동영상 촬영 및 편집에 대한 개념 정리

FSA·2024년 5월 28일

video vision

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1. 비디오 촬영의 개념 공부 (중요)

1단계: 촬영 전 카메라 세팅!!

- 비디오를 촬영 시작할 때 우리는
  - resolution과 fps, HDR/SDR 선택 가능
  - 아이폰 12의 동영상 촬영은 HDR 포맷 중에서도, `Dolby Vision` (동적 메타데이터) 를 사용
  - 아이폰에서 SDR을 선택하면, `Dolby Vision`이라고 적힌 메타데이터가 사라진다!

1.1. HDR(High Dynamic Range)

"넓은 명암비"(더 밝은 백색과 더 깊은 흑색)와 "넓은 색상 범위"를 제공하여 고퀄리티 영상 제공
이 기술은 표준 동적 범위(SDR, standard dynamic range) 비디오보다 훨씬 "더 넓은 밝기"와 "색상 스펙트럼"을 포착하고 재현
더 넓은 색 영역 (RGB 0-255 값을 가지는게 아니라, 더 촘촘한 범위의 값을 가짐!)
- HDR은 10비트 또는 그 이상의 색상 깊이를 사용
  - Rec. 2020: HDR 콘텐츠는 더 넓은 색 공간인 Rec. 2020을 사용
- SDR의 8비트 색상 깊이에 비해 훨씬 더 많은 색조를 표현
  - 이는 SDR에서 주로 사용하는 Rec. 709에 비해 더 많은 색을 표현
- 비트 깊이 (Bit Depth): 각 채널의 비트 깊이는 명암비에 큰 영향을 미칩니다.
  - 8비트: 채널당 256단계의 밝기.
  - 10비트: 채널당 1024단계의 밝기.
- 비트 깊이가 높을수록 더 많은 밝기 단계가 가능해져, 더 높은 명암비를 표현
기술적 요구 사항:
- HDR 콘텐츠를 촬영, 편집, 재생하기 위해서는 HDR을 지원하는 카메라, 편집 소프트웨어, 디스플레이 등이 필요

1.1.1. HDR 포맷 종류

다양한 HDR 포맷이 존재하는데, 대표적인 것으로는 HDR10, Dolby Vision, HLG(Hybrid Log Gamma) 등이 있습니다.
- 각 포맷은 동적 메타데이터의 사용 유무, 지원하는 색상 및 밝기 수준 등에서 차이
- 예를 들어, Dolby Vision은 장면별로 최적화된 메타데이터를 제공하여 각 장면을 최적의 밝기와 색상으로 보여줄 수 있습니다. (동적 메타데이터)

1.1.2. 색 공간 (color space)

특정한 방법으로 색상을 생성하고 조합하는 색상 모델을 사용
가장 일반적인 색상 모델로는 RGB (빨강, 초록, 파랑), CMYK (청록, 자홍, 노랑, 검정), YCbCr (밝기와 색차 정보), HSV (색상, 채도, 명도) 등
- 예를 들어, RGB 색 공간에서는 세 가지 기본 색상의 강도를 조절하여 다양한 색을 만들어냄
- 각 색상의 강도는 특정 범위 내에서 조절될 수 있으며, 이러한 조합을 통해 다양한 색상이 생성됨
- 다른 예로, YCbCr 색 공간은 색의 밝기 정보(Y)와 색차 정보(Cb와 Cr)를 분리하여 처리
- YCbCr은 특히 방송 및 디지털 비디오에서 널리 사용되며, 색상 데이터의 효율적인 압축을 가능하게 합니다.
Rec. 709(1990년~)와 Rec. 2020(2012년~. BT.2020)은 색공간(color space)의 표준
- Rec. 2020은 매우 넓은 색 공간과 다양한 전송 특성, 해상도, 비트 깊이를 포함
두 표준 모두 주로 YCbCr 색상 모델을 사용하지만, RGB 색상 모델과도 깊은 관련
"Rec. 709/Rec. 2020"와 YCbCr과의 관계:
- 비디오 산업에서는 RGB 데이터를 YCbCr 형식으로 변환하여 사용
- 이는 RGB 각각의 색상 대신에 밝기 정보(Y)와 색차 정보(Cb와 Cr)로 데이터를 나누어 처리
- 이 변환은 비디오 데이터를 더 효율적으로 압축하고 전송할 수 있게 해줌
- Rec. 709와 Rec. 2020은 모두 YCbCr 형식을 사용하여, 각각의 색공간 내에서 어떻게 색상 정보를 샘플링하고 저장할지 규정
"Rec. 709/Rec. 2020"와 RGB와의 관계:
- Rec. 709와 Rec. 2020 모두 RGB 색상 모델을 기반
- 이 색공간들은 RGB 모델에서 사용할 수 있는 색의 범위(색영역)와 색상 재현 방법을 정의
- 예를 들어,
  - Rec. 709는 sRGB와 유사한 색영역을 가지며,
  - Rec. 2020은 더 넓은 색영역을 제공하여 더 많은 색을 포함
BT.2020NC는 Rec. 2020 표준의 한 부분으로, YCbCr 색 공간에서 비상수 휘도를 사용하여 색상과 밝기를 처리하는 방식을 정의
- 비상수 휘도?(Non-Constant Luminance)
  - 상수 휘도 Y = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B
  - 휘도(Y)와 색차(Cb, Cr) 성분이 비선형적으로 결합되는 방식을 의미
Color Space는 감마 보정, 백색점, Color Primaries/ color transfer characteristics를 포함한 더 넓은 개념으로, 색상 재현을 위한 전체 시스템
- 뒤에서 자세한 설명

