동영상은 움직이는 영상과 음성 정보로 구성된 파일 포맷입니다. 움직이는 영상이기에 생성되는 정보량이 매우 큽니다. 전화 음성의 경우 디지털로 표현하면 64kbps의 정보속도를 가지는데 케이블 모뎀으로 가능한 속도라면 압축할 필요가 없습니다. 그러나 영상의 경우 FHD나 UHD로 오면 매우 빠른 통신이 필요합니다. FHD인 경우 MPEG-2로 압축하면 압축전의 정보량이 746Mbps로도 올라가는데, 현존하는 케이블 선로망으로 전송시 대역폭의 제한이 있어서 대폭 압축을 하지 않으면 안됩니다. 이를 개선하고자 영상압축 기술도 고안되어 발전을 거듭합니다. H.264나 H.265 같은 기술이 그러한 필요를 반영한 기술이죠.
H.264와 H.265는 손실압축을 기본으로 합니다. 즉 압축해서 보낼 당시와 복호해서 보여지는 정보에 미세한 차이가 있다는 것이죠. 그래도 최대한 육안으로는 구별이 안되게 하는 것도 압축기술의 일부입니다. 이는 비손실압축인 파일 압축 (zip이나 rar 같은 기술) 과 비교되는 부분입니다.
압축이란 한마디로 중복된 정보를 없애는 것을 말합니다. 비손실압축의 경우 알고리즘마다 다르지만 기본 아이디어는 다음과 같습니다.
AAAABBBBCCCCCCDDDDDEEEEFGH (26자 정보량) 을
4A4B6C5D4EFGH (13자 정보량) 으로 변환하면 길이가 반으로 줄어듭니다.
이 경우 반으로 줄어든 문자열의 각각의 알파벳 바로 이전의 숫자는 바로 이후의 알파벳 문자의 개수를 뜻하자고 약속해서
압축을 풀때 압축시의 알고리즘을 반대로 적용하면 압축이 풀리고 정확히 원본으로 돌아갑니다.
그러나
“Batman is flying sky using his mantle, Joker is speaking joke using his brain” 을
“Batman is flying sky using mantle, Joker is speaking joke using brain“이라고 압축해도 의미는 전달이 됩니다.
영상압축 기술도 이와 같아서 기술적으로 허용되는 범위 내에서 압축을 하도록 고안됩니다.
다시 말해 영상의 부호화, 복호화 표준이 제정되어 이러이러하게 하자고 약속한대로 코덱이 만들어져 압축을 수행하고 배포되어 재생이 되는 원리입니다.
압축 기술의 구성 요소는 앞서 말한 압축 효율인데, 이를 수행하기 위해서는 샘플링, 양자화, 부호화, R, G, B 성분, Y, Cb, Cr과 같은 휘도와 색차 정보 등의 분석과 처리, DCT 연산, 장면간 예측, 움직임 보상 프레임간 예측 등등의 수많은 기술적인 요소가 고려되어 제작됩니다.
이 경우 H.264나 H.265 계열인 AVC/MPEG-4 압축의 특성상 GOP N=1이 아닌 영상이 결과물로 얻어지므로 ffmpeg과 같은 프로그램으로 GOP N=1 인 상태로 만들어줘야 편집에 유리하게 되는 경우가 많습니다.
FHD 표준은 H.264 였고 UHD 표준은 H.265 인데 같은 케이블 선로망을 이용하기에 H.265가 더 나은 화질 대비 더 높은 압축률을 보장해야 해서 영상 압축 표준 기술의 지향점이 있게 되었습니다.
일단 이렇게 정리해봅니다.
