동영상 압축률은 아래와 같이
코덱/영상규격/해상도/이나 규격에 따라 결정이 됩니다.
코덱이란 영상이나 음성 등의 신호를 펄스 부호 변조(PCM)를 사용하여 전송에 적합한 디지털 방식으로 변환하여,
역으로 수신측에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 기기나 장치를 코덱(Codec)이라고 합니다.
즉, 코덱은 COder(부호화) DECoder(부호번역화) 혹은 COmpression(압축) DECompression(해제)의 약자이며
영상 또는 음성 등의 아날로그 신호를 디지털 방식으로 변환하는 코더(Coder)와 디지털 신호를
영상이나 음성으로 바꿔주는 디코더(Decoder)의 합성어이기도 합니다.
비디오 영상의 경우 대개 1초에 30장의 그림이 나타났다 사라지면서 사람 눈의 착시현상을 일으켜서
움직이는 장면처럼 보이게합니다.
일반적으로 가로640*세로480픽셀 크기의 그림이 1초에 30장이 움직인다고 가정해보세요.
만일 그 그림파일이 BMP 포맷으로 되어 있는경우 1장의 파일크기는 대략 1M 정도일겁니다.
따라서 1초동안의 영상을 여러분 하드 디스크에 저장한다고 하면 30M 정도의 공간이 필요합니다.
1분이면 1800M, 10분이면 약 18000M(18G) 정도의 어마어마하게 많은 하드디스크 공간이 있어야 할겁니다.
즉 영상을 압축하지 않고 그대로 처리하게 된다면, 사용자 입장에서도 편집 시스템을 구축하려고 할때,
저장공간을 마련하는 비용으로 많은 낭비가 발생될것입니다.
따라서 보다 저렴한 편집 시스템이나 프로그램을 보다많은 사람들에게 판매할 수 있도록
제조회사측에서는 화질 손상을 최소화 시키면서 용량을 적게할수있는 코덱을 개발하고있는 것입니다.
비디오신호를 각각의 컴퓨터 편집시스템에 맞게 입력해서 압축하는 것을 인코딩(Encoding)이라고 합니다.
압축률이 높으면 데이터 용량은 줄지만 화질이 나빠지는것이 일반적입니다.
가장 훌륭한 효율적인 코덱은 압축률을 높이면서 화질 저하를 최소화 시킬수있 것이겠지요.
▲ DV(Digital Video) :
DV방식은 아날로그방식으로 촬영된 소재를 컴퓨터에서
캡쳐(컴퓨터에서 영상을 디지털로 전환하여 데이터로서 저장하는 것)할 때
압축비와 캡쳐포맷을 설정하는 M-JPEG방식과 달리 촬영시 비디오 카메라에서
이미 5:1의 고정 압축비와 720X480, 29.97fps(NTSC)의 포맷으로 압축저장 된다는 특징이 있습니다.
이로 인해 캡쳐의 과정이 IEEE-1394인터페이스에 의한 파일전송 수준으로 간단해졌다는 것과
포맷이나 압축비의 설정이 필요없다는 장점이 있습니다.
M-JPEG와 마찬가지로 공간적 압축방식만을 사용하므로 디지털 비디오 편집에 적당한 포맷이며
초당 3.6MB의 전송률도 최근 PC의 비약적인 발전으로 충분히 소화가능한 데이터량이 되었습니다.
IEEE-1394인터페이스의 사용으로 디지털 방식의 연결을 사용하므로 장비특성에 의해 호환이 되지 않는
비디오 장비가 있다는 것이 단점입니다만,
최근 OHCI라는 IEEE-1394 인터페이스 관련 칩셋의 표준화가 완성됨에 따라 가장 각광받고 있는
편집용 디지털 비디오 포맷이 되어가고 있습니다.
▲ M-JPEG(Motion JPEG) :
디지털 비디오 편집에 있어서 가장 많이 사용되고 있는 압축방식이며 스틸이미지 압축의 대명사인
JPEG포맷을 동영상용으로 확장한 개념입니다. 압축비를 자유롭게 설정할 수 있는 가변압축비가 지원되고
관련된 하드웨어도 절대다수를 차지하고 있습니다.