2단계: 촬영 중 과정 정리!

- 동영상 촬영 중에는, 실시간으로 메모리에 프레임들이 저장되는데,
  - (H, W, 3)이 저장되지 않고, 인코딩 되어 메모리에 저장됨
  - 인코딩 방식도 여러가지가 존재하는데, 카메라에 설정된 "코덱"에 따라 인코딩 방식이 달라짐
  - 아이폰 12의 코덱은 HEVC(H.265)임!
    - HDR말고 SDR로 촬영해도, 코덱은 HEVC(H.265)임!
  - 비트레이트는?

2.1. 코덱(codec)

코덱(codec)은 ‘Compressor-decompressor’의 줄임말로, 디지털 데이터를 압축하고 해제하는 기술 또는 장치
- Compressor: 실시간으로 촬영되는 프레임들을 메모리에 저장시킬 때 사용
- decompressor: 저장된 비디오를 재생할 때 사용
코덱의 작동 방식
- RGB 색 공간을 YUV 색 공간으로 변환하여, 인간의 시각적 민감도를 고려한 압축을 수행
- 프레임 내(intra-frame)의 중복 정보를 줄이는 방식으로 압축
- 여러 프레임 간(inter-frame)의 데이터를 압축
참고:
- 여러 코덱이 있는데, 비디오 확장자(.mov / .mp4 / .mkv) 별로, 지원하는 코덱이 다름!!
- 코덱의 효율성에 따라 같은 비트레이트로도 더 높은 품질의 비디오를 제공할 수 있음
  - 예를 들어, H.265(HEVC)는 H.264보다 더 효율적으로 압축할 수 있어, 동일한 비트레이트로 더 나은 품질을 제공

2.1.1. H.264 (=libx264)

정의:고화질의 비디오를 비교적 낮은 비트레이트에서도 압축할 수 있도록 설계
특징:
- 주로 8비트 색 깊이와 SDR 콘텐츠를 위해 설계되었습니다. 일부 확장 버전은 10비트를 지원하지만, 효율이 떨어집니다.

2.1.2. H.265/`HEVC` (High Efficiency Video Coding)

개요: H.264의 후속 모델로, 4K UHD 및 높은 해상도 비디오 스트리밍을 위해 설계
장점: H.264보다 약 50% 더 효율적인 압축을 제공하며, 같은 품질의 비디오를 훨씬 적은 데이터로 전송할 수 있습니다.
10비트 및 HDR 콘텐츠를 효율적으로 압축할 수 있도록 설계

2.2. bitrate VS fps

우리가 휴대폰 촬영을 할때,
- bitrate는 직접 설정할 수 없고, 촬영할 때의 resolution과 fps, 코덱 종류에 따라 가변적으로 달라집니다.
- fps는 내가 정할 수 있습니다.

2.2.1. 비트레이트 (Bitrate)?

오디오나 비디오 파일에서 초당 메모리에 전송되는 비트 수를 의미
요약하자면:
- 1. 촬영 중:
  - 실시간으로 비디오 데이터를 압축하고 저장하며, 이 과정에서 비트레이트가 적용됩니다. (메모리에)
- 1. 촬영 후:
  - 촬영된 비디오 데이터가 지정된 비트레이트에 따라 최종적으로 파일로 저장됩니다. (디스크에)
비트레이트는 주로 비트/초(bps) 단위로 표현되며, 파일의 압축률과 직접적인 관련이 있음
높은 비트레이트는 일반적으로 데이터의 품질이 높음을 의미하지만, 파일 크기도 커집니다.

