컴퓨터 개론 - 애니메이션과 동영상

1. 애니메이션

• 동화로 잘 알려진 만화영화나 TV 프로그램들은 애니메이션의 일종

1) 애니메이션 이란?

• 일련의 정지화상이나 그래픽을 연속적으로 보여줌으로 연속적 동작으로 인식
• 잔상효과 : 초당 15프레임 이상의 그림

2) 애니메이션 기술

(1) 플립북 애니메이션 (가장 단순한 초기 형태)

• 1908년 에밀 콜에 의해 ‘판타즈마고리’가 만들어지면서 시작
• 프레임기반 애니메이션, 모든 프레임을 일일이 그리기 때문에 각 프레임에 대한 정보가 있어야 하므로 파일의 크기가
  매우 큼

(2) 셀 애니메이션

• 1913년 존 랜돌프에 의해 개발
• Disney사를 비롯한 많은 제작사들이 아직도 사용하는 2차원 애니메이션
• 하나의 배경 셀과 여러 개의 전경 셀로 구성하여 셀을 겹처서 프레임 생성

(3) 컴퓨터 애니메이션

• 기존 애니메이션의 수작업을 컴퓨터로 대신한 시스템
• 3차원 애니메이션과 특수효과 등 새로운 애니메이션 시대
  • 키 프레임 트위닝(Key Frame and Tweening) : 작성, 중간은 컴퓨터가 생성
  • 키프레임 : 가장 중요한 장면을 컴퓨터로 제작
  • 트위닝 : 키 프레임 사이에 존재하는 중간 프레임은 자동적으로 생성

3) 컴퓨터 애니메이션의 활용

• 영화, 광고, 게임, 사이버 캐릭터의 제작 등

(1) 모션 캡처 (Motion Capture)

• 장비를 이용하여 움직임을 추적한 후 그 데이터를 적용하는 방식

2. 동영상과 가상 현실

• 촬영하기 어렵거나 제작비가 많이 소요되는 것 그리고 극적인 장면 등
• 동영상 제작 시술로 작성된 것

1) 동영상 개념과 제작

(1) 동영상의 개념

• 정지 이미지들의 연속적인 집합체
• 기술적으로 영상은 이미지의 연장선상에 있음
• 역사적으로 TV기술에 기반으로 한 아날로그 영상 분야와 디지털 영상처리 분야로 병행 발전
• TV는 초당 30, 영화는 초당 24프레임

(2) 제작 및 편집

• 비디오 편집 소프트우에어 : Adobe Premiere, Windows Movie Maker
• 미디어 플레이어 : 압축을 풀어 압축 전의 비디오로 복원

2) 동영상 압축과 표준

(1) 동영상 압축의 개요

• 비디오 파일은 그 크기가 매우 방대해서 필수적 요소
• 압축의 방식 : 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 AVI, MOV, MPEG 및 실시간으로 지원하는 비디오 스트리밍
• 초당 30프레임의 디지털 TV화면을 저장하기 위해서 20MB = 640 픽셀 _ 480 픽셀 _ 3Byte/픽셀 * 30 프레임
  저장장치가 필요

(1-1) 데이터의 중복성 (Data Redundancy)

• 공간적 중복성 : 공간적으로 이웃하는 픽셀간의 연관성
• 시간적 중복성 : 시간적으로 이웃하는 프레임 간의 연관성

(2) 동영상 압축 표준

(2-1) 무손실 압축

• 완전한 복구가 가능한 무 손실 압축 기법
• X-레이, 단층촬영(CT)등, 압축률 2:1 ~ 3:1

(2-2) 손실 압축

• 우수한 한 영상만 유지하는 손실 압축 기법
• 압축률 10:1 ~ 40:1 정도의 높은 압축률

(2-3) MPEG표준의 종류

• MPEG-1
• MPEG-2 (디지털 TV)
• MPEG-4 (인터넷 유선 망, DMB 방송, 이동통신)
• MPEG-7 (정보검색)
• MPEG-21 (비디오 콘텐츠)

(3) 비디오 스트리밍

• 비디오 파일을 한꺼번에 다운로드 받는데 너무많은 지연시간을 소요하는 것을 개선

(3-1) 비디오 스트리밍

• 인터넷을 통해 받는 즉시 비디오 데이터를 재생하는 기법

(3-2) 비디오 스트리밍 소프트웨어

• RealNetworks사, PacketVideo사, Micrisoft사 등이 제공

(3-3) 비디오 스트리밍 기술의 활용

• 화상전화, 도로상황 정보의 실시간 전송, 실시간 중계방송 등

3) 가상 현실 개념

• 가상의 세계를 현실과 같이 만들어내고 인체의 모든 감각이 인위적으로 창조된 세계에 몰입
• 흔히 가상환경 (VE : Virtual Environment)라고도 불림
• 가상 현실은 예술과 기술의 조화된 3차원 그래픽스 기술
• 상황의 변화에 따라 영상을 생성할 수 있는 실시간 랜더링 기술
• 사용자의 요구에 적절히 반응하는 상호작용성등의 요소가 조화롭게 구성

(1) 가상 현실의 특성

(1-1) 임장감과 몰입감

• 3차원 공간에서 직접 있는 것과 같은 느낌의 임장감과 실감나는 정보제공으로 몰입감을 높혀 주어야함
• HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등의 장비를 이용하여 사용자에게 전자적인 피드백을
  통해 감각을 형성

(1-2) 상호작용성

• 원하는 곳에 자유롭게 돌아 다닐 수 있는 탐색항해 기능과 가상 공간 안에서 문을 열고, 불을 켜는 등의 조작하는 기능

(1-3) 자율성

• 실 세계와 같은 자연 법칙이 적용되거나 자율적인 행동을 수행하는 물체가 존재하여 자율적 움직임

(2) 가상현실의 종류

(2-1) 몰입형 가상현실

• 컴퓨터를 통해 만들어진 3차원 환경에서 HMD와 같은 몰입형 장비 이용, 완전히 차단된 가상환경에서 상호작용

(2-2) 비 몰입형 가상현실

• PC, 노트북 또는 모바일 기기의 화면에 나타난 영상을 보면서 가상현실을 체험
• 몰입감이 떨어지나 저가의 장비 이용해서 쉽게 실현

(2-3) 증강현실 (AR : Augmented Reality)

• 실 세계와 가상세계에서 현재 위치에서 보이는 실 세계의 이미지에 부가적인 정보를 중첩시켜 보여주는 혼합형 가상현실
  시스템 (MR : Mixed Reality System)
• 사용자가 보는 현실 세계에 컴퓨터가 만들어낸 가상세계 정보가 합성

(2-4) 이미지 기반 VR 및 360 VR

• 이미지 기반 VR (탐색 항해 연출)
• 360도 회전 화면서 연속적인 촬영한 사진 이미지를 연결, 파노라마 뷰

4) 증강현실 기술

(1) 혼합현실 (MR)

• 현실세계 이미지와 컴퓨터가 생성한 가상 이미지를 머지 및 합성
• Paul Milgram과 Fumio Kishino(1994년)가, 현실세계와 가상 세계를 연결시켜 놓은 가상화 연속성 개념 제시

(2) 증강 현실

• AR : Augmented Reality
• 현실에 기반한 가상화

(3) 증강 가상

• AV : Augmented Virtuality
• 가상세계를 기반으로 그 위에 현실세계 정보를 추가하는 기술