압축개념에 있어서 공간적 압축방식만을 사용하기 때문에 임의의 프레임에 접근이 용이하여 디지털 비디오 편집에 적당하며
실사간 압축을 지원하는 하드웨어들이 많이 출시되어 있어 관련된 장비가 많은 편입니다.
단, 하드웨어 칩셋을 사용한 압축방식(최근 고성능 CPU를 사용한 소프트웨어 방식도 있음)의 특성상
칩셋과 드라이버가 다르면 같은 M-JPEG방식이라도 호환이 되지 않는 것이 단점이라고 볼 수 있습니다.
DV방식이 보편화되기 전까지 절대적인 위치였으나 PC사양의 고성능화와 IEEE-1394인터페이스의 보급에 힘입은
DV방식의 약진에 주춤하고 있는 추세입니다.
▲ Indeo(Intel Video) :
인텔사에서 개발한 소프트웨어 방식 압축포맷인데 초기엔 별로 각광받지 못하다가
인텔사의 강력한 드라이브와 버전업에 따른 기능 및 화질의 향상으로 최근 들어
멀티미디어 CDROM타이틀 및 화상회의, 자료용 영상등에 많이 사용되고 있습니다.
압축속도가 크게 향상됨은 물론 다양한 포맷에 적용이 가능하고 가변압축비와 용량대비 화질도 우수해졌습니다.
수많은 압축방식이 있으며 각 방식의 특성을 파악하고 목적에 알맞은 압축방식을 사용하는 것이
디지털 비디오 편집의 기본이 됩니다.
애플사가 정한 동화상처리 알고리즘의 집합인 퀵타임의 경우에도 수많은 압축방식이 존재하며
VFW(Video for Windows)나 퀵타임 비호환의 독자적인 방식을 가진 전용기기용의 압축방식도 존재합니다.
▲ 시네펙(Cinepak) 코덱
Radius사에서 개발한 소프트웨어 방식의 압축포맷으로 해상도와 압축비의 자유로운 설정이 가능하며
하프사이즈(320X240)에서 용량대비 화질이 우수하고 재생시 시스템에 걸리는 부하가 작아 멀티미디어
CDROM타이틀에 가장 많이 사용되었습니다. 최근에는 사용빈도가 많이 줄었으며 압축시 시간이 많이 소요된다는 단점이 있습니다
▲ MPEG(Moving Picture Experts Group) :
디지털 비디오 편집보다는 매체용 포맷으로 더 각광받고 있는 디지털 비디오 포맷으로 동영상에 관련된
거의 모든 압축방식에 관한 내용을 포괄할 정도로 다양한 압축방식과 포맷을 규정하고 있습니다.
수많은 내용중 많이 사용되는 것은 VideoCD에 주로 사용되는 MPEG1과 DVD에 사용되고 있는 MPEG2,
인터넷등의 네트워크용 영상포맷으로 사용되는 MPEG4등이 있습니다.
공간적 압축방식과 더불어 시간적 압축방식을 사용하여 화질에 비해 압축효율이 월등하며,
관련된 하드웨어와 소프트웨어가 가장 많은 포맷입니다.
MPEG1은 352x240 29.97fps (NTSC VCD기준)의 포맷으로 요즈음의 기준으로는
그다지 고화질이 아니지만 PC수준에서 다루기 용이한 데이터 사이즈로 현재도 가장 많은 사용자층을 가지고 있습니다.
MPEG2는 720X480, 29.97fps(NTSC 표준DVD기준)의 포맷으로 현재 실용화된 가장 고화질의 매체용 포맷이라고 할 수 있습니다.
MPEG4는 현재 인터넷방송에 주로 사용되고 있으며 네트워크 전송대역폭에 따라
압축비가 결정되며 현재까지 최고의 압축비를 자랑하는 포맷입니다.
▲ ASF(Microsoft MPEG-4)
ASF(Advenced Streaming Format)의 약자이며 Microsoft사가 mpeg-4 기술을 사용하여 새롭게 내놓은 스트림 방식의 코덱입니다.
높은 고품질 영상 과 압축률 그리고 지능형 스트리밍을 사용하는 방식이며
최근 들어 인터넷을 통한 실시간 방송 과 오프라인에서도 동영상 및 오디오 포맷으로 각광 받고 있습니다.