고정 비트레이트(CBR)와 가변 비트레이트(VBR):
- 고정 비트레이트는 일정한 속도로 데이터를 전송하는 방식이고,
- 가변 비트레이트는 비디오의 복잡도에 따라 전송 속도를 조절하여 효율적으로 데이터 용량을 사용할 수 있음

2.2.2. 예시: HDR 포맷 중 하나인, Dolby vision 에서의 birate

Dolby Vision HDR 포맷으로 촬영한 비디오는 각 프레임의 비트레이트 메타데이터가 다를 수 있음
Dolby Vision HDR은 높은 다이내믹 레인지와 색재현력을 제공하기 위해 프레임마다 메타데이터를 포함
이 메타데이터는 밝기, 색상, 명암비 등을 조절하여 각 장면에 최적화된 품질을 제공

2.2.3. 비트레이트와 FPS의 비교

목적의 차이: 비트레이트는 데이터의 품질과 크기를 조절하는 데 중점을 두는 반면, FPS는 비디오의 시각적 부드러움에 영향
사용자 경험에 미치는 영향: 높은 비트레이트는 더 선명한 이미지와 깨끗한 사운드를 제공할 수 있지만, 높은 FPS는 특히 액션 영화나 비디오 게임에서 움직임의 자연스러움을 향상시킵니다.
코덱의 효율성에 따라 같은 비트레이트로 더 높은 품질의 비디오를 제공할 수 있습니다.
- 예를 들어, H.265(HEVC)는 H.264보다 더 효율적으로 압축할 수 있어, 동일한 비트레이트로 더 나은 품질을 제공

2.3. 색차 부호화

2.3.1. 요약

색차 부호화(Chrominance Subsampling)는 색상 정보를 압축하여 저장하는 기술
비디오와 이미지의 파일 크기를 줄이면서 시각적 품질을 유지하는 데 중요한 역할
YUV 색 공간은 RGB 색 공간을 변환하여 밝기와 색상 정보를 분리한 것
이 개념은 인간의 시각 시스템이 밝기 정보(Y, Luminance)보다 색상 정보(U와 V, Chrominance)에 덜 민감하다는 사실을 활용
색차 부호화는 색상 정보를 덜 자주 샘플링하여 비디오와 이미지의 파일 크기를 줄이는 기술

2.3.2. YUV 색 공간

먼저, YUV 색 공간의 기본 개념을 이해하는 것이 중요합니다:
Y (Luminance): 이미지의 밝기 정보를 나타냅니다. 인간의 눈은 밝기 정보에 매우 민감
U (Chrominance): 파란색과 밝기 차이를 나타냄
V (Chrominance): 빨간색과 밝기 차이를 나타냄

4:4:4

구현: 밝기(Y)와 색상(U와 V) 정보가 모두 동일한 해상도로 샘플링됩니다.
용도: 고품질 비디오, 그래픽 디자인.
비율: Y:U:V = 4:4:4 (모든 성분이 동일 해상도).

4:2:2

구현: 밝기(Y)는 모든 픽셀에서 샘플링되고, 색상(U와 V)은 가로 방향에서 2픽셀마다 샘플링됩니다.
용도: 방송 비디오, 고품질 비디오 편집.
비율: Y:U:V = 4:2:2 (가로 방향에서 색상 정보가 절반으로 줄어듦).

4:2:0

구현: 밝기(Y)는 모든 픽셀에서 샘플링되고, 색상(U와 V)은 가로와 세로 방향 모두에서 2픽셀마다 샘플링됩니다.
용도: DVD, Blu-ray, 스트리밍 비디오.
비율: Y:U:V = 4:2:0 (가로와 세로 방향 모두에서 색상 정보가 절반으로 줄어듦).

2.3.4. 색 공간(color space)과 색차 부호화의 관계

색 공간이 특정 방식으로 색상 정보를 구성하고 정의한다면, 색차 부호화는 그 색상 정보 중 일부를 효율적으로 줄여 데이터를 더 작게 만드는 역할
예를 들어, YCbCr 색 공간에서는 Y(밝기) 성분을 그대로 유지하면서 Cb와 Cr(색차) 성분을 색차 부호화를 통해 감소시켜 데이터 양을 줄입니다.

