H.264 란 무엇인가?

 

 

 

 

H.264 란 무엇인가?

H.264는 **AVC (Advanced Video Coding)**라고도 불리며, 고화질 비디오를 효율적으로 압축, 기록 및 배포하기 위해 개발된 비디오 압축 표준입니다. ITU-T(국제전기통신연합)의 VCEG(Video Coding Experts Group)와 ISO/IEC JTC1 MPEG(Moving Picture Experts Group)의 협력으로 2003년에 처음 발표되었습니다.

 

H.264의 주요 목표는 이전 비디오 압축 표준(예: MPEG-2, H.263)보다 훨씬 낮은 비트 전송률로 동일하거나 더 나은 화질의 비디오를 제공하는 것이었습니다. 이는 데이터 저장 공간을 절약하고 네트워크 대역폭 사용량을 줄여 더욱 효율적인 비디오 전송 및 스트리밍을 가능하게 합니다.

 

H.264의 주요 특징:

• 높은 압축 효율성: H.264는 이전 표준 대비 최대 50% 이상의 비트 전송률 감소 효과를 보이면서도 화질 저하를 최소화합니다. 이는 더 작은 파일 크기로 고화질 비디오를 저장하고 전송할 수 있게 해줍니다.
• 다양한 프로파일 및 레벨 지원: H.264는 다양한 사용 사례와 장치에 맞게 여러 **프로파일(Profile)**과 **레벨(Level)**을 정의합니다.
  • 프로파일: 특정 압축 기술의 조합을 명시하여 디코더가 지원해야 하는 기능을 정의합니다. 주요 프로파일로는 Baseline, Main, High 등이 있습니다.
  • 레벨: 비트 전송률, 해상도, 프레임 속도 등 비디오 파라미터의 최대값을 제한하여 디코더의 성능 요구 사항을 정의합니다.
• 뛰어난 화질: 낮은 비트 전송률에서도 높은 수준의 화질을 유지하여 사용자에게 만족스러운 시청 경험을 제공합니다.
• 넓은 호환성: H.264는 거의 모든 현대적인 장치와 플랫폼에서 지원됩니다. 스마트폰, 태블릿, PC, 스마트 TV, 게임 콘솔 등 다양한 기기에서 H.264로 인코딩된 비디오를 재생할 수 있습니다.
• 다양한 네트워크 전송 프로토콜 지원: RTSP, HLS, MPEG-DASH 등 다양한 스트리밍 프로토콜과 호환되어 인터넷 스트리밍 환경에서 널리 사용됩니다.
• 오류 복원력 (Error Resilience): 네트워크 환경에서 발생할 수 있는 오류에 대한 복원력을 향상시키는 기능들을 포함하고 있습니다.

H.264의 작동 방식 (간략):

H.264 인코더는 비디오를 압축하기 위해 다음과 같은 주요 단계를 거칩니다.

1. 예측 (Prediction): 현재 프레임의 블록을 이전 또는 이후 프레임의 블록(Inter Prediction)이나 현재 프레임 내의 다른 블록(Intra Prediction)을 사용하여 예측합니다. 움직임 추정(Motion Estimation) 기술이 Inter Prediction에 사용됩니다.
2. 변환 (Transform): 예측 오류(원본 블록과 예측 블록의 차이)를 주파수 영역으로 변환하여 에너지 집중도를 높입니다. 주로 이산 코사인 변환 (DCT: Discrete Cosine Transform)이 사용됩니다.
3. 양자화 (Quantization): 변환된 계수들을 양자화하여 불필요한 정보를 제거하고 데이터 양을 줄입니다. 양자화 수준에 따라 압축률과 화질이 달라집니다.
4. 엔트로피 부호화 (Entropy Encoding): 양자화된 계수들과 예측 정보 등을 통계적 특성을 이용하여 허프만 부호화 (Huffman Coding) 또는 CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 방식으로 압축합니다.

H.264 디코더는 인코딩된 비트스트림을 역순으로 처리하여 원래의 비디오 프레임을 복원합니다.

 

H.264의 활용 분야:

H.264는 높은 압축률과 화질, 넓은 호환성 덕분에 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

• 인터넷 스트리밍: YouTube, Netflix, Vimeo 등 대부분의 온라인 비디오 플랫폼에서 H.264를 사용하여 비디오를 스트리밍합니다.
• 디지털 방송: 지상파, 케이블, 위성 방송에서 HD 방송을 위해 H.264를 사용합니다.
• 블루레이 디스크: 블루레이 디스크의 비디오 코덱 표준 중 하나입니다.
• 화상 회의: Zoom, Skype 등 화상 회의 애플리케이션에서 실시간 비디오 전송을 위해 H.264를 사용합니다.
• 감시 카메라: CCTV 등 감시 시스템에서 효율적인 비디오 녹화 및 전송을 위해 H.264를 사용합니다.
• 모바일 기기: 스마트폰, 태블릿 등에서 비디오 녹화 및 재생 시 H.264를 지원합니다.
• 디지털 사이니지: 광고 및 정보 전달을 위한 디지털 디스플레이에서 H.264 형식의 비디오를 재생합니다.

H.265 (HEVC)와의 비교 (간단):

H.265 (High Efficiency Video Coding)는 H.264의 후속 표준으로, 더 높은 압축 효율성을 제공하는 것을 목표로 개발되었습니다. 일반적으로 H.265는 H.264와 동일한 화질에서 약 50% 더 낮은 비트 전송률을 달성할 수 있습니다. 하지만 H.265는 H.264보다 인코딩 및 디코딩에 더 많은 컴퓨팅 자원을 필요로 하며, 특허 관련 문제로 인해 H.264만큼 널리 보급되지는 못했습니다.

 

결론:

H.264는 높은 압축 효율성, 뛰어난 화질, 넓은 호환성을 바탕으로 현대 디지털 비디오 환경에서 가장 널리 사용되는 비디오 압축 표준 중 하나입니다. 우리의 일상생활에서 소비하는 대부분의 비디오 콘텐츠가 H.264 코덱을 통해 효율적으로 저장되고 전송되고 있다고 해도 과언이 아닙니다.