1.3 SD, HD, UHD - 해상도와 프레임레이트

#해상도 체계

방송 영상의 해상도는 크게 세 단계로 나뉩니다.

영화관의 DCI 4K는 4096×2160으로 화면비가 약간 다릅니다. TV 방송에서 말하는 4K는 대부분 3840×2160(UHD)입니다. 두 가지를 구분하지 않으면 "4K 파일인데 해상도가 다르다"는 문의를 받게 됩니다.

화면 크기를 눈으로 비교하면 해상도가 높아질수록 처리해야 할 화소 수가 제곱으로 늘어난다는 점이 분명해집니다. 가로세로가 각각 2배(FHD→UHD)가 되면 화소는 4배가 되고, 저장 용량·디코딩 부하·프록시 변환 시간도 그에 가깝게 늘어납니다. 위 화소 수는 가로×세로를 그대로 곱한 값이며, 실제 파일 크기는 코덱과 비트레이트에 따라 달라집니다.

#1080i, 1080p, 720p 표기 읽기

숫자는 세로 줄 수, 알파벳은 주사 방식입니다.

• 720p: 1280×720 프로그레시브
• 1080i: 1920×1080 인터레이스
• 1080p: 1920×1080 프로그레시브
• 2160p: 3840×2160 프로그레시브

뒤에 프레임(또는 필드) 수를 붙여 1080i59.94, 1080p29.97, 2160p59.94처럼 쓰기도 합니다. 1080i59.94는 초당 59.94 필드, 즉 29.97 프레임입니다. 같은 1080i라도 표기하는 곳에 따라 29.97 또는 59.94로 적히기 때문에 혼동하기 쉽습니다.

#왜 29.97인가

흑백 TV 시절 프레임레이트는 정확히 30fps였습니다. 컬러 방송을 추가하면서 컬러 신호(서브캐리어)가 소리 신호와 간섭하는 문제를 피하려고 주파수를 약간 낮췄고, 그 결과 30000/1001 = 29.97002997... fps가 되었습니다. 같은 이유로 방송용 프레임레이트는 다음과 같이 1.001로 나눈 값이 많습니다.

이 어긋남이 쌓이면 시간이 틀어지기 때문에, 타임코드에는 드롭 프레임이라는 보정 장치가 필요합니다(다음 글에서 다룹니다).

#화면비와 픽셀 종횡비

화면비(Display Aspect Ratio, DAR)와 별개로 픽셀 자체의 모양(Pixel Aspect Ratio, PAR)이 있습니다. SD 시절에는 720×480 파일에 4:3과 16:9 영상을 모두 담았습니다. 같은 픽셀 수를 가로로 늘리느냐 마느냐로 화면비를 바꿨기 때문에 픽셀이 정사각형이 아닙니다.

DAR = (가로 픽셀 수 / 세로 픽셀 수) × PAR
예) 720 × 480, PAR 32:27  →  DAR ≈ 16:9
    720 × 480, PAR 8:9    →  DAR ≈ 4:3

MediaInfo에서 Display aspect ratio와 Pixel aspect ratio를 함께 확인하는 이유입니다. 이 값을 무시하고 웹용 프록시를 만들면 영상이 눌리거나 늘어납니다.

#해상도가 MAM에 미치는 영향

• 저장 용량: 같은 코덱이라도 UHD는 HD의 4배 가까운 비트레이트를 필요로 합니다. 용량 계획을 세울 때 해상도별 시간당 용량표가 필요합니다.
• 프록시 정책: 원본이 SD, HD, UHD로 섞여 있어도 프록시는 같은 해상도로 맞춰 두면 웹 플레이어와 검색 화면을 단순하게 유지할 수 있습니다.
• QC 기준: 방송 송출용 소재는 해상도·프레임레이트·화면비가 정해진 규격에 맞아야 하므로, 인제스트 시점에 자동 검사가 필요합니다.

#정리

• 해상도 표기의 알파벳은 주사 방식(i/p), 숫자는 세로 줄 수입니다.
• 방송 프레임레이트 대부분은 1.001로 나눈 값입니다.
• 해상도뿐 아니라 PAR/DAR까지 확인해야 정확한 변환이 가능합니다.

#참고 자료

• ITU-R BT.601 (SD 디지털 영상)
• ITU-R BT.709 (HDTV)
• ITU-R BT.2020 (UHDTV)

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