요즘과 같이 유튜브나 페이스북 라이브를 이용한 개인 방송이나 일반 학교나 종교기관들의 라이브 방송이 증가일로에 있다.
자세한 인코딩의 작동원리나 코덱 등에 대해서는 자세히 알 필요는 없다. 그 이유는 일반적으로 사용하는 코덱이 H.264이기 때문이다.
따라서 오늘은 여러분의 라이브 방송, 즉 방송 이벤트를 기반으로 한 비디오 인코딩 시 요구되는 몇 가지 권장 설정 및 그리고 용어들에 대하여 알아보기로 하자.
라이브 방송을 구성할 때 여러분이 서비스를 것들에 대한 정확한 이해를 하는 것이 가장 중요하다. 이는 인코딩 설정에 전적으로 달려 있기 때문이다. 예를 들면 음악 이벤트는 최상의 오디오가 필요하며 CCTV와 같은 경우는 어떨까? 비디오 채팅이 적용할 때는? 4K 스트리밍 방송은?
실시간 스트리밍을 위한 완벽한 인코딩 구성은 다른 스트리밍에 적합하지 않을 수 있다. 스트리밍의 할 경우 이에 대한 시나리오의 세부사항을 체크한 이후 인코더를 설정할 때 이 경우가 가장 첫 번째 단계이다.
여러분의 라이브 방송을 최적화하기 위하여 다음의 사항을 사전에 체크하자.
① 시청자의 성격
② 장소 또는 위치
③ 사용 가능한 대역폭
④ 움직임의 정도
▶ 비디오 품질과 대역폭과의 상관관계
고품질 비디오는 넓은 대역폭이 요구된다. 특히 요즘과 같이 스트리밍 방식을 채택하여 서비스할 경우 특히 많은 고려가 필요하다. 이 대역폭은 돈에 관련이 있기 때문이다. 또한 인터넷 속도는 인코딩하려는 대역폭 내에서 처리하여야만 한다.
즉, 가능한한 낮은 비트 레이트 스트리밍을 이용한 인코딩은 여러분의 비용을 최소화시킬 수 있다.
따라서 훌륭한 라이브 방송을 하기 원할 경우 다음의 조건들을 잘 조정할 필요가 있다.
① 프레임 레이트 (Frame Rate)
② 키 프레임 간격 (Key Frame Interval)
③ 오디오 비트 레이트(Audio Bit Rate)
④ 전체 비트 레이트(Overall Bit Rate)
위의 4가지 설정을 잘 구성하면 여러분의 스트리밍을 보다 효율적으로 인코딩하고 비용을 효율적으로 사용할 수 있다.
간단하게나마 위에서 기술적 용어들의 설명하고 자 한다.
● 프레임 레이트 (Frame Rate): 프레임 레이트는 각 프레임이 표시되는 속도를 말합니다. 즉, 프레임 레이트가 낮을 수로 비디오가 더 선명하다.
매끄러운 HD 스트리밍은 초당 60프레임을 사용한다. 예를 들면 60fps의 의미는 초당 60개의 서로 다른 이미지가 포함되며 이것이 연속적으로 움직이기에 움직이는 것과 같이 보인다. 일반적으로 인코더는 25, 29.97 또는 60을 제공한다. 어떤 디바이스의 경우 60을 제공한다는 것은 좋은 인코더가 되겠네요. 만일 품질이 중요하지 않을 경우 프레임 레이트를 최소화하는 경우도 발생한다. 즉 CCTV의 경우 약 10~15 fps의 프레임 레이트를 사용하여도 화질에 큰 문제는 없습니다. 또한 4K의 비디오를 추구할 경우, 60fps이 좋을 것입니다. 이유는 고품질 비디오이기 때문이다.
● 키 프레임 간격(Key Frame Interval): 아이 프레임 간격이라고 일컫는 키 프레임 간격은 전체 이미지가 전송되는 빈도를 결정하는 인코딩 설정이다. 스트리밍인 인코딩되면 일부 프레임만 전체 그림을 표시한다. 초기(키) 프레임은 전체 이미지를 포함하고 후속 프레임(델타)은 해당 이미지의 변경사항만 나타난다. 이를 통한 중북 데이터를 줄이고 대역폭을 줄일 수 있다. 예를 들면 강연을 라이브 방송을 할 경우 강연자는 계속적인 움직임이 있지만 주변의 것들은 거의 움직임이 없기에 주변을 인코딩을 할 필요가 없다. 이 경우는 강연자 위주로 인코딩하기에 대역폭을 줄일 수 있다. 그러나 운동경기, 비 오는 날 천둥번개가 치며 많은 자동차가 움직이며 여러 명의 사람들이 동시에 움직일 경우는 개객의 대상이 모두 움직임이 있기에 키 프레임 간격은 작을수록 좋다. 참고로 뉴스데스크나 토크쇼와 같은 정적인 경우 키 프레임 간격이 2초 정도면 충분하며 스포츠나 액션의 경우 약 1초 정도의 짧은 키 프레임 간격이 필요하다.
