1. 서론
아이폰 카메라 설정을 하다 보면 여러 가지 생소한 단어들이 등장합니다. 이러한 용어들의 이해는 카메라를 설정하기 전 중요한 요소입니다. 각자가 가지고 있는 휴대폰의 용량이나 능력 그리고 촬영환경에 맞게 설정하려면 이러한 용어들의 이해가 있어야 하기 때문이죠. 오늘은 아이폰 카메라 설정의 여러 용어 중 fps에 대하여 알아봅시다.
2. Frame이란?
먼저 프레임(frame) 이라는 단어를 알아봅시다. 프레임은 액자나 뼈대를 의미합니다. 액자에 사진이나 그림이 들어있듯이 ‘한 장의 이미지’라는 뜻이며 이 한 장의 이미지는 ‘영상의 기본 단위’가 됩니다.
3. Frame Rate란?
프레임 레이트를 설명할 때 고전적으로 사용하는 이미지는 아마도 말 사진일 것입니다. 여러 장의 이미지, 즉 여러 프레임을 사용하여 말이 달리는 만화를 보신 적이 있으실 것입니다. ‘단위 시간 1초 당 사용된 프레임의 개수’를 프레임 레이트라 하며 정의 그대로 단위는 [fps]로 표기합니다. frame rate per second의 약자입니다.
일반적으로 사람의 운동 지각은 10~12 fps에서는 개별 사물로 인식하나 그 이상에서는 움직임으로 인식합니다. 보통 15fps 이상이면 동영상으로 인식하게 됩니다. 그러한 이유로 초기 무성영화는 16~24 fps로 상영이 되었습니다. 하지만 이 프레임 레이트는 말 그대로 동영상을 ‘인식’하는 수준이었고 실제로는 사물의 움직임이 약간은 부자연스럽게 느껴지거나 해서 눈에 피로도를 증가시켰습니다. flicker를 인식하지 못하는 동시에 부드러운 영상을 보기 위해서는 많은 연구에 의해 50Hz 이상이라고 여겨지고 있습니다.
일반적으로 초당 24, 30, 또는 60프레임의 프레임레이트를 사용하며, 높은 프레임레이트는 화면의 움직임이 부드럽게 보이게 만듭니다.
4. 영사기 시절의 깜빡임 인식을 줄이는 기술
이러한 깜빡임, 즉 flicker는 깜빡임 주기가 길기 때문에 느껴지는 것입니다. 책을 읽다가 눈을 길게 감았다가 뜨면 못 읽는 순간이 생기지만 우리는 순식간에 감았다가 뜨기 때문에 끊김 없이 책을 읽을 수 있는 이치입니다.
영사기는 필름 뒤에서 빛을 쏘아 필름을 통과한 빛이 천막에 닿아 비로소 우리가 볼 수 있는 구조입니다. 1920년대 유성영화에서 표준으로 채택한 24 fps를 예로 들어보겠습니다.
24 fps에서 우리는 정의 그대로 1초에 24번의 깜빡임을 볼 수 있습니다. 24Hz입니다. 24개의 필름에 24번 빛이 통과하는 것입니다. 이것을 특수한 셔터(Geneva drive)를 이용하여 1개의 필름 당 2번 빛이 통과하게 만들어주면 깜빡임은 초당 48번으로 늘어나게 됩니다.
이 수치는 50Hz에 근접한 수치로 비로소 flicker를 육안으로 느끼기 힘들고도 부드러운 영상을 접할 수 있었던 것입니다.
5. 현대의 모니터 시대와 fps vs 주사율
‘영상 데이터를 모니터에 출력하는 기술’을 주사(Scan)라고 합니다. 그렇다면 fps와는 무엇이 다를까요? 다시 24 fps 필름 이야기로 설명하겠습니다. 영사기 입장에서는 1초에 정확히 24프레임만 사용합니다. 한 이미지에서 다음 24개 이미지로 가는 데 1초가 걸린다는 의미입니다.
그와 달리 필름을 통과한 빛이 천막에 닿는 횟수는 다릅니다. 하나의 프레임당 2번의 빛을 비추면 화면에 닿는 ‘재생 빈도’는 48번이 됩니다. 48Hz이지요. 바로 이 ‘재생 빈도’를 ‘주사율’이라고 합니다. 지금까지 설명한 내용의 개념도가 아래와 같습니다.
따라서 프레임 레이트와 주사율은 엄밀히 다른 개념입니다. fps는 촬영장비 설정에 따른 고정값입니다. 내가 30 fps로 찍겠다,라는 말은 1초에 30장의 이미지를 얻어내겠다,라는 의미입니다. 반면 주사율은 30 fps의 이미지 data를 가지고 얼마큼 반복하겠다는 말입니다. fps와 주사율이 같다면 항상 새로운 이미지를 재생하는 것이며 동일한 이미지를 반복해서 주사율이 높아진다면 그 주사율 값은 프레임 레이트보다 커지는 것이죠.
가령 30fps 영상 데이터를 60Hz의 주사율을 가진 모니터에 주사한다고 가정해 봅시다. 분명 1초당 30개의 이미지 데이터가 송출되지만 모니터에서는 한 이미지당 2번 주사가 되는 것입니다. 120Hz 주사율의 모니터를 사용하면 역시 1초당 30개의 이미지가 송출되는 것은 변함없지만 한 이미지당 4번 주사가 되는 것입니다.
fps는 필름 스피드, 주사율은 깜빡임 횟수라고 생각하셔도 무방합니다.
6. 영화 업계 표준으로서의 24fps
먼저 왜 영화는 24 fps로 찍게 되었는지 살펴봅시다. 24 fps의 프레임 레이트는 무성영화와 유성영화 탄생의 시절부터 언급되어야 하겠습니다.
위에서 설명드렸듯이 사람의 눈은 15 fps 이상이면 동영상으로 인식합니다. 따라서 무성영화시절의 영화관에서는 16 fps~26 fps로 재생하였습니다. 그 이상의 프레임 레이트도 가능했겠지만 역시 필름값도 무시할 요소는 아니었기에 경제성과 시인성을 모두 충족하는 값이 그 언저리였습니다.
무성영화 시절의 fps는 주먹구구식이었습니다. 영화관마다 또는 분위기에 따라 프레임 레이트가 달랐죠. 어디는 16 fps, 저기는 18 fps 하는 식으로요. 그러나 이러한 주먹구구식의 프레임 레이트는 유성영화로 넘어오면서 강력한 표준화의 요구에 부딪히고 말았습니다. 바로 음성 녹음을 하면서 동시에 프레임과 합이 맞아야 했기 때문이죠. 이른바 싱크 sync가 맞아야 했습니다. 말소리랑 입모양이 다르면 어색하니까요.
결국 산업계에서는 여러 논의를 통해 24 fps를 표준으로 지정하였습니다. 경제성과 시인성을 고려하기도 하였고 24라는 숫자는 2, 3, 4, 6, 8, 12와 같이 많은 수로 나누어 떨어져 편집에도 용이했습니다.
아이폰의 경우, 최근 모델에서 120Hz의 고주사율 디스플레이를 도입하면서 부드러운 화면 전환과 빠른 터치 반응을 제공하고 있습니다. 이러한 고주사율과 높은 프레임레이트는 사용자에게 더 나은 시각적 경험을 제공하며, 특히 게임이나 동영상 시청과 같은 멀티미디어 활동에서 그 효과를 더욱 부각시킵니다.
오늘은 이쯤에서 프레임 레이트 용어 정리를 마치겠습니다. 감사합니다.
이상 식탐이었습니다. ^^