2.3.5. "색 공간과 색차 부호화"와 코덱과의 상관관계

코덱은 선택된 색 공간과 색차 부호화 방식에 따라 최적의 압축 방법을 결정
예를 들어, H.264 또는 HEVC(H.265)와 같은 고급 비디오 코덱은 주로 YCbCr 색 공간을 사용하며, 다양한 색차 부호화 설정(예: 4:2:0, 4:2:2)을 지원하여 다른 용도 및 품질 요구 사항에 맞게 비디오를 압축
코덱은 이러한 압축 데이터를 해석하여 복원할 때도 색 공간과 색차 부호화의 정의를 따릅니다.

pix_fmt

비디오 파일에서 픽셀 포맷을 지정하는 데 사용되는 옵션
이 옵션은 비디오의 색 공간과 색상 깊이, 색상 서브샘플링 및 색상 데이터를 저장하는 방법을 정의

YUV:
- Y: 휘도(Luminance) 성분을 나타냅니다.
- U, V: 색차(Chrominance) 성분을 나타냅니다. U는 파랑-휘도 차이(Blue-Y), V는 빨강-휘도 차이(Red-Y)를 나타냅니다.
- YUV 색 공간은 RGB 색 공간을 변환한 것으로, 색상 정보를 효율적으로 압축
420:
- 4:2:0 색상 서브샘플링을 나타냅니다. 이는 색차 성분(U와 V)이 휘도 성분(Y)보다 낮은 해상도로 샘플링된다는 의미입니다.
  - 4: 휘도 성분(Y)의 샘플 수.
  - 2: 첫 번째 색차 성분(U)의 샘플 수. (휘도의 수의 절반)
  - 0: 두 번째 색차 성분(V)의 샘플 수. (첫 번째 색차 성분의 수와 같음)
- 이는 비디오 데이터의 크기를 줄이는 데 사용되며, 인간의 눈이 색차보다 휘도에 더 민감하다는 점을 활용한 것입니다.

pix_fmt=yuv420p와 pix_fmt=yuv420p10le

10le가 뒤에 붙은것
비트 깊이:
- yuv420p: 8비트
- yuv420p10le: 10비트
엔디안:
- yuv420p: 해당 없음
- yuv420p10le: Little Endian
따라서, yuv420p10le는 더 높은 비트 깊이(10비트)를 사용하여 더 정밀한 색상 표현이 가능하며, Little Endian 방식으로 데이터를 저장합니다.

3단계: 촬영 종료 버튼을 눌렀을 때

- 촬영 종료 버튼을 누르면, 메모리에 올라와있던 비디오가 디스크에 저장됩니다.
- 이 때, 디스크에, 어떤 포멧으로 저장하는지가 중요합니다.
  - 아이폰: MOV
  - mp4와 mkv도 있습니다.

1.1. MP4 VS MKV VS MOV

각 확장자마다, 어떤 코덱까지 호환되는지가 달라집니다.
참고: H.265 (HEVC) 코덱을 지원하는 컨테이너 형식에는 MP4, MKV, 그리고 MOV가 모두 포함됩니다.

1.1.1. MP4 (MPEG-4 Part 14)

호환성
- MP4는 다양한 장치에서 널리 지원되는 형식
- 인터넷 스트리밍과 디지털 저장 공간에 이상적인 선택
효율성:
- MP4는 높은 압축률을 제공하여 파일 크기를 줄이면서도 비교적 높은 품질을 유지
확장성
- 비디오 및 오디오 코덱(H.264, AAC 등)을 포함

1.1.2. MKV (Matroska Video)

유연성
- MKV는 거의 모든 비디오와 오디오 코덱을 지원하며 여러 자막 트랙, 챕터 정보 등을 담을 수 있어 매우 유연
- 무손실(Dolby TrueHD) 오디오 지원
고품질: MKV는 고품질 비디오 저장에 적합하며 손실 없는 오디오 포맷을 지원

1.1.3. MOV

높은 품질의 비디오와 오디오 저장에 적합하며, 편집 후 파일 품질이 저하되지 않는 ‘ProRes’와 같은 코덱을 지원합니다.