특히 하나의 파일에 이미지, 비디오, 오디오, URL 등 여러 가지 멀티 미디어 요소를 정보화 하여 압축할 수 있어
동영상 제공에 상당히 유리한 형태입니다.실시간으로 멀티미디어 서비스를 받는데 최적화되어 이는 코덱입니다.
이 코덱은 제작툴 버전에 따라 확장자 가 달라 질수 있습니다.Windows Media Encoder 4.1을 사용할 경우
asf 확장자를 가지고 있으며 Windows Mdeia Encoder 7을 사용할 경우 wmv, wma 의 확장자를 가지고 있습니다.
▲ 리얼미디어(RM/RAM)
Real Network사에서 개발한 인터넷상의 비디오 스트리밍 코덱입니다. 압축기술은 좋은 편입니다.
인코딩은 리얼프로듀서라는 프로그램을 사용하고, 재생은 리얼G2플레이어로 할 수 있습니다.
Real Network사의 홈페이지에서 다운받아서 사용하면 됩니다.
몇 년전 까지만 해도 대부분의 인터넷상 스트리밍은 RM이 사용되었습니다.
▲ 퀵타임 MOV
애플의 퀵타임(QuinckTime) 동영상 포맷으로서 퀵타임 무비 플레이어로 재생합니다.
원래 매킨토시 컴퓨터에서 활용되었으나 윈도우 환경에서도 구현하도록 개발하여 지원하고 있습니다.
매킨토시와 윈도 환경에서 함께 동작하도록 하는 CD-ROM은 MOV 포맷 기본으로 사용합니다.
매킨토시 환경을 많이 사용하는 일본의 경우는 주로 이 포맷 방식을 거의 표준 방식으로 사용하다가
최근 인터넷 의 영향으로 많이 사용하지 않고 있는 추세입니다
▲ 디빅스(DVIX)코덱
DivX(Digital video eXpress) 포맷은 앞 설명에서 말씀드린 MPEG-4 기반에 변형을 하여 개발한 포맷이며
요즘 우리가 가장 관심 있어하는 DivX영화들이 공통으로 사용하는 포맷입니다.또한 많은 종류의 압축 코덱을 가지고 있습니다.
MPEG-4의 ASF 방식을 이용해 영상 정보를 압축하고 사운드 트랙은 MPEG-1 Layer-3(MP3)로 압축해 제작한 파일 포맷으로
기술적으로는 MPEG-4와 MPEG-3를 이용한 것입니다.확장자는 AVI 가지며
DivX의 가장 큰 장점은 뛰어난 압축률을 가지고 있고 파일의 용량을 크게 줄이면서도
원본 소스와 비교해 화질의 저하가 거의 되지 않는다는 매우 좋은 강점을 가지고 있습니다.
따라서 CD 1～2장에 DVD의 뛰어난 화질을 유지하면서 저장할 수 있는 가장 획기적인 방법 입니다. .
▲ H.264 압축
H.264는 이전 방식에 비해 현저히 큰 압축률을 제공하는 새로운 비디오 압축 표준으로서,
MPEG-4 AVC 라고도 불립니다. H.264 표준은 기존의 MPEG-4 ASP보다 두 배정도 더 많은 압축률과,
보다 개선된 인식 품질을 제공할 것으로 기대되죠.
H.264 표준은 1 Mbps 이하의 속도에서 DVD 수준의 고품질 비디오를 제공할 수 있으며,
무선이나 위성 및 ADSL 인터넷 접속을 통해 동작을 완벽하게 재생하는 비디오를 제공할 수 있을 것으로 여겨지고 있습니다.
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포멧 (영상 규격)
-> 이것은 쉽게 말하면 영상을 담는 그릇이며 Container로 불리운다. 가장 눈에 익숙한 것은
AVI 나 Mpg/WMV/Ts/Tp 일 것이다. 요즘은 H264/x264의 장점인 가변프레임을 지원하지
못하는 AVI 대신 새 규격인 MKV(Matroska Multimedia Container)가 널리 이용되는 추세다.
원본영상의 종류
-> 원본영상을 보통 소스라고 하며 TV방송용 소스와 영화/비디오 소스가 있다.
