홍라이프 계산기영상 프레임 크기 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
비압축 영상 한 프레임은 얼마나 크고, 초당 얼마나 많은 데이터를 만들까요? 이 계산기는 해상도, 색차 샘플링(4:4:4, 4:2:2, 4:2:0), 비트 깊이로 프레임 크기를 구하고, 데이터 전송률과 녹화에 필요한 저장 공간을 계산합니다. 캡처 카드, 녹화기, 인터페이스, 저장 장치를 계획할 때 유용합니다.
계산 방법
휘도 샘플 = 너비 × 높이
색차 성분당 샘플: 4:4:4 → 너비 × 높이, 4:2:2 → (너비 ÷ 2) × 높이, 4:2:0 → (너비 ÷ 2) × (높이 ÷ 2)
프레임 크기(비트) = (휘도 + 2 × 색차) × 비트 깊이, 바이트 = 비트 ÷ 8
픽셀당 비트 = 프레임 비트 ÷ (너비 × 높이)
데이터율 = 프레임 비트 × 프레임 레이트, 저장 공간 = 데이터율 × 시간 ÷ 8
- MB = 10⁶바이트, MiB = 2²⁰바이트입니다.
원리
디지털 영상은 모든 픽셀의 밝기(휘도, Y′)와 두 색차 신호(Cb, Cr)를 저장합니다. 사람 눈은 밝기의 세부보다 색의 세부에 덜 민감해서 색은 낮은 해상도로 저장할 수 있습니다. 4:2:2는 색차를 가로로 절반, 4:2:0은 가로세로 모두 절반으로 줄여 픽셀당 평균 샘플이 3개 대신 2개 또는 1.5개가 됩니다. 샘플 수에 샘플당 비트를 곱하면 프레임 크기, 여기에 초당 프레임 수를 곱하면 데이터율이 됩니다.
예제 풀이
기본값인 3,840 × 2,160, 4:2:2, 10비트, 25fps, 10분으로 계산합니다.
- 휘도 = 3,840 × 2,160 = 8,294,400샘플입니다.
- 색차 = 2 × (1,920 × 2,160) = 8,294,400샘플로, 합계 16,588,800샘플입니다.
- 프레임 = 16,588,800 × 10 = 165,888,000비트 = 20.74MB = 19.78MiB, 픽셀당 20비트입니다.
- 데이터율 = 165,888,000 × 25 = 4.147Gbit/s입니다.
- 저장 공간 = 분당 31.1GB, 10분에 311GB입니다.
| 가로 (px) | 프레임 1장 크기 (MB) |
|---|---|
| 960 | 5.18 |
| 1,920 | 10.37 |
| 2,880 | 15.55 |
| 3,840 | 20.74 |
| 4,800 | 25.92 |
| 5,760 | 31.1 |
| 7,680 | 41.47 |
결과 해석
이 숫자는 비압축 4K 영상에 빠른 인터페이스와 큰 저장 공간이 필요한 이유, 그리고 카메라가 보통 H.264, HEVC, ProRes처럼 훨씬 작은 압축 형식으로 녹화하는 이유를 보여 줍니다. 계산은 실제 화면 부분만 셉니다. 블랭킹 구간, 파일 형식의 채움(일부 10비트 형식은 샘플을 32비트 단위로 묶음), 오디오가 조금 더해집니다. 인터페이스나 저장 장치가 이 데이터율을 감당할 수 있는지 확인하는 데 쓰십시오.
흔한 실수
- 색차 샘플을 빼고 휘도만 세는 경우
- 인터페이스 속도와 비교하면서 비트와 바이트를 섞는 경우
- 비압축 크기를 압축 녹화 비트레이트와 그대로 비교하는 경우
- MB와 MiB를 구분하지 않는 경우
자주 묻는 질문
4:2:0은 무슨 뜻인가요?
색을 가로세로 절반 해상도로 저장해 픽셀당 평균 1.5샘플이라는 뜻입니다.
10비트 영상은 왜 8비트보다 큰가요?
샘플마다 8비트 대신 10비트를 써서 데이터가 25% 늘기 때문입니다.
카메라 파일은 왜 훨씬 작나요?
프레임 안과 프레임 사이의 중복을 없애는 압축을 하기 때문입니다.
출처: Recommendation ITU-R BT.2020-2 (10/2015), picture spatial characteristics, frame frequencies and sampling formats · IEC 80000-13 (binary prefixes such as MiB)