1.1.4. 주요 차이점

호환성: MP4 > MKV > MOV 순으로 널리 호환됩니다.
3개 다 HDR10, HDR10+, 그리고 Dolby Vision 등 여러 HDR 형식을 지원
기능성: MKV는 다양한 멀티미디어 기능을 지원하며, MOV는 전문적인 편집과 높은 품질의 비디오 저장에 특화되어 있습니다.
적합한 사용처: MP4는 일반적인 사용 및 스트리밍, MKV는 고품질 비디오 저장, MOV는 전문 비디오 편집 및 Apple 제품 사용자에게 적합

4단계: 편집 시

ffmpeg 패키지의 parameter
아래 파라미터들은 매우 중요하다.
- 색감을 결정하는지는 확인 못했는데, 영상이 얼마나 이질감 없이 부드럽게 보이는지(픽셀 단위의 잔상)에 매우 중요한 요소

1. ffmpeg

1.1. Preset

preset 매개변수는 인코딩 속도와 압축 효율 사이의 균형을 조절
일반적으로 ffmpeg 및 libx264 코덱에서는 다양한 preset이 제공됩니다.
이들은 ultrafast, superfast, veryfast, faster, fast, medium (기본값), slow, slower, veryslow로 나뉩니다.
-veryslow는 인코딩에 더 많은 시간이 소요되지만 파일 크기를 더 작게 만들고, 품질을 개선합니다.

1.2. CRF (Constant Rate Factor)

crf 값은 libx264 코덱을 사용할 때 비디오의 품질을 지정하는데 사용되는 매개변수
crf는 0에서 51까지의 범위를 가집니다.
여기서 0은 손실이 없는 인코딩(로스레스)을 의미하고, 23은 기본 설정으로, 51은 가장 낮은 품질을 의미
crf 값이 낮을수록 출력 비디오의 품질이 높아지지만, 파일 크기가 증가
반대로 crf 값을 높이면 파일 크기는 감소하지만 비디오 품질도 떨어집니다.
일반적으로 18~28 범위의 crf 값이 가장 많이 사용되며, 이 범위 내에서는 품질과 파일 크기 사이에 적절한 균형을 제공

2. codec Profile과 Level

코덱:
- 비디오 또는 오디오 데이터를 효율적으로 압축하고 전송하기 위한 기술.
- https://velog.io/@hsbc/코덱-프로파일-high와-main의-차이
코덱 프로파일:
- 코덱의 기능과 복잡성을 세분화한 설정 집합.
- 사용 환경이나 디코딩 기기의 성능에 따라 최적화된 기능만 선택적으로 사용할 수 있도록 정의됨.
- 코덱 프로파일은 비디오 인코딩의 특정 속성을 정의하지만, Color Primaries, Color Transfer Characteristics, Color Range, Chroma Location, pix_fmt 등은 독립적으로 설정될 수 있습니다.
- 따라서, 코덱 프로파일이 결정된다고 해서 나머지 파라미터들이 자동으로 결정되는 것은 아니며, 이들은 별도로 설정할 수 있습니다.
- 코덱 프로파일로 인해 자동으로 정해지는 메타데이터 요소들
  - 비트 깊이 (Bit Depth):
    - 각 프로파일은 특정 비트 깊이를 지원하도록 설계되어 있습니다. 예를 들어, H.264의 High Profile은 8비트 깊이를 지원하며, HEVC의 Main 10 Profile은 10비트 깊이를 지원합니다.
  - 색상 서브샘플링 (Chroma Subsampling):
    - 일부 프로파일은 특정 색상 서브샘플링 포맷을 사용합니다. 예를 들어, HEVC의 Main Profile은 4:2:0 서브샘플링을 사용합니다.
  - 압축 알고리즘의 세부사항:
    - 프로파일에 따라 사용되는 특정 압축 알고리즘이나 기술이 정해집니다. 예를 들어, H.264의 Baseline Profile은 B-프레임을 지원하지 않지만, Main Profile과 High Profile은 B-프레임을 지원합니다.
    - 레벨 (Level):
      - 프로파일은 특정 레벨을 지원합니다. 레벨은 해상도, 프레임 레이트, 비트레이트 등의 제한을 정의합니다. 예를 들어, H.264 High Profile Level 4.1은 최대 1080p 해상도와 60fps를 지원합니다.
이 프로파일들은 비디오의 압축 및 디코딩을 위한 다양한 기능과 제한을 설정함으로써, 특정 요구 사항에 맞춘 성능과 호환성을 보장

2.1. HEVC (H.265) 코덱의 주요 프로파일:

이 코덱의 주요 프로파일에는 Main, Main 10, Rext (Range extensions) 등이 있습니다.

