과거 소니 캠코더의 영상저장 방식은 AVCHD가 기본이었습니다. AVCHD는 Advanced Video Codec High Definition의 줄임말로 2006년에 소니와 파나소닉에서 선보인 H.264 코덱 기반 테이프리스 비디오 포맷입니다. Blu-ray, DVD, HDD, 플래시메모리를 비롯한 다양한 기억장치를 지원했던 바 있습니다. AVCHD 포맷은 블루레이 포맷을 가져와서 캠코더, 디지털커메라)용으로 제작한 것으로 이 영상은 별도의 변환없이 블루레이에서 재생됩니다. AVCHD의 태생은 Blu-ray 및 DVD 재생을 염두해 둔 것입니다. Blu-ray와 DVD같은 광학식 저장 장치들은 데이터 읽기 대역 폭에 제한이 있습니다. DVD는 18Mbps에 불과합니다. 소니의 메모리카드는 23Mbps이었습니다. 따라서 소니의 카메라들은 AVCHD를 언제든 DVD나 메모리카드에서 재생할 수 있도록 최고 비트레이트를 다음과 같이 각각 17Mbps, 23Mbps로 제한하였습니다.
60i 24M(FX)/50i 24M(FX) : 24 Mbps (최대) 1920×1080 (60i/50i)로 동영상을 촬영합니다.
60i 17M(FH)/50i 17M(FH) : 약 17 Mbps (평균) 1920×1080 (60i/50i)로 동영상을 촬영합니다.
AVCHD가 Blu-ray 디스크 형식과 호환되고, MPEG-4 AVC/H.264의 영상과 Dolby Digital AC-3 코덱으로 음질이 좋으며, 1920 X 1080/60i, 50i(16:9)를 쉽게 기록할 수 있다는 장점있습니다. 하지만 HD에서 장점을 보이던 AVCHD는 HD 및 4K 영상을 고효율로 작은 단일 파일에 저장할 수 있는 비디오 포맷에 자리를 넘겨주게 되었습니다.
2012년 4K 녹화가 가능한 시네마 카메라 PMW-F55가 등장하며 함께 발표 된 것이 소니가 4K 세대의 비디오 포맷으로 자리 매김한 XAVC입니다. 당시 소니는 하이엔드 기록은 RAW로 중간코덱은 MPEG-4 SStP (Simple Studio Profile)로, 이외의 HD제작은 당시 PC의 부하를 이유로 MPEG-2를 기반으로 한 XDCAM만을 사용하였습니다. 당시 PC 성능은 MPEG-4를 핸들링 하기에는 너무 낮은 사양이었습니다.
문제는 대역폭입니다. 과거의 영상 포맷들은 범용성을 위해 DVD나 Blu-ray처럼 영상의 크기가 짧고, 프로세서의 요구사항이 낮았습니다. 고속인터넷 인프라에 고해상도 영상장비가 보급되는 지금, 보급형 PC의 프로세싱 능력도 제법 향상되었습니다. 하지만 최고 품질의 레코딩을 위해 4K의 가공하지 않은 데이터 RAW는 포맷 전환에 오랜 시간이 걸리고 매우 큰 데이터량을 갖게 됩니다. 따라서 '높은 해상도와 프레임 레이트'에 '대역폭에 걸맞는 적당한 데이터 속도'를 제공하도록 영상 포멧이 설계됩니다. 소니의 XAVC 포맷은 4K/HD에 적당한 영상 편집을 위한 녹화를 위해 설계되었습니다.
2013년 소니는 XAVC를 기반으로 일부 사양을 낮춘 가정용 코덱, XAVC S를 발표합니다. 이후 XAVC S가 AVCHD의 하이 비트레이트 포맷을 대신하여 소니 핸디캠, 액션캠, 디지털 카메라 등에 사용되어 왔습니다. XAVC는 전문가, XAVC S는 소비자용인 것입니다. XAVC S는 4096×2160, 2048×1080과 같은 DCI 해상도를 지원하지 않고 3840×2160의 QFHD 까지만을 지원해 영상편집을 원하는 하이 아마추어에게 공급됩니다. 또한 XAVC가 대부분 MXF-OP1a를 컨테이너로 사용하는 것에 비해 XAVC S가 모든 해상도에 MP4 컨테이너를 사용하는 것으로 소니가 생각하는 고객층 나누기를 짐작할 수 있습니다.
2020년이 되어 A7S3 직전의 출시 카메라 A7M4가 AVCHD 영상 녹화 옵션을 남겼던데 반해,
이제 A7S3는 AVCHD를 포기하고 1080 이상의 해상도만을 지원하는 XAVC S만을 사용합니다.
이로서,
4:2:0 8비트 샘플링만을 제공하고,
1080 60i 포맷에서는 최대 24Mbps,
1080 60P 에서는 최대 28Mbps의 제한이 있는
AVCHD는 사라지게 됩니다.
