비디오를 4K로 변환하는 것은 실제로 어떻게 작동합니까?

아날로그 필름에서 디지털 비디오로의 전환은 빠르게 이루어졌습니다. 여러분이 알기도 전에 테이프 기반 비디오 레코더는 디지털 비디오 카메라로 대체되었고 나중에는 스마트폰으로 대체되었습니다. 4K는 이제 비디오 제작의 표준이 되었으며, 1080p는 품질이 낮은 형제로 남아 있습니다.

4K 채택이 널리 확산되고 있음에도 불구하고 여전히 1080p로 제작되는 비디오가 많이 있습니다. 홈 비디오부터 오래된 영화에 이르기까지 과거에 제작된 콘텐츠는 표준 화질이나 그보다 낮은 해상도로 제공됩니다. 이는 비디오를 4K로 변환하는 것에 대해 생각하게 하여 오늘날 촬영하는 것과 같이 최신 4K OLED 디스플레이에서 선명하게 보이도록 하는 데 도움이 됩니다. 영상을 4K로 변환하는 것은 가능하지만 먼저 고려해야 할 단계와 포인트가 많은 과정입니다.

4K와 1080p 또는 초고해상도에 관해 이야기할 때 우리는 각 비디오 프레임에 포함된 픽셀의 양에 대해 이야기합니다. 대부분의 사람들이 일반적으로 4K로 의미하는 초고화질 비디오 콘텐츠의 경우 이는 3,840 x 2,160픽셀의 해상도를 의미하는 반면, 1080p 고화질 비디오의 해상도는 1,920 x 1,080픽셀입니다. 한편 표준 화질 비디오는 지역에 따라 480 또는 576개의 수직선에 위치합니다. 너비는 콘텐츠가 원래 촬영된 방식에 따라 달라질 수 있습니다. 또한 4,096 x 2,160 해상도의 ‘트루 4K’ 또는 DCI 4K라고 불리는 영화 같은 4K 해상도를 찾을 수도 있습니다.

모든 출력 파일을 4K로 업스케일할 수 있습니다. 4K는 단지 프레임 크기일 뿐입니다. 1080p에서 4K로 이동하려면 기록된 모든 원본 픽셀에 대해 화면에 3개의 추가 픽셀이 필요하므로 전체적으로 4배가 됩니다. 품질을 잃지 않고 관리하는 것이 문제입니다. 이는 거의 불가능하며 단순히 해상도를 변경해도 추가 선명도나 선명도를 갖춘 숨겨진 버전이 나타나지 않습니다.

기존의 업스케일링 소프트웨어는 보간법을 사용하여 이를 관리하고 각 프레임의 크기를 확대한 후 어떤 모습이어야 하는지 파악합니다. 업스케일링 소프트웨어가 얼마나 정확할 수 있는지가 주요 질문입니다. 픽셀이 어떤 모습이어야 하는지 추정해야 하지만 애초에 기록되지 않은 경우 실제 세부 사항을 복구할 수 없습니다.

종종 이는 크기를 늘리면 영상이 더 부드러워 보인다는 것을 의미합니다. 추가 픽셀을 추가하는 데 사용되는 “추측”은 결과적으로 매끄럽게 보이는 경우가 많습니다. 샤프닝은 가장자리 주위에 도움이 될 수 있지만 골디락스 딜레마입니다. 너무 많거나 충분하지 않으면 망칠 수 있습니다. 노이즈 감소의 경우에도 마찬가지이므로 최종 영상이 부자연스러워 보일 수 있습니다.

비디오를 4K로 변환하려는 전문가라면 사용 가능한 최고의 소스 데이터인 원본 소스 파일을 사용하여 작업하고 싶을 것입니다. 원본 데이터가 좋을수록 달성할 수 있는 작업의 품질도 좋아집니다.

HD 복원 스타트렉: 넥스트 제너레이션 프로세스를 올바르게 진행하려는 경우 이것이 얼마나 까다로울 수 있는지 증명합니다. 2011년 CBS에서 의뢰한 이 업그레이드는 20메가픽셀 해상도에 해당하는 품질로 설명된 쇼의 원래 35mm 필름 네거티브를 사용하여 쇼의 7개 시즌을 원래 방송 품질에서 블루레이 출시용 1080p로 리마스터링했습니다. 25,000개의 원본 필름 스톡 릴이 사용되었으며 프로세스를 돕기 위해 시각 효과 및 CGI 업그레이드가 포함되었습니다. 제작자 중 한 명에 따르면 완성하는 데 3년 이상이 걸렸으며 스튜디오에 1,200만 달러 이상의 비용이 소요된 것으로 알려졌습니다.

아이러니하게도 여기서 아날로그 필름을 디지털 비디오로 변환하면 이러한 유형의 작업이 더 쉬워집니다. 설정된 해상도로 오래된 디지털 마스터 파일로 작업하는 경우 작업할 수 있는 픽셀 수가 고정되어 있습니다. 에 사용된 원본 네거티브 스타 트렉 업그레이드하면 원래 TV 방송에서는 볼 수 없었던 훨씬 더 자세한 내용을 캡처할 수 있습니다.