2.1.1. Main 프로파일

Main 프로파일은 가장 기본적인 프로파일로,
8비트 컬러 깊이를 지원하며
표준 동적 범위(SDR) 비디오에 사용
이 프로파일은 HD 및 일부 4K 콘텐츠의 처리를 위해 설계

2.1.2. Main 10 프로파일

Main 10 프로파일은 Main 프로파일을 기반으로 하되, 10비트 컬러 깊이를 지원
HDR (High Dynamic Range) 콘텐츠를 처리 .

2.1.3. Rext (Range extensions) 프로파일

Rext 프로파일은 HEVC의 더 고급 기능을 제공
이 프로파일은 4:2:2, 4:4:4 크로마 서브샘플링과 같은 고급 비디오 포맷뿐만 아니라 10비트 이상의 컬러 깊이도 처리
예를 들어, 비디오가 다음과 같은 특성을 가지고 있다면 Rext 프로파일이 자동으로 선택될 수 있습니다:
- 고비트 깊이: 예를 들어 10비트 이상.
- 고급 색차 샘플링: 4:2:2 또는 4:4:4 크로마 서브샘플링.
- 확장된 색 공간: 예를 들어 BT.2020.

2.2. H.264 코덱의 주요 프로파일

1. Baseline Profile (`baseline`)

대상: 모바일 장치, 비디오 회의 시스템
특징: 낮은 복잡도, 높은 호환성. B-프레임, CABAC(콘텍스트 기반 적응형 바이너리 산술 코딩) 및 P-프레임에서의 인터레이스 처리가 비활성화됩니다.
사용 예시: 네트워크 대역폭이 제한된 환경이나 낮은 디코딩 성능을 요구하는 장치.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v baseline output.mp4

2. Main Profile (`main`)

대상: 표준 정의(SD) 방송, DVD 저장
특징: Baseline Profile의 기능에 더해, B-프레임과 CABAC를 지원하여 더 높은 압축 효율과 품질을 제공합니다.
사용 예시: 표준 방송 및 DVD 콘텐츠.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v main output.mp4

3. High Profile (`high`)

대상: 고해상도 비디오 콘텐츠, HDTV, Blu-ray 디스크
특징: Main Profile의 모든 기능에 추가적으로 8x8 인트라 블록과 고급 인트라 예측, 더 높은 비트 심도 및 컬러 샘플링을 지원하여 최적의 품질을 제공합니다.
사용 예시: 고해상도 방송, Blu-ray 디스크, 온라인 스트리밍.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v high output.mp4

4. High 10 Profile (`high10`)

대상: 전문가 수준의 비디오 편집 및 제작
특징: 10비트 색 깊이를 지원하여 더 정교한 색상 표현과 그라데이션 처리가 가능.
사용 예시: 고급 색 보정 작업 및 고품질 비디오 제작.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v high10 output.mp4

5. High 4:2:2 Profile (`high422`)

대상: 방송 및 영상 제작
특징: 4:2:2 색차 샘플링을 지원하여 색상 정보를 더 많이 보존, 후처리와 색상 보정이 필요한 작업에 적합.
사용 예시: 방송 콘텐츠 제작 및 후처리 작업.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v high422 output.mp4

6. High 4:4:4 Predictive Profile (`high444`)

대상: 고품질 그래픽 및 텍스트를 포함한 비디오
특징: 4:4:4 색차 샘플링을 지원하여 모든 색상 정보가 유지되며, 텍스트나 그래픽 요소가 포함된 비디오에 이상적.
사용 예시: 고해상도 그래픽 작업 및 최고 품질의 비디오 콘텐츠.

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -profile:v high444 output.mp4

2.3 명시적 프로파일 설정 방법

FFmpeg 인코딩 시 사용자가 특정 프로파일을 명시하지 않는 경우, libx265 인코더는 입력 비디오와 호환되는 가장 적합한 프로파일을 자동으로 선택
만약 특정 프로파일을 사용하고 싶다면, FFmpeg 인코딩 명령에 프로파일을 명시적으로 지정할 수 있음
예를 들어, Main 10 프로파일을 강제로 사용하려면 다음과 같이 설정할 수 있습니다:

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx265 -x265-params profile=main10 output.mp4

2.4. Level

레벨은 프로파일 내에서 지원하는 기술적 제한을 정의
레벨이 높을수록 더 높은 품질의 비디오를 처리할 수 있습니다.
예를 들어, HEVC 코덱의 레벨 120은 매우 높은 해상도와 데이터 속도를 지원
레벨이 높아짐에 따라 처리할 수 있는 최대 해상도와 프레임 레이트, 그리고 비디오의 비트레이트가 증가합니다.

