동영상 압축 기술, 코덱 개념과 종류들 통합 정리본

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이번에는 동영상에 관련된 내용으로 주로 사용되는 압축 기술인 MPEG에 대하여 정리하는 시간을 갖고, 이해가 되었다면 조금 더 들어가 코덱의 종류까지 함께 알아보고자 한다.

MPEG은 동영상 배포를 필요로 하던 시점부터 높은 용량으로 인해 압축이 필수적으로 요구되는 상황이 발생하였는데, 이때 동화상전문가그룹(MEPG)이 압축기술을 개발하기 위해 모이면서 등장했다. MPEG 압축기술의 종류는 MPEG1, MPEG2, MPEG4, MPEG7, MPEG21이 있으며 각각에 대하여 지금부터 간단히 개념을 설명하려고 한다.

MPEG 1

MPEG-1이 주로 활용되던 매체 CD

MPEG1은 최초의 비디오와 오디오 표준 압축기술로서 CD와 같은 매체에 동영상을 담기 위해 사용되었다. MPEG1은 최대 전송률이 약 1.5Mbps이고 최대 해상도가 352×288이기 때문에 현재의 기술과는 거리가 멀다.

그냥 최초의 컴퓨터가 애니악(ENIAC)이라는 것처럼 최초의 동영상 압축 방식이라는 것만 알고 있으면 될 듯하다.

MPEG 2 (★)

MPEG2와 함께 크게 발전한 디지털 방송

MPEG2는 디지털 방송이나 DVD와 같은 동영상 압축에 사용되는 손실 압축기술이다. 오래된 기술이지만 4~100Mbps의 전송속도를 보이며 아직도 디지털 방송 등에 사용되고 있고, Full HD 해상도까지 구현할 수 있다. 다만 새롭게 UHD 방송이 등장했고 더욱 고화질의 영상을 다루는 수요와 공급이 증가할수록 MPEG 2의 입지는 서서히 좁아질 것이다.

MP 3

사람들이 착각하기 쉬운 MP3 – 오디오 파일

MP3는 음악과 같은 음성 데이터를 압축하는 기술을 말하는데, 여기서 사람들이 쉽게 착각할 수 있는 점이 있다. 그것은 MP3는 MPEG3가 아니라 MPEG1의 레이어 3을 말하는 것이라는 점이다.

음악을 즐겨듣는 사람이라면 너무 익숙한 포맷이기 때문에 오히려 더욱 착각하기 쉽다. 즉, MP3는 MPEG 1의 일부로서 오랫동안 유지되어 온 기술로 1995년에 오디오 부분만 따로 떨어져 등장한 용어이다.

MPEG 4 (★)

MP4가 주로 활용되는 웹, 유튜브

MPEG4는 현재 우리의 일상에서 가장 흔하게 사용되고 있는 포맷 중 하나이다. 유튜브와 같이 인터넷상에 업로드되는 동영상은 대부분 이 압축방식을 사용한다고 보면 된다. 확장자는 Mp4로 줄여 표현되며 컴퓨터에서 동영상을 다루다 보면 다들 한 번씩 봤을 수도 있을법한 확장자이다.

이는 양방향 멀티미디어(동영상, 화상)를 구현하기 위한 압축 기술이며, 64Kbps 급의 낮은 속도, 높은 압축률을 구현한다. 더불어 가장 흔히 사용되고 고화질 영상의 뛰어난 압축 효율성을 보이는 H.264 코덱과 함께 사용된다.

MPEG 7

정보 검색을 위해 개발된 MPEG-7

MPEG7은 주로 정보검색을 위한 목적으로 사용되는 압축 표준이다. 멀티미디어 정보, 콘텐츠를 제작 및 전송, 저장, 유통, 검색하는 분야에 사용할 수 있다. 즉, 필요한 정보를 찾고자 할 때 데이터베이스에서 쉽게 탐색하고 추출할 수 있도록 하는 것이다.

이는 방대한 정보를 다루고 있는 디지털도서관이나, 멀티미디어 서비스 안내, 방송국의 아카이브, 네이버 지도와 같은 지리정보시스템 등에 유용하게 사용되고 있다.

MPEG 21

MPEG-21이 주로 활용되는 전자상거래

MPEG21은 네트워크나 장치에 있는 멀티미디어 자원을 효율적으로 이용하기 위해 개발된 방식이다. 주로 전자상거래를 위한 목적으로 사용되며 사용자가 콘텐츠를 클릭 및 입력하고 표현되는 것과 같이 상호작용하는 방식이다. 이는 사용자가 쉽게 정의하고 구현할 수 있는 국제 표준 규격으로 확장자는 m21, mp21이다.

MPEG 압축기술 정리 요약

위의 이미지는 MPEG 압축기술이 어떤 용도로 사용되는지 필자가 쉽게 알아볼 수 있도록 제작한 이미지이다. MPEG 압축기술에는 여러 종류가 있지만 흔히 우리가 직접적으로 접할 수 있는 압축 기술은 MP3(MPEG-1 Layer3), MP4 정도가 될 것이고 그 외에는 너무 오래된 기술이거나 전문가가 별도로 다루는 기술이기 때문에 이론을 공부하기 위한 용도로만 알아두면 될 듯하다.

