코덱에 관한 정리 [색보정에 관한 이야기] 4:4:4, 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0

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[카메라·영상]

2012. 10. 10.

코덱에 관한 정리

색보정에 들어가기 전에 기초적인 단어 정리 와  각종 코덱에 관한 정리를 해볼까 합니다.
색보정을 하는데 왜 이런것을 하느냐고 물어보신다면.....
색보정을 필름이 아니라 컴퓨터로 하기 때문이 입니다.
각종 용어를 먼저 정리해놓으면 많은 분들이 보시지 않을 것 같아서 일단 코덱에 관한 이야기를 먼저 해볼까 합니다.

다소 지루할수도 있겠지만.... 그냥 한번 훑어 보신다고 생각 하시고 꼭 이부분을 이해하셔야 색보정을 전문적으로 하실수 있으니
꼭 천천히 읽어 주세요

참조 : http://www.nattress.com

일단 크로마샘플링에 관해서 알아보시죠

우리가 흔하게 쓰는 비디오카메라는 YUV로 기록되게 되어있습니다. YUV는 루미넌스와 색차 채널로 구성된 신호로 텔레비젼에 필름상태의 RGB의 정보를 보내기에는 전송에 문제가 발생하게 되어 이런 압축신호로 변환하게 됩니다.

보통은 Y Cb Cr이라는 신호로 표시하게 되는데

Y의 경우 밝기
Cb의 경우 블루(B채널에서 Y값을 뺀 영역)
Cr의 경우 래드(R채널에서 Y값을 뺀 영역)
을 이야기 합니다.

그래서 간혹 4:4:4, 혹은 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0, 3:1:1이라는 숫자들을 보셨을 겁니다.
이와 같은 숫자들을 서브샘플링 비율이라고 하는데
맨앞의 4는 수평 루미넌스 서브 샘플링 기준이고
그다음의 4나 혹은 2의 경우는 수평 색 채널 신호 서브 샘플링입니다.
그다음의 4나 혹은 2의 경우는 수직 색 채널 신호 서브 샘플링이고

크로마키나 합성작업을 하게되면 여기에 한가지 숫자가 더 붙은데
이 영역은 불규칙적으로 이용되는 알파 서브채널 샘플링으로 이 값은 항상 루미넌스 숫자와 같습니다.

그럼 이제 4:4:4:4나 4:2:2:4의 뜻에 대해서 대강은 아시겠죠^^



이 그림은 4:4:4 Full resolution 의 예제 입니다.
연보라 색을 나타내기 위해서 각영역에서 가지는 값은 위와 같은 영역으로 가지게 됩니다.
보통 이렇게 찍히는 카메라가 RED카메라 입니다. 코덱의 경우 None, Proress HQ 4444가 위와 같은 값을 가집니다.


이 그림은 4:2:2 Full resolution luma, and half 의 예로써 DigiBeta, DVCpro50, DVCpro HD, Proress  HQ 422와 같은 코덱에서 쓰고 있는 방식이죠


본 방식은 4:1:1 Full resolution luma and quarter로 우리에게 친숙한 NTSC DV나 PAL DVCpro코덱에서 주로 쓰였던 방식입니다.과거 6mm 카메라에서 많이 쓰인 방식이니 다들 많이 아실것이라고 생각이 됩니다.

이 방식은 4:2:0의 방식으로 요즘 우리가 흔하게 보는 MPEG2, HDV, H.264와 같은 코덱에서 쓰이는 방식으로 똑 같은 6mm에 hd급의 영상을 우겨넣기 위해서 압축된 방식으로 화질대비 가장 가벼운 코덱에서 주로 쓰입니다.

요즘은 작은 카메라에서 촬영되는 방식이나 휴대폰에서 쓰이는 방식도 전부 이 방식을 사용합니다.

이 방식이 얼마나 차이나는지 잘 모르시겠다면 다른 예로 보여드리죠
4:4:4 방식의 코덱처리 방법도 보여드리고 싶지만....

redone으로 편집한 소스가 없어서 어찌 할수 없이 4:2:2로 보여드리죠(이미지를 클릭하시면 원본을 크기로 보실수 있습니다)

<4:2:2 무압축 파일의 상태>
더블클릭을 하시면 이미지를 수정할 수 있습니다
차이가 눈에 보이시나요?

보통 4:2:2 에서 4:1:1의 차이는 Y채널에는 변화가 거의 없고 Cb, Cr의 채널에만 변화가 보이실겁니다.

앞쪽에서 짧게 설명을 했지만

비디오 포멧의 발전에서 가장 큰 변화였던 대역폭의 변화와 관련이 있습니다.