3. 색공간(color space) 메타데이터의 전문적인 설명

Color Space는 이러한 감마 보정, 백색점, Color Primaries/ color transfer characteristics를 포함한 더 넓은 개념으로, 색상 재현을 위한 전체 시스템
네 가지 요소(color primaries, color transfer characteristics, color range, chroma location)는 모두 디지털 영상의 색상 재현과 품질을 결정하는 데 중요한 역할

3.1. Color Primaries (색상 원색)

Color Primaries는 색 공간(Color Space)의 일부 요소로, 색 공간 내에서 사용되는 기본 색상의 좌표를 정의
Color primaries는 색 공간(Color Space) 내에서 삼각형의 세 꼭지점을 정의하는 세 가지 기본 색상(빨강, 초록, 파랑)을 의미
각 원색은 인간 시각 시스템의 특정 감광성을 모방하여정확한 색상 재현을 위해 사용
표준:
- Rec. 709, Rec. 2020, DCI-P3 등
- Rec. 709:
  - 빨강, 초록, 파랑의 좌표
- Rec. 2020:
  - 빨강, 초록, 파랑의 좌표가 Rec. 709보다 더 넓은 범위를 포함하여 더 풍부한 색상을 표현할 수 있습니다.
- DCI-P3:
  - 디지털 영화 표준으로, Rec. 709보다 더 넓은 색 공간을 지원하지만 Rec. 2020보다는 좁습니다.
용도: 정확한 색상 재현과 일관성을 위해 사용

3.2. Color Transfer Characteristics (색 전송 특성)

Color transfer characteristics는 입력 신호와 출력 신호 간의 비선형 관계를 정의하는 함수
- 입력신호: (비디오 또는 이미지 파일에 저장된 원본 색상 및 밝기 데이터. 이 데이터는 디지털 형식으로 인코딩되어 있음.)
- 출력 신호: (디스플레이 장치(예: TV, 모니터)에서 실제로 표시되는 색상 및 밝기 데이터. 이 데이터는 화면에 물리적으로 표시되는 밝기와 색상 값을 의미)
이는 주로감마 보정과 HDR(High Dynamic Range) 콘텐츠의 표현을 위해 사용
표준: 대표적인 표준으로는 Rec. 709, Rec. 2020, PQ (Perceptual Quantizer), HLG (Hybrid Log-Gamma) 등이 있습니다.
- Rec. 709: 표준 다이나믹 레인지 콘텐츠에서 사용되며, 감마 2.2로 정의
- PQ (ST 2084): HDR 콘텐츠에서 사용
- HLG: HDR 방송을 위해 개발된 하이브리드 로그 감마로, SDR(Standard Dynamic Range)과 HDR 장치 모두에서 호환성을 제공
  - arib-std-b67:
    - 하이브리드 로그 감마(Hybrid Log-Gamma, HLG) 전송 특성을 의미
용도: 색상 신호를 디스플레이 장치의 밝기와 일치시키기 위해 사용되며, 특히 HDR 콘텐츠에서 밝기와 명암비를 조절하여 더 생생하고 사실적인 영상을 제공

3.3. Color Range (색상 범위)

Color range는 영상 신호에서 표현되는 밝기 값의 범위를 의미합니다.
이는 전체 범위를 사용할지 제한된 범위를 사용할지 결정합니다.
표준:
- Full Range (0-255): 모든 가능한 값(0부터 255까지)을 사용하여 색상을 표현합니다. 주로 컴퓨터 그래픽스에서 사용됩니다.
  - 10비트: 0~ 1023
- Limited Range (16-235): 영상 신호의 표준 범위로, 방송 표준에 적합합니다. 검은색은 16, 흰색은 235로 정의됩니다. (8비트 기준)
  - 10비트 색 공간: 검은색은 값 64, 흰색은 값 940으로 정의됩니다.
- color_range=tv
  - Limited Range를 의미하며, 이는 방송 표준에 맞춘 색상 범위
  - 아이폰으로 찍은 원본도 tv임.
  - 주로 TV 방송, Blu-ray 디스크 등에서 사용되며, 다음과 같은 특징을 갖습니다.
  - Limited Range (TV Range):
Limited Range를 왜 쓰나?
- 영상 신호에서 극단적인 밝기 값(0과 255 또는 0과 1023)을 사용하지 않으므로, 신호 처리 과정에서 발생할 수 있는 오버슈트(overshoot)나 언더슈트(undershoot)를 방지
- 이 범위는 방송 표준과 호환되며, 대부분의 TV와 방송 장비에서 사용됩니다.
- 방송 호환성: 대부분의 방송 장비와 TV는 Limited Range를 사용하므로, 이 범위를 사용하면 호환성을 유지할 수 있습니다.
- 신호 처리 안정성: Full Range를 사용할 경우, 신호 처리 과정에서 극단적인 값이 클리핑(clipping)될 위험이 있습니다. Limited Range를 사용하면 이러한 위험을 줄일 수 있습니다.

