[영상화질 최적화 연구] (+엑셀 화면크기입력 비트레이트 계산기) 동영상 해상도별 적절한 인코딩 비트레이트값 계산 참고표!

우리가 컴퓨터 모니터나 스마트폰등 디지털 화면에서 마주치는, 동영상 해상도에는 참으로 여러가지가 있다!

 

그렇다면 최적화된 너무 과하지도 부족하지도 않은 비트레이트는 어느정도일까?

 

 

꽤 영상릴을 잘 뜨는 준전문가들이 뜨는 요즘드라마 FHD 사이즈 드라마의 비트레이트를 기준으로 참고를 해보자!

장나라의 오마이베이비 같은 경우, 화면이 상하단 검은 배경에 실질적 높이 832p정도로 약간 얄썅하고, 부분적으로 FHD가 들어가는데, 샤나인코더 파일정보를 확인해보면 대략 5500Kbps의 비트레이트를 가진다.

 

 

 

박민영의 그녀의 사생활 드라마같은 경우 풀 HD로 꽉찬 1920*1080같은 경우에 4700kbs정도가 나와 전자보다 작으나, 프레임이 29.98프레임이 아닌, 23.98fps로 약간 낮음을 볼수 있다. 

 

두 영상들은 모두 비교적 최신의 좋은 화질의 영상들인 것이다. 

 

 

비트레이트는 초당 정보량인데, 1초 단위로 들어가는 프레임수가 그만큼 낮으므로 비트레이트가 약간 낮게 산정되는 것을 볼수 있다. 

 

 

흔히 영상에서 가장 많이 쓰이는 29.97~29.98fps를 기준으로, 

FHD=1920*1080P 화면의 적정은 검소하게 잡아 5000, 맥스로 잡으면 6000kbps면 충분한 것을 볼수 있다. 

 

정적인 영상에선 용량절감을 하고 싶으면 5000이면 충분하고, 뮤비나 스키타는 고프로영상등 동적인 장면이나, 배경이 화려하게 변하는 영상이라면, 6000정도면 좋을 것이다. 

 

 

비트레이트는 절대적으로 화면 면적, 즉 가로와 세로의 픽셀곱에 비례한다. 

1080P에 6000kps면 충분히 좋은 화질로 떡을 친다고 가정하면, 

 

예시의 영상에 대해 각각을 구해볼수 있다. 

 

아래 이미지는 클릭화면 실제크기로 잡히는 화면크기별 비교이다. 

 

(오우~ 무슨 고가의 미술작품같은데..! 그림판으로 편집한 쾌거!!)

 

회색의 공간이 현존 최대의 화질인 8K이고, 검은색 화면이 우리가 흔히 보는 24인치 모니터를 채우는 일반적 화질인 FHD이다.

 

 

 

1920*1080 Fhd 기준으로 픽셀의 수는 2,073,600개이며, 이것이 29.97프레임정도의 코딩일때, 

6000Kbs에 해당된다고 기준을 잡을때 소수점 반올림을 하면, 아래와 같이 나오게 된다.

(유튜브 등에선 FHD도 다운받아 확인하면, 종종 3500~3000정도로 잡히지만, 사실 좀 절약적 화질이다.)

 

화면크기	면적비율	적정비트레이트  (kbps,29.97fps)
320*240 (SD)	1/27	222
640*480 (VGA)	1/6.75	889
720*480 (DVD[D1])	1/6	1000
1280*720 (HD)	1/2.25	2667
1920*1080 (FHD)	1 (기준)	6000
2048*1920 (2K)	1.9	11400
3840*2160 (UHD)	4	24000
4096*2160 (4K)	4.27	25620
8192*4320 (8K)	17.07	102420

 

 

만약에 16대 9가 아니라, 4대 3(12:9)화면비율이라 한다면, 

즉 가로너비가 3/4라고 한다면, 해당 비트레이트에서 0.75를 곱하면 된다. 

 

 

즉 1920*1080, 16대 9의 화면이 6000정도이므로,

가로가 3/4의 배율인 1440*1080 같은 4대 3화면의 경우는 0.75를 6000에서 곱해 4500kbps가 적정한 것이 되는 것이다. 

 

 

위 표에 언급되지 않는 특수한 크기 영상이나, 세로가 긴 직캠영상일경우도, 역시 FHD의 화면면적에서 해당 영상의 면적을 나누면 된다. 비트레이트는 면적에 비례하여 산출하면 되므로,

 

면적 크기가 2분의 1이라면, 6000의 반절인 3000kbps가 되는 것이다. 