비디오 테이프의 혁명은 2인치 릴과 함께 시작했는데, 이 때에는 커다란 VTR에 연결해서 써야 했고
1970년대 이후에는 이동 가능한 카메라와 덱이라는 조합이 발생하면서 2인치 짜리를 6mm DV테이프에 기록을 하게되었고
이때 발생하는 대역폭은 동일하거나 더 큰 대역폭을 기록해야 하므로
일반적인 비디오 테이프에 담긴 녹화된 원본정보의 일부분을 축소시키지 않고서는 작은 싸이즈로 전송할수 없기때문에
서브샘플링으로 비디오 신호의 각 컴포넌트에서 취한 표본의 비율 로 정의 됩니다.

컴포넌트 비디오의 색차 채널에서 표본 압축은 인간의 시각체계에 크로미넌스에 대한 예민함 보다 루미넌스에 대한 예빈함이 더 크다는 것이 과학자들에게서 밝혀지면서 이미지의 샘플링 비율을 축소함으로써 중요한 대역폭이 보호될수 있게 하였기 떄문에 우리 눈이 인지 하기 힘튼 미세한 차이로 압축을 하게 됩니다.

원본 4:4:4 , 8 Bit의 이미지는 13.5MHz(ITU-601-R BT의 권장사항임)의 전송폭을 가지며
샘플 4:2:2 , 8 Bit의 이미지는 13.5MHz의 절반인 6.75MHz로 표본화 되었습니다.

위와 같은 방식은 이해를 하셨다면 이제 좀더 복잡한 샘플 이미지를 분석해 보도록 하죠

4:1:1은 위와 같은 서브샘플링 값을 가집니다.
이와 같은 서브샘플링은 방송에서 쓰기에는 적합하지만 크로마키잉에는 적합하지 않습니다.
왜냐하면 서브샘플링은 일률적으로 Key를 추출할수 있도록 배경을 동일한 밝기로 유지하는 능력에 한계가 있기 때문입니다.

블루에 대한 색의 표현이 너무나도 부정확하기 때문입니다.
  DV로 촬영해서 크로마키를 빼보신 분들이라면 이게 무슨 이야기인지 확실하게 아시겠죠 ^^

방송용으로 적합하다는 것은 고화질의 영상을 찍는다는 것이 아닙니다.
전파를 탈수 있을정도로 압축을 했다는 것이죠

과거 DV방식에서 HD방식으로 바뀌었지만, tv안테나나 선은 바뀌지 않았으니 이와 같은 현상이 나타나게 되는 겁니다.

서브샘플링의 경우 R-Y와 B-Y의 수평샘플 2개와 R-Y와 B-Y의 수직샘플 0개의 루미넌스 샘플을 가지고 있습니다.

이제 각종 코덱의 샘플 예제를 보도록 하죠





더 설명을 하자면 복잡해 질것 같아서 아래와 같이 히스토그램을 보고 코덱부분은 정리하도록 하죠


위와 같은 장면은 쉐이크에서 히스토그램으로 나타나게 표현 한것으로 8 BIt 일때는 이미지에서 손실이 되는 부분이 많이 보이게 됩니다.

포토샵을 조금이라도 해 보신분들이라면 이해하시겠지만, 위와 같은 마디가 끈겨있는 상황이 발생하면 더이상 색보정을 하기가 쉽지 않아 집니다.

조금만 건드려도 비어있는 색부분이 나타나기 때문이죠

바로 위와 같은 현상이 나오기 때문에

색보정을 하기로 마음을 먹었다면 10 Bit 로 바꿔야 합니다.

이러한 부분은 나중에 색보정을 하는 단계의 글을 쓸때 정리하도록 하겠습니다.

이제 색보정이라는 것에 들어가기 전에 사전에 하실 작업에 관한 이해하실 모든 부분에 대해서 아신 겁니다.

색보정의 단계에 들어가기 전에 사전에 알아 두어야 할점은

마스터코덱은 어떤코덱인지, 에디팅 코덱은 어떤 것으로 할건지를 알아야 합니다.

마스터 코덱은 최종 출력용코덱이므로 알파채널을 포함하지 않는 코덱으로 선택이 되어야 하고

에디팅 코덱은 알파채널이 포함된 10 Bit 코덱이어야 합니다.^^

대강 사전에 준비할 작업에 관해서는 인지 하셨나요?

위와 같은 상황만 이해하셨다면,
앞으로 촬영후에 생기는 문제들을 확 줄이실수 있으실 겁니다.^^

 

 


 참조 : http://tdcainsong.blogspot.kr/2012/04/2.html