3.4. Chroma Location (색차 위치)

Chroma location는 색차 정보(Cb와 Cr)의 샘플링 위치를 정의

이는 YUV 색 공간에서 색상 정보가 어떻게 샘플링되고 배치되는지 설명
표준: 다양한 샘플링 방식이 있으며, 대표적인 방식은 다음과 같습니다.
- Left: 색차 샘플이 밝기 샘플의 왼쪽에 배치됩니다. MPEG-2와 같은 일부 비디오 압축 표준에서 사용됩니다.
- Center: 색차 샘플이 밝기 샘플의 중앙에 배치됩니다. JPEG 및 MPEG-4에서 주로 사용됩니다.

FSA

모든 의사 결정 과정을 지나칠 정도로 모두 기록하고, 나중에 스스로 피드백 하는 것

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[python] 비디오 화질 유지하기

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동영상 촬영 및 편집에 대한 개념 정리

video vision

1. 비디오 촬영의 개념 공부 (중요)

1단계: 촬영 전 카메라 세팅!!

1.1. HDR(High Dynamic Range)

1.1.1. HDR 포맷 종류

1.1.2. 색 공간 (color space)

2단계: 촬영 중 과정 정리!

2.1. 코덱(codec)

2.1.1. H.264 (=libx264)

2.1.2. H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding)

2.2. bitrate VS fps

2.2.1. 비트레이트 (Bitrate)?

2.2.2. 예시: HDR 포맷 중 하나인, Dolby vision 에서의 birate

2.2.3. 비트레이트와 FPS의 비교

2.3. 색차 부호화

2.3.1. 요약

2.3.2. YUV 색 공간

4:4:4

4:2:2

4:2:0

2.3.4. 색 공간(color space)과 색차 부호화의 관계

2.3.5. "색 공간과 색차 부호화"와 코덱과의 상관관계

pix_fmt

pix_fmt=yuv420p와 pix_fmt=yuv420p10le

3단계: 촬영 종료 버튼을 눌렀을 때

1.1. MP4 VS MKV VS MOV

1.1.1. MP4 (MPEG-4 Part 14)

1.1.2. MKV (Matroska Video)

1.1.3. MOV

1.1.4. 주요 차이점

4단계: 편집 시

1. ffmpeg

1.1. Preset

1.2. CRF (Constant Rate Factor)

2. codec Profile과 Level

2.1. HEVC (H.265) 코덱의 주요 프로파일:

2.1.1. Main 프로파일

2.1.2. Main 10 프로파일

2.1.3. Rext (Range extensions) 프로파일

2.2. H.264 코덱의 주요 프로파일

1. Baseline Profile (baseline)

2. Main Profile (main)

3. High Profile (high)

4. High 10 Profile (high10)

5. High 4:2:2 Profile (high422)

6. High 4:4:4 Predictive Profile (high444)

2.3 명시적 프로파일 설정 방법

2.4. Level

3. 색공간(color space) 메타데이터의 전문적인 설명

3.1. Color Primaries (색상 원색)

3.2. Color Transfer Characteristics (색 전송 특성)

3.3. Color Range (색상 범위)

3.4. Chroma Location (색차 위치)

[python] 비디오 화질 유지하기

코덱 프로파일: high와 main의 차이

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2.1.2. H.265/`HEVC` (High Efficiency Video Coding)

1. Baseline Profile (`baseline`)

2. Main Profile (`main`)

3. High Profile (`high`)

4. High 10 Profile (`high10`)

5. High 4:2:2 Profile (`high422`)

6. High 4:4:4 Predictive Profile (`high444`)