* 1) TV 방송용 소스의 구분
-> TV 방송의 경우 SDTV와 HDTV가 있으며, 이는 촬영시의 해상도와 관계가 있다.
-> SDTV는 해상도(종횡비)가 800x600(4:3비율)을 따르며
HDTV는 해상도(종횡비)가 1920x1080(16:9) 또는 1280x720(16:9)이다.
-> 최신 드라마의 경우 추노처럼 4K(3840x2160) 초고해상도로 촬영된 경우도 있다.
-> 방송으로 송출하는 단계에서 1920x1080으로 업스케일링(해상도 강제높힘)해서
TV로 보는 명목상 해상도는 같지만 SDTV는 800x600을 뻥튀기 한 것이기 때문에
처음부터 1280x720 이상으로 촬영된 HDTV에 비해 화질이 떨어진다.
-> SDTV 규격을 HDTV 형식인 TP/TS 파일로 녹화/저장 해봐야 용량 낭비라는 뜻이다.
* 2) 영화/비디오 소스의 구분
-> BD(블루레이 디스크), DVD, VCD(비디오CD), VHS(비디오)가 있으며 종횡비는 다양하다.
-> BD는 보통 겉으로 보이는 규격이 Full HD인 1920x1080 또는 HD인 1280x720 이며
종횡비는 16:9 인 1.78 :1 부터 1.85:1 WideScreen 규격인 2.35:1 까지 다양하다.
요즘은 WideScreen을 선호하여 1920x816 (2.35:1) 또는 1280x544 (2.35:1)가 많다.
-> DVD는 겉으로 보이는 규격이 SD 규격인 720x480(1.5:1)을 따르고 있는데
720x480 안에 720x480(1.5:1) 720x405(1.78:1=16:9) 720x384(1.85:1) 720x304(2.35:1)
처럼 역시 다양한 종횡비의 해상도를 포함하고 있으며 한 화면을 구성하는 가로축의
픽셀(점)의 수가 BD의 1920개 또는 1280개 보다 낮은 720개 이기 때문에 화질은
BD에 비해 다소 낮다. 하지만 VCD나 VHS에 비해서는 상당히 향상된 화질을 보여준다.
-> VCD 와 VHS(비디오테이프)는 640x480(1.33:1)의 규격으로 화질이 현저히 떨어져
요즘은 거의 사용되지 않는다.
영상코덱
-> 영상은 압축하지 않을 경우 천문학적인 저장공간이 필요하기 때문에 인코딩(압축)을 하게
되는데 이 때 사용하는 압축형식을 영상코덱(Video Codec)이라고 한다.
1) Mpeg Layer 2 계열
-> 보통 Mpeg2라고 불리우는 이 코덱은 주로 TV 녹화파일 규격인 TP(TransPort Stream)와
TP 규격을 편집할 때 생성되는 규격인 TS(Transport Stream) 규격에서 볼 수 있다.
-> 화면을 작은 네모모양(Block)으로 잘게 나누고 각각의 사각형마다 복잡성에 따라 다른
정보량을 배분하여 압축하는 방식으로 가끔 비트레이트(Bit Rate = 전송률)이 충분하지
못하면 블럭 간 경계선이 도두라지게 보이게 되는데 이것을 Mpeg2 Block 현상이라고
하고 흔히 사람들이 하는말로 "깍두기가 생겼다"라고 한다.
2) Mpeg Layer 4 계열 DivX , XviD
-> 마이크로소프트 사에서 ASF(실시간 영상) 규격용으로 만든 Mpeg4라는 규격이 압축률이
높은 규격임에도 불구하고 특정 동영상의 실시간 재생에만 이용되는 것에 불만을 가진
맥스모리스(MaxMorice)라는 프로그래머가 Mpeg4 코덱을 개량하여 만든 것이 DivX이다.
-> 처음에는 영상의 고압축 기술을 일반사람도 널리 이롭게 사용하게 하고자 하였으나
나중에 상용화(유료화)시키는 바람에 DivX에 반대하여 무료코덱이 나오게 되었는데
이 것이 XviD 이다. 자세히 보면 DivX를 꺼꾸로 쓴 것이라는 것을 알 수 있다.