코덱이란?

동영상 압축기술에 대한 이해가 되었다면 이어서 동영상 코덱의 개념 및 종류에 대해서도 알아보고자 한다. 코덱은 어떤 데이터 신호에 대해 인코딩 또는 디코딩을 수행할 수 있는 소프트웨어를 말하는데, 여기서 사용되는 코더(Coder)와 디코더(Decoder)의 앞 글자를 합성하여 코덱(Codec)이라는 용어가 만들어졌다.

코덱의 개념과 종류

코덱의 종류들 모음

코덱은 보통 영상을 재생하기 위해 많이 이용되고 있으며, 위의 이미지와 같이 비디오 코덱, 오디오 코덱이 별도로 존재한다. 그러나 전문가가 아니고서야 이 많은 코덱들을 전부 알기 쉽지 않으므로 요즘에는 간편하게 하나의 코덱 설치로 대부분의 주요 코덱들을 모두 설치 해주는 통합코덱이 많이 이용되고 있다.

또한, 코덱의 종류는 많으나 주로 이용되는 인기 있고 효율적인 코덱은 불과 몇 가지밖에 없을 정도로 이용빈도 차이가 크다. 위의 이미지에서 색을 다르게 표시한 것이 주로 이용되는 비디오, 오디오 코덱이며 그 외에는 사실 알아두고 있지 않아도 동영상을 감상하거나 편집하는데 별지장은 없다.

동영상 코덱들의 개념

그럼 앞서 언급한 주로 사용되는 각각의 코덱들은 어떤 특성을 가지고 있을까?

몇 가지만 간단히 살펴보면 다음과 같다. 다만 MPEG의 경우는 앞서 별도로 자세히 다루었으므로 제외하고 나머지만 후술할 것이다.

각 코덱별 특징

H.264 – 이 코덱은 굉장히 효율적인 압축률을 보이는 코덱으로, 동영상 제작자들의 인기를 한 몸에 받고 있다. 손실 압축 방식이지만 뛰어난 화질을 유지하며 동영상 크기를 크게 줄여주기 때문에 고화질 영상의 웹 배포용으로 특히 많이 이용된다.

H.265 – HEVC(고효율 비디오 코딩)이라고도 불리며 H.264의 업그레이드 버전이다. H.264보다 압축 효율이 2배 이상 높으며, 최근 등장한 4K 이상의 UHD 영상을 지원하도록 설계되었다.

MOV – 이 포맷은 아이폰과 MAC PC로 유명한 애플사에서 개발하였으며 다양한 코덱을 담을 수 있는 동영상 컨테이너 포맷이다. 일반인보다는 전문가들 사이에서 많이 이용되고 있으며, Quick time Movie로 부르기도 한다. 특히 전문가들에게 인기가 많은 이유 중 하나로 알파값을 지원한다는 것인데, 이는 투명한 배경으로 다른 영상과의 합성에 사용할 수 있다는 특징이 있다. 또한 고용량이지만 비손실압축도 지원하고 있어 활용의 폭이 무척 넓은 포맷이라 할 수 있다.

WMV / WMA – 윈도우 제작사로 유명한 마이크로소프트사가 만든 비디오/오디오 포맷이다. 파일명은 Windows media Video / Windows media audio의 약자이기도 하다. 윈도우 환경에서 기본으로 제공되는 포맷이며 높은 압축률과 화질 손실률로 인해 전문가보다는 일반인들 사이에서 가볍게 이용하는데 주로 사용된다.

DivX – 우리 말로 디빅스라고 부르는 이 코덱은 확장자명과 같은 Dvix라는 회사가 독자적으로 개발한 영상 코덱으로, 길이가 긴 영상을 고화질 저용량으로 압축할 수 있다. 이러한 특성 때문에 영화와 같이 Dulation(길이) 긴 영상들을 압축하는데 많이 이용되고 있다.

Xvid – 한글 명칭으로 제비드라고도 하는데 DviX 코덱을 따라 만든 경쟁 영상 코덱이다. DviX와 달리 누구나 무료로 이용할 수 있는 오픈 소프트웨어이나, 자체적인 특허를 가지고 만든 코덱이 아니기 때문에 배포 등에 있어 법적으로 한계가 있는 특성을 보인다. MPEG4 기준을 따르고 MPEG-4 ASP 기능을 지원하기 때문에 기능면에 있어서는 크게 뒤처지지 않는다.

AAC – 이 코덱은 오디오 코덱으로 MPEG-4 Audio로 부를 수도 있다. 오디오 코덱으로 인기 있는 MP3(MPEG-1 Layer3)에 비해 뛰어난 음질과 높은 압축률을 보이지만 인코딩 시간이 오래 걸린다는 단점을 가지고 있다. 현재 애플 기종(아이폰, 아이팟 등)에 주로 사용되고 있다.

이상으로 동영상 압축 기술 및 코덱에 대하여 알아보았다. 코덱은 동영상을 효율적으로 저장하고 전송하기 위한 핵심 기술이며, 어떤 코덱을 선택하느냐에 따라 동영상의 품질과 파일 크기(용량), 호환성 등 여러 상황에 영향을 미치기 때문에 자신이 필요한 목적에 따라 특징을 이해하고 선택해야 할 것이다.