영상 편집에 발을 딛는 하이 아마추어의 기종, A7S3가 지원하는 XAVC S 목록은 다음과 같습니다.
| A7S3 내부 코덱 | 특성 | 압축방식 |
| XAVC HS 4K | MPEG-H HEVC/H.265 HEVC 코덱을 사용하면서도 10bit의 심도를 저장해 효율성이 우수합니다. 높은 프로세싱으로 발열이 있으며 일반 컴퓨터에서 재생/편집이 어렵습니다. 연속촬영(4k 120p, 280M 4:2:2 10bit, 24℃) : 21분 추천 : 고성능 편집 시스템을 갖춘 경우 |
Long GOP |
| XAVC S 4K | MPEG-4 AVC/H.264 모든 소니 미러리스에서 사용해 호환성이 우수하고 장시간 촬영에 유리합니다. 빠른 장면 전환에 영상 손실이 있습니다. 연속촬영(4K 60p, 200M 4:2:2 10bit, 24℃) : 무제한 추천 : 인터뷰, 웨딩촬영 |
Long GOP |
| XAVC S HD | Long GOP | |
| XAVC S-I 4K | MPEG-4 AVC/H.264 모든 내부 프레임을 저장하여 화질이 우수히고 편집이 용이합니다. 기록된 영상의 크기가 크고 발열이 있습니다. 연속촬영(4K 60p, 600M 4:2:2 10bit, 24℃) : 4시간 51분 추천 : 다큐멘터리 |
All-Intra |
| XAVC S-I HD | All-Intra |
- Intra/Long GOP는 동영상 압축 형식입니다. Intra는 동영상을 프레임별로 압축하고, Long GOP는 다중 프레임을 압축합니다. Intra 압축은 편집할 때 컴퓨터는 부하를 덜 받게되어 영상 편집시 유연성이 좋은 반면에, Long GOP 압축은 저장 효율성이 더 좋습니다.
- H.265는 H.264보다 50 % 더 나은 압축을 제공합니다. 따라서 충분한 프로세싱이 뒷받침된다면 한정된 저장공간에 고화질 영상을 기록하는데 이상적인 선택입니다. HEVC의 큰 블록 크기 덕분에 H.265 파일이 H.264보다 50 % 작지만 H.264 및 H.265의 비디오 품질이 동일합니다. 하지만 실시간 효율을 위해 더욱 많은 프로세싱이 필요합니다.
- H.264의 후계자 인 H.265는 인터넷 스트리밍 시대에 제한된 대역폭을 해결해 줍니다. H.265 압축을 사용하면 같은 인터넷 인프라에서 더 많은 사람들이 엔터테인먼트를 즐길 수 있습니다. 지금 시대는 HEVC를 사용해 지연없이 스마트 폰에서 4K 비디오를 스트리밍 할 수 있는 시점입니다.
A7S7의 XAVC 녹화 파일 형식은 세부적으로 프레임 속도, 비트 전송률, 색 정보 등의 샘플링을 포함합니다.
예를들어, 200M 4:2:2 10bit 이라면, 각각 비트 전송률(200M), 컬러 샘플링(4:2:2), 비트 심도(10bit)를 의미합니다.
- 비트 전송률은 목표 데이터 전송율입니다.
많은 정보를 저장하는 설정의 경우, 이 수치를 감당할 수 있는 저장 장치가 선택되어야 합니다. 무려 600M의 대역폭이 필요한 XAVC S-I 4K를 감당하기 위해서는 특별한 저장메모리가 필요합니다. 더불어 높은 프로세싱으로 발열이 심하게 발생하는 XAVC HS 4K 120p 녹화에는 장시간 녹화를 위해 특별한 저장장치가 필요했습니다. 소니의 CFexpress Type A 카드가 방열 성능과 함께 최대 쓰기 700MB/s 최대읽기 800MB/s를 기록하면서 적합한 메모리로 추천되고 있습니다. - 컬러 샘플링은 색 정보의 기록 비율입니다.
영상장비는 YUV라는 Y,Cb,Cr 신호를 기록하게 되는데, 이는 밝기(Y), 블루(Cb, B채널에서 Y값을 뺀 영역), 래드(Cr, R채널에서 Y값을 뺀 영역)을 이야기 합니다. 그래서 각각에 [4:2:2], [4:2:0] 같은 서브샘플링 비율을 [수평 루미넌스 서브 샘플링 기준:수평 색 채널 신호 서브 샘플링:수직 색 채널 신호 서브 샘플링]으로 언급합니다. 이 비율이 4:4:4처럼 균일할수록 색 재현이 더 좋아지며, 그린 스크린을 사용하여 합성하는 경우에도 색을 깔끔하게 제거할 수 있습니다. - 비트 심도는 휘도의 그라데이션 정보를 나타냅니다.