● 오디오 비트 레이트(Audio Bit Rate): 아주 깨끗한 오디오가 늘 문제가 된다. 시청자가 무슨 일이 일어나고 있는지를 알 수 없는 경우 스트리밍을 포기하는 경우가 발생한다. 이러한 이유로 오디오 세그먼트에 대한 대역폭 할당을 중요하다. 즉 일부 스트리밍에서는 오디오가 다른 것보다 더 큰 역할을 한다. 스포츠 경우보다 뉴스 방송이나 토크 쇼의 경우 높은 오디오 비트 레이트를 사용하고 자 한다. 뉴스의 경우 시청자들은 기자들의 리포트를 경청하지만 스포츠의 경우는 게임에 초점을 둔다.
● 전체 비트 레이트(Overall Bit Rate): 전반적인 비트 레이트는 품질 및 스트리밍 이벤트의 유형과 균형을 이루는 가장 어려운 작업 중 하나이다. 대부분의 경우 엔지니어는 최상의 화질을 얻기 위해 가능한 한 비트 레이트를 높이려고 한다.
이와 같은 접근법에는 두 가지 문제가 있다.
☞ 충분한 대역폭과 리소스 없이 높은 비트 레이트의 스트리밍을 인코딩을 할 경우 비디오가 손상될 수 있다. 충분한 대역폭을 사용하지 않고 높은 비트 레이트 스트리밍을 보면 비디오 프레임이 끊어질 수 있다. 이 경우 ABR(Adaptive Bit Rate) 비디오 스트리밍을 보내고 있는지 여부를 고려해야만 한다. ABR을 사용하면 플레이어가 편안하게 지원할 수 있는 비트 레이트를 선택한다. 그렇게 하면 모든 시청자들은 연결 상태에 관계없이 좋은 비디오를 경험할 수 있다.
Adaptive Bit Rate의 경우, 2006 ENS1080의 개발할 당시 케이블 방송이나 지상파 방송과는 달리 인터넷을 이용할 경우 네트워크 대역폭의 정확도가 일정하지 않기에 약간의 대역폭을 좀 높게 그리고 좀 낮게 포함시켰던 방법이다. 원래 Average Bit Rate가 Adaptive Bit Rate로 바뀌어 현재 사용되고 있다. 이 Adaptive Bit Rate의 경우 2M 일 경우 1.8M~2.2M 의 대역폭을 설정, 평균적으로 2M가 될 수 있게 하는 기술이며 처음으로 와이더맥스의 ENS1080에 적용된 최초의 기술이다. 이 기술은 현재 거의 모든 인코더에 채택되어 인코더에 적용되고 있다.
☞ 대부분의 경우 적용형 변환(Adaptive Rendition)은 인코더가 아닌 서버에서 구성된다. 그러나 ABR을 지원하려면 키 프레임 간격을 구성해야만 한다. 녹화 중인 내용에 관계없이 이러한 스트리밍에는 1~2초 정도의 키 프레임 간격을 사용하기 바란다.
권장 인코딩 설정
키 프레임 간격, 프레임 레이트, 오디오 비트 레이트 및 비디오 비트 레이트 등은 라이브 방송이나 콘텐츠를 만들 때 중요한 요소들이다. 따라서 시나리오에 맞게 사용자가 설정하는 것이 중요하다. 그렇게 하면 가장 효율적인 방식으로 서비스에 적합한 스트리밍을 제공할 수 있다.
아래의 기술하는 내용은 케이스에 따라 동작에 따라 대상 및 사용 가능한 대역폭을 따라 몇 가지 권장사항들이다.
⒜ 스포츠 및 겜블링 이벤트
스포츠 및 겜블링 이벤트는 이동 속도를 수용하기 위해 짧은 키 프레임 간격이 요구되며 대기 시간을 조정할 수도 있다. 동작이 필드에 있기 때문에 오디오 비트 레이트는 높을 필요가 없다.
▷ 키 프레임 간격: 1초
▷ 프레임 속도: 29.97 또는 25 fps(frame per second)(29.97 fps 추천)
▷ 오디오 비트 레이트: 128~192 kbps
▷ Adaptive Bit Rate 적용
⒝ 뉴스 및 토크 쇼
▷ 키 프레임 간격: 1~4초
▷ 프레임 속도: 29.97 또는 25fps (29.97 fps 추천)
▷ 오디오 비트 레이트: 192~256kbps
▷ Adaptive Bit Rate: 필수가 아님
⒞ CCTV
CCTV의 경우 품질이 중요하지 않으며 속도를 높이려면 모든 설정을 낮게 유지하는 것이 좋습니다.
▷ 키 프레임 간격: 4초
▷ 프레임 속도: 10~15 fps
▷ 오디오 비트 레이트: 64~128 kbps
▷ Adaptive Bit Rate: 필수가 아님
위에서 기술한 것들과 같이 인코딩 시 꼭 살펴봐야하는 것들은 위의 4가지이다. 이들 4가지의 설정값을 이용하면 보다 나은 라이브 방송을 할 수 있다.
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