Bitrate, 전송률

비트레이트는 데이터 전송률을 의미하며, 1초당 전송되는 비트의 수를 나타냅니다. 주로 bps 단위를 사용하며, Kbps, Mbps 등으로 표현됩니다.

비트레이트가 높을수록 더 많은 데이터를 처리할 수 있어 음질이나 영상 품질이 향상되지만, 파일 크기도 증가합니다.

• bit : b, Mb, 1글자
• byte : B, MB, 1byte=8bit 파일 크기의 단위

일반적인 16bit 44.1kHz 의 스펙의 오디오 파일의 경우 1초에 16bit 의 데이터가 44100번 들어있다는 뜻이기 때문에

• 모노 16bit 44.1kHz 의 경우 16 x 44100 = 705,600 bps, 705kbps
• 스테레오 16bit 44.1kHz 의 경우 16 x 44100 X 2 = 1,411,200 bps, 1.4Mbps
• 모노 24bit 96kHz 의 경우 24 x 96000 = 2,304,000 bps, 2.3Mbps

의 비트레이트를 가진다.

비트레이트는 바로 이때 bit/s, bps(1초당 비트)의 값을 이야기하므로,

스테레오 16bit 44.1kHz 는 1411kbps이다.

대중적으로 많이 쓰는 MP3 192kbps 라는 뜻은 바로 이 1초당 비트값이 192K = 192,000 라는 뜻이다.¹⁾

많은 사람들이 바로 이 비트레이트(kbps)와 샘플레이트(kHz), 비트 뎁쓰(16bit, 24bit) 등을 혼동하는 경우가 많아 주의해야 한다.

현재의 HDD나 SSD와 같은 저장장치의 성능으로 볼 때 무엇을 써도 전혀 무리 없이 컴퓨터를 통한 멀티 트랙 레코딩이 가능하다. 그렇지만 실사용에서는 SSD에 녹음을 하는 것이 좀 더 안정적인 결과를 보여주는 경우가 많다. 이것에 대한 원인으로는 순차적 읽기/쓰기 속도는 HDD도 충분히 빠르지만, 무작위 읽기/쓰기 속도는 HDD가 SSD에 비해 현저하게 떨어지는 것 때문으로 생각 된다.

• 16kbps: Spoken word
• 32kbps: Talk show
• 48kbps: AM radio
• 64kbps: FM radio
• 96kbps: Near CD quality
• 128kbps: DAB quality(Digital Audio Broadcasting : Streaming)
• 192kbps: Perceptual CD Quality
• 256kbps: Studio quality
• 320kbps: Pro quality

1080p 해상도는 $1920 \times 1080$개의 픽셀로 구성됩니다. 비압축(RAW) 영상 데이터의 크기를 계산하는 방식은 다음과 같습니다.

일반적인 영상 포맷은 RGB 혹은 YUV 색상 체계를 사용합니다. 각 채널(R, G, B)이 8bit(256단계)의 데이터를 가질 때:

• Full RGB (4:4:4) 기준: 1픽셀 = 24bit ($8bit \times 3$)
• 일반적인 디지털 영상 (4:2:0 서브샘플링) 기준: 색상 정보를 압축하여 1픽셀당 평균 12bit를 사용합니다.

가장 순수한 형태인 Full RGB(24bit) 기준으로 계산하면 화면 전체 1프레임의 용량은 다음과 같습니다.

• $1920 \times 1080 \times 24bit = 49,766,400 bit \approx 50Mbit$

이러한 정지 화면을 1초에 24프레임(24fps) 속도로 재생한다면:

• $50Mbit \times 24frame = 1,200Mbps$ (초당 전송률)

이 수치를 실질적인 저장 용량으로 환산하면 다음과 같은 엄청난 데이터량이 나옵니다.

• 초당: 약 150MB
• 분당: 약 9GB
• 시간당: 약 540GB

따라서 영상을 비압축(RAW)으로 촬영하고 저장하는 것은 데이터 처리 비용과 저장 공간 측면에서 매우 까다로운 작업입니다.

우리가 흔히 미러리스 카메라에서 사용하는 1080p 24fps 영상이 50Mbps나 25Mbps로 저장된다는 것은, 원본 데이터(1,200Mbps)를 약 1/24 ~ 1/48 수준으로 강력하게 압축하여 저장하고 있음을 의미합니다.이러한 엄청난 압축에도 불구하고 화질이 유지되는 이유는 H.264, HEVC(H.265)와 같은 효율적인 코덱이 프레임 사이의 중복된 정보를 제거하기 때문입니다.

50Mbps 의 영상 코덱으로 영상을 찍을 때, 1분 길이의 영상의 크기는

50Mbps x 60초 = 3000Mbps = 375Mbyte, MB (3000/8, 1byte=8bit)

1시간 길이의 영상의 크기는

375MB x 60분 = 22500MB = 22.5GB

• CBR : Constant Bitrate, 고정 비트레이트, 정보량에 상관없이 데이터의 양을 항상 고정한다.
• VBR : Variable Bitrate, 변동 비트레이트, 정보량에 따라 데이터의 양을 가변적으로 조절한다.
• ABR : Average Bitrate, 평균 비트레이트, 지정된 값을 중심으로 데이터의 양을 가변적으로 조절한다.