therefore, the size of video data needs to be reduced to provide high quality video with limited capacity. To handle this issue, we propose a video editing system using the ffmpeg library. The proposed system can provide a high quality video with a relatively small data size, thereby facilitating the mobile streaming services and live-video games.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문은 이러한 점을 개선하여, 모바일 환경에서 화질저하를 최소화하며, 동영상 파일의 크기를 줄여주는 영상편집 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 사용자로부터 입력받은 동영상을 비디오프레임과 오디오프레임으로 분리한 후 모바일 환경에 최적화 되도록 재 인코딩한다.
기본적으로 동영상 편집 툴은 동영상의 화질과 파일 크기 사이의 이율배반적 관계가 존재한다. 이 연구에서는 모바일 환경에 최적화된 동영상을 만들기 위해, 제한된 파일크기로 최대한의 고화질 동영상을 만들어내는 동영상 편집 시스템을 제안한다.
제안하는 동영상 편집 시스템에서는 입력된 동영상을 비디오 프레임과 오디오 프레임으로 분리하고, 분리된 비디오프레임을 재 인코딩하는 방법을 사용한다. 이때, 재인코딩 하는 과정에서 모바일 환경에 최적화된 인코딩환경을 도출하여 기존 영상 편집 툴을 사용한 동영상 보다 최적화된 동영상 파일을 만드는 것을 목표로 한다.

가설 설정

Fig. 9의 왼쪽부터 (a)동영상은 장면전환 및 인문들의 움직임이 빠른 동영상이다. (b)동영상은 장면 전환이 많이 없고, 걷거나 앉는 등의 인물을 일상적인 움직임을 담은 동영상이다.
(b)동영상은 장면 전환이 많이 없고, 걷거나 앉는 등의 인물을 일상적인 움직임을 담은 동영상이다. (c)동영상은 장면전환이 단 한번 있고, 정지된 영상과 비슷한 정도로 움직임이 없는 동영상이다. 세 동영상은 각각 파일의 크기가 다른 4개의 영상으로 인코딩 되며 비디오만 추출하였다.
yuv파일을 사용자로부터 입력 받은 설정값으로 인코딩한다. 사용자가 해상도가 1280x720,FPS가 30인 mp4파일을 만들도록 설정했다고 가정한다. 해당 작업을 수행하는 ffmpeg명령어는 다음과 같다.

제안 방법

그 중 ‘다음 팟 인코더’와 ‘어도비 미디어 인코더(Adobe Media Encoder)’가 대표적으로 사용 되고 있으며, 본 논문에서는 이 두 개의 툴과 개발하는 시스템의 성능을 비교 한다.
영상의 PSNR을 구하기 위해 다음 팟 인코더, 미디어플레이어, 제안하는 동영상 편집 시스템을 사용하여 편집한 동영상을 yuv형식의 파일로 변환하였다. 변환된 yuv파일들을 각각 원본영상의 yuv파일과 비교하여 그 PSNR을 구한다. 정확한 비교를 위하여 서로 다른 세 개의 동영상을 이용하였다.
이어, 인코딩한 비디오 프레임을 전에 분리했던 오디오프레임과 합쳐, 최종 편집된 동영상을 생성한다. 본 논문은 제안하는 시스템을 ffmpeg명령어를 사용하여 구연하였다. ffmpeg은 디지털 음성 스트림과 영상 스트림에 대해서 다양한 종류의 형태로 기록하고 변환하는 컴퓨터 프로그램이다[5].
wmv를 준비하였다. 사용자로부터 해상도, 인코딩구간, 초당프레임, 화질, 포멧등을 입력받은 후 입력한 설정값들을 바탕으로 새로 인코딩이 진행된다. 원본동영상으로부터 3초부터 13초까지의 구간을 해상도가 1280x720인 test.
영상 편집 툴의 성능을 확인하기 위해 변화된 동영상의 PSNR(Peak-to-peak Signal to Noise Ratio)[12]을 측정하는 방법을 사용하였다. 영상의 PSNR을 구하기 위해 다음 팟 인코더, 미디어플레이어, 제안하는 동영상 편집 시스템을 사용하여 편집한 동영상을 yuv형식의 파일로 변환하였다. 변환된 yuv파일들을 각각 원본영상의 yuv파일과 비교하여 그 PSNR을 구한다.
변환된 yuv파일들을 각각 원본영상의 yuv파일과 비교하여 그 PSNR을 구한다. 정확한 비교를 위하여 서로 다른 세 개의 동영상을 이용하였다.
제안하는 동영상 편집 시스템에서는 입력된 동영상을 비디오 프레임과 오디오 프레임으로 분리하고, 분리된 비디오프레임을 재 인코딩하는 방법을 사용한다. 이때, 재인코딩 하는 과정에서 모바일 환경에 최적화된 인코딩환경을 도출하여 기존 영상 편집 툴을 사용한 동영상 보다 최적화된 동영상 파일을 만드는 것을 목표로 한다.
본 논문은 이러한 점을 개선하여, 모바일 환경에서 화질저하를 최소화하며, 동영상 파일의 크기를 줄여주는 영상편집 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 사용자로부터 입력받은 동영상을 비디오프레임과 오디오프레임으로 분리한 후 모바일 환경에 최적화 되도록 재 인코딩한다. 이어, 인코딩한 비디오 프레임을 전에 분리했던 오디오프레임과 합쳐, 최종 편집된 동영상을 생성한다.
해상도가 1920x1080인 원본 동영상 input.wmv파일을 해상도가 1280x720인 동영상으로 인코딩하기 위해 원본동영상에서의 3초부터 13초까지의 비디오프레임을 스케일링하여 1280x720크기의 yuv로 변환한다. 해당 작업을 수행 하는 ffmpeg명령어는 다음과 같다.