비트 심도가 8 비트이면, 256 레벨의 그라데이션을 얻을 수 있습니다. 비트 심도가 10 비트이면, 1024 레벨의 그라데이션을 얻을 수 있습니다. 값이 클수록 어두운 영역에서 밝은 영역으로의 표현이 더 매끄러워집니다. 색보정을 하기로 마음을 먹었다면 10 비트를 선택합니다. 8비트는 보통 인간이 볼 수 있는 수준까지만 색정보를 기록하는 최종출력용 코덱인 마스터 코덱만에 적용되고, 10비트는 8비트에 알파채널을 포함해 그보다 훨씬 넓은 범위의 정보까지 기록하는 에디팅 코덱이 되기 때문입니다.
녹화 프레임 속도 별, 가능한 녹화 설정 및 영상 크기와 동영상 압축 형식은 다음과 같습니다.
XAVC HS 4K |
|||
| 60p/50p | 200M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 60p/50p | 150M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 60p/50p | 100M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 60p/50p | 75M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 60p/50p | 45M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 100M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 100M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 50M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 50M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 30M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 120p/100p | 280M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 120p/100p | 200M 4:2:0 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
XAVC S 4K |
|||
| 60p/50p | 200M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 60p/50p | 150M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 30p/25p | 140M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 30p/25p | 100M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 30p/25p | 60M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 100M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 100M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 24p* | 60M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 120p/100p | 280M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Long GOP |
| 120p/100p | 200M 4:2:0 8bit | 3840×2160 | Long GOP |
XAVC S HD |
|||
| 60p/50p | 50M 4:2:2 10bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 60p/50p | 50M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 60p/50p | 25M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 30p/25p | 50M 4:2:2 10bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 30p/25p | 50M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 30p/25p | 16M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 24p* | 50M 4:2:2 10bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 24p* | 50M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 120p/100p | 100M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
| 120p/100p | 60M 4:2:0 8bit | 1920×1080 | Long GOP |
XAVC S-I 4K |
|||
| 60p/50p | 600M 4:2:2 10bit 500M 4:2:2 10bit |
3840×2160 | Intra |
| 30p/25p | 300M 4:2:2 10bit 250M 4:2:2 10bit |
3840×2160 | Intra |
| 24p* | 240M 4:2:2 10bit | 3840×2160 | Intra |
XAVCS-I HD |
|||
| 60p/50p | 222M 4:2:2 10bit 185M 4:2:2 10bit |
1920×1080 | Intra |
| 30p/25p | 111M 4:2:2 10bit 93M 4:2:2 10bit |
1920×1080 | Intra |
| 24p* | 89M 4:2:2 10bit | 1920×1080 | Intra |
*표시는 [NTSC/PAL 선택기]가 NTSC로 설정되어 있을 때만 가능합니다.
소니 A7S3는 가까스로 4K를 위한 대역폭을 해결하고 있는 듯 보입니다만, 이런 연산 과정에 발열이 발생하고 대략 30분~1시간, 최대는 1시간 30분까지 촬영이라는 한계를 갖고 있습니다. 발열로 인한 녹화 중단을 극복하기 위해 대안으로 닌자V같은 외부레코딩 기기를 사용할 수 있습니다. A7S3는 외부출력으로 16bit, 4263 x 2408px가 가능하며 24/30/60p을 사용할 수 있습니다. 이 경우 닌자V는 4K ProRes를 기록하는데 최대 2TB 스토리지에 최대 500MB/s의 쓰기 속도를 통해 최대 150분 동안 녹화할 수 있을 뿐입니다. 놀라운 상호절충으로 보입니다만, 이 문제에 대한 소니의 대답은 FX3입니다. A7S3에 쿨링팬을 달아 나온 FX3는 약 13시간의 연속 촬영이 가능합니다.
요약하자면, 발열로 인한 연속촬영 한계는 저장장치의 용량과 맞물려 소니 A7S3의 기술 수준 정도에 머물러 있습니다.
17Mbps라는 DVD의 대역폭으로부터 600Mbps가 가능해진 A7S3를 손에 쥐고 있는 지금, 10년 후가 기대되는 하루입니다.
*참고
(1) A7S3 공식 매뉴얼 : https://helpguide.sony.net/ilc/2010/v1/ko/index.html
(2) 어쨌던 알아야하는 블루레이와 AVCHD의 관계, https://blog.naver.com/laizenti/40113375776
(3) 소니 알파 7S III의 거의 모든 것, https://byline.network/2020/07/30-90/
(4) Sony A7siii Codec Comparison | Prores Raw vs. XAVC SI & XAVC S, https://youtu.be/in_LH7Ywhh0
(5) H.264의 진화 - XAVC를 알아보자, https://blog.naver.com/laizenti/220139015047
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