 

 

 

 

코딩의 방법은 CBR, ABR, CQP 등등 수만가지가 있겠지만은.. 어찌됐든 인코딩결과 비트레이트를 확인했을때, 위 표 정도로 비트레이트가 나온다면 적정한 코딩이라 할수 있고, 

 

 

원본의 화질이 매우 좋은데 비트레이트가 큰 영상을, 화질저하가 최대한 없도록 하려면, 해당비트레이트보다 몇배씩 뻥튀기된 수치로 뽑을 필요없이, 원본 비트레이트와 최소한 같거나 아주 미약하게 높은값만 주어도 충분할 것이며, 눈으로 구분하기 불가능할 정도로 좋은 화질로 코딩할수 있을 것이다. 

 

 

옛날 영상같은 경우는 화면크기는 커도, 화질이 요즘 영상보다 안좋은 경우가 있는데, 그런 경우엔 원본 자체의 비트레이트가 낮을수도 있으므로, 무리하게 해당표를 기준으로 할 필요없이, 원본보다 아무튼 약간 더 높은 비트레이트로 코딩하면 화질저하가 거의 없는 용량가성비가 좋은 코딩이 될수 있다. 

 

 

물론 원본크기 화질을 면적을 4배로 키워서, 비트레이트를 4배많이 준다고, 해당영상이 좋아지는 것은 아니다. (별도의 화질개선은 디인터레이스나 업스케일링 과정이 필요하다.)

 

 

 

용량절감이야 코덱에 따라서 천차만별이지만, 화질은 비트레이트 수치부터 제대로 살피고 견적을 내고, 이 비트레이트 산출에는 화면면적, 즉 가로와 세로를 곱한 전체 픽셀의 양과 비례한다는 것을 유념하면 되는 것이다.

 

 

(P.S.) 일일히 구하기가 힘들다면? 

추가로 쉽게 비트레이트를 구할수 있도록 필자가 만든 엑셀 계산기를 첨부한다.

비트레이트 계산기.xls

다운로드

 

흰 여백의 공간, 뽑고자하는 크기의 가로와 세로와 프레임수만을 입력하면 된다.

 

 

인코딩을 하는 사람들에게 대략 도움이 되길 바라며, 연구글을 마친다.

 

[2021.1m.21d, 오전 9시 05분, Charlie]

 

 

P.S.. 수정보완 추가연구) 2021.6m.16d

1kbps가 초당 1킬로바이트인지, 초당 1킬로비트인지..

도량형 통일이 안되듯, 개념들이 약간 혼재되어 쓰이는 느낌

 

https://rasdin.tistory.com/180

동영상 적정 비트레이트 계산법

좀 헷갈리는데 데이타의 단위와 속도등에서 1kbps는 초당 1킬로비트=1000비트의 전송을 뜻함

(초당 1킬로 바이트=8192비트 전송이 아님)

 

모니터속 영상 1픽셀당 1프레임 시간 기준으로, 영상정보는 대략 1비트를 소진하는가?

 

 

http://unit-converter.org/ko/%EB%8C%80%EC%97%AD%ED%8F%AD/kB%252Fs.html

보통 메가나 기가단위에서 MB, GB등은 대문자 B=byte(바이트)이며, Bit(비트)는 소문자 b로 이해하면 될듯)

해상도가 1920×1080이고 초당 프레임이 30인 동영상을 인코딩할 경우 적정 비트레이트

 

적정 bps(bit/s) = 1920 × 1080 × 30 = 62,208,000 [bps)]

 

적정 Bps = 1920 × 1080 × 30 ÷ 8 = 7,776,000 [Bps]

 

적정 kbps = 1920 × 1080 × 30 ÷ 8 ÷ 1,024 = 7,593.75 [kbps]

위 계산에서 

적정 kbps = 1920 × 1080 × 30 ÷ 8 ÷ 1,024 = 7,593.75 [kbps]가 나온다는 것은

사실 kbps에서 비트를 바이트로 치환하는 8의 값을 나눠줌으로써, 킬로비트가 아닌 킬로바이트로 인식하고 있다.

 

킬로비트로 생각하면 적정값이 60000kbps가 나오기 때문에.. 1080화질에서 5000만 되어도 화질이 좋기 때문에 이건 무리한 떡수! 

 

어쨌든 실제 한픽셀에서 1프레임동안 1비트를 데이터용량 차지한다고 할때..(찾아보면 또 24비트 정도인것 같지만,)

이론적으로 7593.75 킬로바이트/1초가 나올 것이다. 

 

동영상에는 압축기술이 포맷마다 각기 다르기 들어가기 때문에. 확실히 뭐라하기는 힘들다..

 

샤나인코더에..kbps는 어떤 단위?