현대 비디오 압축에서는 세 가지 기본적인 유형의 프레임, 즉 그림이 있습니다: I-프레임, P-프레임, B-프레임. I-프레임은 완전하고 독립적인 이미지인 반면, P-프레임과 B-프레임은 다른 프레임과의 변화만을 저장하는 부분 프레임으로, 이를 통해 압축이 이루어집니다. P-프레임은 이전 프레임에서 앞으로 예측하고, B-프레임은 과거 및 미래 프레임에서 양방향으로 예측합니다.
이러한 프레임 유형의 핵심 원리는 시간적 중복성을 제거하는 것입니다. 하나의 완전한 이미지(I-프레임)를 저장한 다음, 후속 프레임(P 및 B-프레임)에서 움직이거나 변경되는 내용만 설명함으로써 비디오 코덱은 인지할 수 있는 품질 손실 없이 파일 크기를 크게 줄일 수 있습니다.
기본: I-프레임 (인트라 코딩)
독립적인 이미지
I-프레임, 즉 인트라 코딩 프레임은 완전한 그림입니다. 비디오 스트림 내에 포함된 표준 JPEG 또는 BMP 이미지라고 생각할 수 있습니다.
이 프레임은 자체적으로 표시하는 데 필요한 모든 데이터를 포함하며, 다른 프레임의 정보에 의존하지 않습니다.
비디오 스트림의 앵커
I-프레임은 독립적이기 때문에 비디오 파일 내에서 임의 접근 지점, 즉 앵커 역할을 합니다. 비디오에서 새로운 지점으로 탐색할 때 플레이어는 디코딩을 시작하기 위해 가장 가까운 이전 I-프레임을 찾습니다.
또한 새로운 장면의 시작이나 중요한 시각적 변화 후에 사용됩니다.
크기 및 품질
I-프레임은 다른 프레임 유형에 비해 가장 적은 압축을 사용합니다. 결과적으로 파일 크기가 가장 크지만, 다른 프레임이 구축되는 가장 높은 품질의 기반을 제공합니다.
미래를 내다보는: P-프레임 (예측)
변화만 저장
P-프레임, 즉 예측 프레임은 압축 효율성을 높이는 부분 프레임입니다. 이 프레임은 자신과 그 이전에 오는 I-프레임 또는 P-프레임 간의 차이점만 인코딩하여 작동합니다.
예측 작동 방식
전체 새 이미지를 저장하는 대신, P-프레임은 본질적으로 "이전 프레임의 이 위치에 있는 픽셀 블록을 가져와 여기로 이동"과 같은 지침을 포함합니다. 이 지침을 모션 벡터라고 합니다.
또한 참조 프레임에 없었던 새로운 이미지 정보에 대한 데이터도 저장합니다.
효율성 향상
P-프레임은 변화와 모션 벡터만 저장하기 때문에 I-프레임보다 파일 크기가 훨씬 작아 압축 전략의 중요한 부분을 형성합니다.
양방향 참조: B-프레임 (양방향)
가장 효율적인 프레임
B-프레임, 즉 양방향 예측 프레임은 가장 높은 수준의 압축을 제공합니다. 이 프레임은 이전 프레임과 후속 프레임 모두에서 데이터를 참조하여 예측 개념을 한 단계 더 발전시킵니다.
간격 보간
과거와 미래를 모두 살펴봄으로써 B-프레임은 놀랍도록 효율적일 수 있습니다. 예를 들어, 개체가 일시적으로 가려졌다가 다시 나타나면 B-프레임은 장애물 전후의 데이터를 사용하여 해당 위치를 효과적으로 보간할 수 있습니다.
가장 높은 수준의 압축
이러한 양방향 참조는 B-프레임을 가장 작고 효율적인 프레임 유형으로 만들어 비디오 파일 크기를 가장 크게 줄일 수 있게 합니다.
절충점 이해
압축 대 CPU 부하
압축 효율성과 계산 비용 사이에는 직접적인 절충 관계가 있습니다. I-프레임은 디코딩하기 가장 쉬운 반면, B-프레임은 이미지를 재구성하기 위해 디코더가 과거 및 미래 프레임을 메모리에 유지해야 하므로 가장 많은 부하를 요구합니다.
이것이 매우 낮은 지연 시간 스트리밍 애플리케이션이 디코딩 지연을 줄이기 위해 B-프레임을 피하는 이유입니다.
탐색 가능성 및 오류 복원력
I-프레임 사이에 P 및 B-프레임이 길게 이어지는 시퀀스를 GOP(Group of Pictures)라고 합니다. 긴 GOP는 파일 크기를 줄이지만 탐색 정확도를 떨어뜨릴 수 있습니다.
또한 I-프레임 또는 P-프레임의 오류는 다음 I-프레임이 나타날 때까지 해당 프레임에 의존하는 모든 후속 프레임의 표시를 손상시킬 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이러한 프레임 유형을 이해하면 비디오 인코딩 시 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
- 주요 초점이 전문 편집 또는 아카이빙인 경우: 정확한 프레임 단위 탐색을 보장하고 품질 손실을 최소화하기 위해 I-프레임 비율을 높게(짧은 GOP) 사용하십시오.
- 주요 초점이 낮은 지연 시간 라이브 스트리밍인 경우: 시청자 측의 처리 지연을 최소화하기 위해 주로 I-프레임과 P-프레임에 의존하고, 종종 B-프레임을 완전히 피하십시오.
- 주요 초점이 전달 또는 저장을 위한 최대 압축인 경우: 가능한 가장 작은 파일 크기를 달성하기 위해 I 및 P-프레임 사이에 여러 B-프레임이 있는 더 긴 GOP를 사용하십시오.
궁극적으로 I, P, B-프레임 간의 상호 작용을 마스터하면 비디오 품질, 파일 크기 및 재생 성능 간의 중요한 균형을 직접 제어할 수 있습니다.
요약표:
| 프레임 유형 | 설명 | 주요 특징 | 주요 사용 사례 |
|---|---|---|---|
| I-프레임 | 독립적인 완전한 이미지 | 최고 품질, 가장 큰 파일 크기, 임의 접근 지점 역할 | 비디오 편집, 아카이빙, 장면 전환 |
| P-프레임 | 이전 프레임의 변화 예측 | 더 작은 파일 크기, 압축을 위한 모션 벡터 사용 | 일반 스트리밍, 효율적인 압축 |
| B-프레임 | 과거 및 미래 프레임 모두 참조 | 가장 작은 파일 크기, 가장 높은 압축률, 하지만 더 많은 처리 필요 | 저장 또는 전달을 위한 최대 압축 |
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