-> DivX 나 XviD 는 상당한 압축 효율을 보여주며 화면이 부드러운 것이 특징이다.
(그 말은 다시 쓰면 많이 뭉게진다는 단점을 가지고 있다는 뜻이기도 하다.)
3) Mpeg Layer 4 계열 H264/AVC , x264
-> Mpeg4 part10 이나 AVC(Advanced Video Codec)로도 불리우는 H264는 기존의 압축방식의
1/2 용량으로 비슷한 화질을 얻어내기 위해 개발 되었으며 현재 가장 좋은 압축률을
보여주는 코덱이며 초기에는 AVI 규격에서 많이 사용되었으나, AVI 로는 H264 코덱이
가진 장점(가변 비트레이트, 가변 프레임율)을 살리지 못해서 요즘에는 장점을 최대화
할 수 있는 MKV(Matroska) 포멧에서 많이 사용된다.
-> H264 또한 유료코덱이기 때문에 원칙적으로 사용료를 내야하는데, 이 것에 반대하여
나온 H264의 쌍둥이 코덱이 x264 이다.
-> DivX / XviD 에 비해서 선예도(외곽선의 날카로운 정도)가 높아 선명하고 깨끗한
화질을 보여주기 때문에 주로 고화질/고해상도 영상에 사용한다. 다만 압축률이
높은 만큼 디코딩(Decode = 압축해제)시에 CPU를 많이 사용하기 때문에 저사양 PC
에서는 원활한 재생이 힘들 수도 있다.
음성코덱
-> 음성 역시 압축하지 않을 경우 많은 저장공간이 필요하기 때문에 인코딩을 하게
되는데 이 때 사용하는 압축형식을 음성코덱(Audio Codec)이라고 한다.
1) Mpeg Layer 3 계열
-> 우리가 흔히 MP3라고 하는 것이 여기에 해당되며 CBR(고정 비트레이트)
ABR(평균 비트레이트) VBR (가변 비트레이트) 등을 지원하는 고압축 코덱이다.
-> 가청주파수에서 사람이 민감하지 않은 영역을 잘라내는 방식의 압축이어서
손실압축방식으로 불리우기도 하며 민감한 사람은 잘린부분을 구분해 내기도 한다.
2) DTS / AC3 계열
-> Dolby Digital 이라는 회사에서 만든 코덱으로 5.1 채널의 입체 서라운드 방식을
지원하기 때문에 전쟁영화, 공포영화, 콘서트 등의 고음질과 현장감을 요구하는
영상에 주로 사용되며 5.1채널(5+1=6채널)의 용량은 2채널의 용량의 3배이기 때문에
용량 부담을 줄이기 위해서 MP3와 같은 2채널 규격도 제공한다. 요즘은 방송의
송출규격도 AC3로 표준화 되었기 때문에 대부분의 릴그룹이 AC3를 표준으로 쓴다.
3) OGG / AAC 등 기타
-> 압축효율만 놓고 보면 상당히 좋은 규격들이지만 인코딩 속도면에서 불리함과
재생프로그램이 기본으로 지원하지 않는 불편함으로 인해 간간히 사용은 되나
점점 사용빈도가 떨어지는 코덱들이다.
해상도
-> 1080i 720p 600p 처럼 숫자와 영어의 조합으로 구성되며 숫자는 가로해상도를,
영어는 화면주사방식을 나타낸다.
1) 고해상도 규격
-> 1080 [1920x1080 (16:9)] 720 [1280x720 (16:9)] 600 [800x600 (4:3)]이 있다.
2) 중해상도 규격
-> 540 [960x540 (16:9)] 450 [800x450 (16:9)] 450 [600x450(4:3)]이 있다.
3) 저해상도 규격
-> 360 [640x360 (16:9)]가 있으며 주로 휴대용기기 재생을 목적으로 하기 때문에
해상도는 재생시 유리한 16의 배수규격을 따라 640x352 처럼 10의 배수가 아닌
경우가 있으며, 480x272 (16:9)이나 320x240 (4:3) 같은 작은 규격도 있다.
libx264(H.264) 코덱의 인코딩 모드와 무손실 인코딩 방법