대상 데이터

세 동영상은 각각 파일의 크기가 다른 4개의 영상으로 인코딩 되며 비디오만 추출하였다. 성능 비교를 위해 총 36개의 인코딩된 동영상을 사용하였다.

이론/모형

영상 편집 툴의 성능을 확인하기 위해 변화된 동영상의 PSNR(Peak-to-peak Signal to Noise Ratio)[12]을 측정하는 방법을 사용하였다. 영상의 PSNR을 구하기 위해 다음 팟 인코더, 미디어플레이어, 제안하는 동영상 편집 시스템을 사용하여 편집한 동영상을 yuv형식의 파일로 변환하였다.

성능/효과

(a) 동영상의 경우 파일들은 약 2,017KB, 2,709KB, 27,218KB,58,210KB의 크기를 가진다. 기존 인코더를 사용한 동영상과 제안한 편집시스템을 사용한 동영상의 PSNR값을 비교해 보면 작게는 1.40dB, 크게는 6.55dB 만큼의 차이를 보인다. Fig.
위 그래프를 통하여 이번 연구에서 제안한 동영상 편집 시스템이 다른 인코더들에 비해 압축 성능이 확연히 더 좋음을 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 시스템을 상용화 한다면, 모바일환경에서의 동영상 활용에 대하여 전보다 좋은 효과가 있을 것을 기대하고, 동영상을 활용한 매체들의 발전에 도움이 될 것을 기대 할 수 있다.

후속연구

위 그래프를 통하여 이번 연구에서 제안한 동영상 편집 시스템이 다른 인코더들에 비해 압축 성능이 확연히 더 좋음을 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 시스템을 상용화 한다면, 모바일환경에서의 동영상 활용에 대하여 전보다 좋은 효과가 있을 것을 기대하고, 동영상을 활용한 매체들의 발전에 도움이 될 것을 기대 할 수 있다.
제안하는 시스템을 통하여 고화질에 최소한의 크기를 가지는 동영상을 제공 할 수 있게 하여 동영상을 사용하는 모바일 시장의 변화에 효과적으로 대응할 수 있게 될 것을 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 스마트 폰의 활용분야는?	현재 스마트 폰은 사용자간의 커뮤니케이션 용도를 넘어 오락이나 정보 검색 등의 분야에서 가장 많이 활용되는 기기로 급성장 하였다. 2015년 기준으로 국내 스마트폰 가입자 수는 4000만 명에 육박하고, 일평균 스마트 폰 이용시간은 5시간으로 조사되었다.
	동영상의 화질저하를 최소화하는 제안방식은 무엇인가?	본 논문은 이러한 점을 개선하여, 모바일 환경에서 화질저하를 최소화하며, 동영상 파일의 크기를 줄여주는 영상편집 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 사용자로부터 입력받은 동영상을 비디오프레임과 오디오프레임으로 분리한 후 모바일 환경에 최적화 되도록 재 인코딩한다. 이어, 인코딩한 비디오 프레임을 전에 분리했던 오디오프레임과 합쳐, 최종 편집된 동영상을 생성한다. 본 논문은 제안하는 시스템을 ffmpeg명령어를 사용하여 구연하였다.
	고용량의 동영상의 문제점은 무엇인가?	고용량의 동영상은 동영상 수신에 있어서 많은 모바일 데이터의 사용을 초래하여 모바일 환경에서 동영상 시청을 주저하게 하고, 동영상이 포함되어있는 게임 등의 매체를 다운로드 하는 경우에 모바일 기기 내의 저장 공간의 한계로 다운로드를 주저하게 한다. 이는 동영상을 활용한 모바일 매체들의 성장 저하를 야기하고, 이러한 매체들의 사용자들에게 불편을 초래한다.

참고문헌 (13)

Korea Communications commission, "Survey on the Internet Usage", 2011.
S. I. Ryu, "Five years of introduction of smartphone, change of mobile life", KT Economic Management Institute, 2014.
J. Lee and Y. Nah, "Distributed Processing System for Large Volume of Moving Objects based on Cloud Computing", Korean Institute of Next Generation Computing, vol. 8, no. 1, p.42-51, 2012.
Y. Shim, T. Park, and G. Kwon, "Reliable and Efficient Data Transmission in Congested Wireless Sensor Networks", Korean Institute of Next Generation Computing, vol. 8, no. 1, pp.15-23, 2012.
FFmpeg, https://ffmpeg.org/
Daum Pot-Encoder, https://tvpot.daum.net/
S. Song and G. Kim, "An Efficient Management of Frame Memory for Video Codec", IEIE SoC, pp.370- 373, 2011.
J. You and J. Park, "A Comparison of Power Consumption of Various Video Bitrate in Smartphone Componen", Journal of KIISE, p.445-447, 2014.
H. Kim, "Design and Evaluation of the Key-Frame Extraction Algorithm for Constructing the Virtual Storyboard Surrogates", Journal of Information Management, vol. 25, no. 4, p.131-248, 2008.
Y.-J. Chen, Y.-J. Lin, and S.-L. Hsieh, "Analysis of Video Quality Variation with Different Bit Rates of H. 264 Compression", Journal of Computer and Communications, vol. 4, no. 5, pp. 32-40, 2016.

상세보기
Adobe Creative Suite , www.adobe.com/products/
G. Bjontegaard, "Improvements of the BD-PSNR model." ITU-T SG16 Q 6 (2008): 35.
Syobe Creative, http://takeurban.syobe.com/

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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