불행하게도 최상의 소스 파일이 이미 낮은 해상도인 경우 실제 데이터로 작업할 수 없습니다. 생성된 모든 누락 픽셀은 추측입니다. 가장 좋은 결과는 이것이 꽤 설득력 있게 보일 것이라는 점입니다. 그러나 그것이 100% 사실이 아닐 수도 있습니다.

CBS와 달리 비디오를 4K로 변환하는 데 1,200만 달러가 들지 않을 것입니다. 비디오를 4K로 변환하는 일반 사용자는 대신 기존 보간법이나 최신 AI 기반 도구 중에서 선택해야 합니다. 두 방법 모두 확대된 4K 프레임을 채우는 데 필요한 추가 픽셀을 생성하지만 동일한 방식은 아닙니다.

보간법을 사용하는 4K 업스케일러는 좋은 구식 수학을 사용합니다. 단일 프레임에서 픽셀을 가져와서 주변 픽셀의 색상과 밝기를 확인합니다. 거기에서 주변 픽셀이 어떻게 보일지 계산하려고 시도합니다. 기본 수준에서는 단순한 복제를 통해 이를 달성할 수 있지만 고급 알고리즘은 가장자리를 보존하고 들쭉날쭉한 선을 피하는 데 중점을 둡니다. 최종 결과는 꽤 예측 가능하지만 한 가지 문제는 부드러움입니다. 보간법은 실제 디테일이나 질감을 마술처럼 재현할 수 없으므로 약간 가짜처럼 보입니다. TV는 성공 여부에 따라 이 작업을 자동으로 수행할 수도 있습니다.

다행히도 AI 업스케일링이 이 문제를 해결해 줄 것으로 보입니다. 이러한 모델은 일반적인 기능이 화면에 어떻게 표시되는지 식별할 수 있는 저해상도 및 고해상도 이미지의 예를 학습합니다. AI는 각 픽셀을 추정하는 대신 더 선명한 이미지가 어떻게 보일지 예측합니다.

결과는 더 선명하고 더 확실할 수 있지만 보간과 마찬가지로 실제 세계와 정확히 일치하지는 않습니다. AI 업스케일러는 보간법에서는 발생하지 않는 특이한 아티팩트를 도입할 수도 있습니다. 그러나 AI 모델은 지속적으로 개선되고 있으므로 오늘날 볼 수 있는 품질과 일관성은 불과 몇 년만 지나면 구식으로 보일 수 있습니다.

오래된 비디오로 작업하는 경우 비디오 프레임이 홀수 및 짝수 수평선으로 두 부분으로 분할되고 화면이 새로 고쳐질 때마다 각 라인이 새로 고쳐지는 인터레이스에 대해서도 고려해야 합니다. 최신 디스플레이는 인터레이스를 사용하지 않지만 CRT와 같은 화면을 위한 오래된 방송에서는 사용합니다. 이러한 종류의 비디오를 변환하려면 업스케일링하기 전에 인터레이스를 해제해야 합니다. 하지만 시청 가능한 비디오 품질을 유지하는 방식으로 480i NTSC 비디오를 4K로 얼마나 잘 업스케일할 수 있을지는 의문입니다.

업스케일링 도구에는 AI를 사용하든 보간법을 사용하든 원하는 결과를 얻는 데 도움이 되는 다양한 구성 기능이 있는 경우가 많습니다. 한 번의 통과로 원하는 결과를 얻을 수 없는 경우 설정을 조정하여 다시 시도할 수 있습니다(디스크 공간이 있는 한).

1080p 비디오를 업스케일러에 연결하고 마지막에 완벽한 4K 비디오를 기대할 수는 없습니다. 기술적인 측면에서는 비디오 프레임의 크기를 늘려 이를 달성할 수 있지만 품질 저하 없이 비디오의 크기를 늘리는 것은 어렵습니다. 기대에 부응하는 결과를 얻으려면 여러 번의 시도가 필요할 수 있습니다.

작업할 수 있는 좋은 소스 자료가 있으면 달성하기가 더 쉽고, 해상도의 도약이 작을수록 좋습니다. 예를 들어 1440p에서 4K로 업스케일링하는 경우 1080p에서 4K로, 또는 더 나쁜 경우 480p에서 4K로 ‘가짜’ 픽셀이 많이 필요하지 않습니다. 4K 업스케일링 소프트웨어는 누락된 부분, 즉 추가 픽셀이 어떤 모습이어야 하는지만 추측할 수 있습니다. AI는 프로세스를 더 쉽게 만들고 잠재적으로 더 좋게 만들고 있지만 유사한 일치가 보장되지는 않습니다.

하지만 여기에서 해상도가 유일한 요소는 아닙니다. 디스크 공간을 절약하기 위해 비디오 파일을 낮은 비트 전송률로 압축할 수 있습니다. 즉, 비디오의 매 초마다 저장되는 데이터 양이 더 적습니다. 4K로 업스케일링해도 이 문제는 취소되지 않으며 낮은 비트 전송률 파일에서 작업하는 경우 블록이나 밴딩과 같은 일반적인 압축 아티팩트를 잃을 수 없습니다. 모든 것이 소스에 달려 있으며, 그것이 충분하다면 업스케일링을 처리하기가 훨씬 쉬워집니다.