fps는 Frame Per Second의 약자로, 1초에 재생되는 프레임 수를 말한다.
30fps는 1초에 이미지가 30개가 재생된다는 의미이다.
영상에서는 다양한 fps가 사용된다.
대표적으론 기본적인 영상에 사용되는 30fps와 영화에 사용되는 24fps가 있다.
하지만 여기서 더 나아가 29.97fps, 23.976fps와 같이 소수점이 포함된 이상한 fps이 있다.
이번 글에서는 다양한 fps와 왜 존재하는지에 대해 알아보겠다.
30fps
30fps는 초기 영화와 비디오 기술에서는 30fps가 표준으로 사용되었습니다. 이는 1초에 30프레임을 출력하여 매끄러운 움직임을 재현하는 데 적합했기 때문입니다.
미국과 일본을 포함한 NTSC 국가들은 초당 30프레임, 60Hz 주사율의 전기 신호를 기반으로 하는 **아날로그 TV 시스템**을 개발했습니다.
29.97fps
1953년, RCA 연구소에서 최초의 전자 컬러 텔레비전 시스템을 개발했고 최초의 상업용 컬러 방송이 이루어졌다.
하지만 컬러 TV 방송이 도입되면서 기술적 문제가 발생했는데, 흑백 TV 신호와의 호환성을 유지하면서 컬러 정보를 추가해야 했기 때문이다.
컬러 정보를 추가하면 신호 대역폭이 변경되어 기존의 흑백 TV와 호환되지 않아 화면이 깜빡이거나 노이즈가 생기는등 여러 문제가 생겼다.
이를 해결하기 위해 NTSC(National Television System Committee)는 컬러 신호를 기존 흑백 TV와 호환되게 만들기 위해 신호 주파수를 약간 줄이는 방법을 사용했다.
이것이 바로 30fps에서 29.97fps로 변경한 것이다.
기존 30fps에서 약간씩 수정한 결과 0.1%를 줄인 29.97fps가 문제를 해결할 수 있다는 것을 발견한 것이다.
30 / 1.001 ≈ 29.97fps
24fps
전통적으로 영화에서 사용하는 포멧이다.
원래 이는 필름 사용량을 줄이면서도 부드러운 움직임을 표현하기 위한 최적의 속도로 선택되었다.
영화 산업의 표준. 인간의 시각에는 24fps 이상이면 부드럽게 느껴지기 때문에 필름 비용을 줄이면서도 품질을 유지할 수 있다.
또한 오랜 시간동안 영화를 24fps로 촬영해왔기 때문에 30fps로 충분히 촬영할 수 있지만, 30fps는 너무 부드럽기 때문에 24fps가 영화를 영화다운 느낌을 만들 수 있다는 이유로 정착되었다.
23.976fps
이 또한 29.97fps와 똑같이 흑백에서 컬러로 전환되며 생긴 fps이다.
29.97fps와 똑같이 0.1%를 감소한 결과 23.976fps란 프레임이 만들어졌다.
24fps / 1.001 ≈ 23.976fps
Drop / Non-Drop
영상이나 음악 편집 프로그램에서 fps 설정중 df(Drop Frame), ndf(Non-drop Frame) 설정이 붙은 설정들이 있다.
이것들을 간단하게 설명하자면 일정 시간마다 정확한 시간을 일치하기 위해 일정 프레임을 버리는 것이다.
Drop Frame과 Non-Drop Frame은 시간 코드를 관리하는 방식에서 차이가 있다.
이 두 가지는 29.97fps의 독특한 속도(30fps에서 약간 느림) 때문에 생긴 개념이다.
방송 및 영상 제작에서 정확한 시간을 일치시키기 위해 필요한 조정 방식이다.
29.97fps는 초당 29.97프레임을 사용하므로, 실제로 1시간의 비디오를 만들 때 약간의 오차가 생긴다.
29.97fps × 3600초(1시간) = 107892프레임
30fps × 3600초 = 108000프레임
즉 30fps와 29.97fps는 108프레임(3.6초)의 차이가 발생한다.
이 차이를 해결하지 않으면 시간 코드(Timecode)와 실제 시간(Real Time)이 맞지 않게 되기 때문에 문제가 생긴다.
Drop Frame은 실제 시간을 맞추기 위해 프레임 번호를 일부 건너뛰는 방식이다.
매 분의 첫 2프레임을 제외하지만, 10분마다 건너뛰지 않음으로써 시간 코드를 실제 시간에 맞춘다.
매 분 2프레임을 제외하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.
1초에 0.03프레임 차이가 발생한다.
때문에 10초마다 1프레임을 드롭해야하기 때문에 1분마다 2프레임을 드롭한다.
결론적으로 1시간에 120프레임이 드롭되는 것이다.
종합적으로 108000프레임에서 분당 2프레임을 제외하므로 107880프레임이 되고, 10분마다 건너뛰지 않기 때문에 다시 12프레임을 추가하면 107892로 29.97fps의 전체 프레임 수인 107892와 일치하게된다.
108000(30fps) - 120(분당 2프레임 제외) + 12(10분마다 건너뛰지 않음) = 107892
하지만 계산 과정에서 볼수 있듯 1시간(3600초)를 기준으로 계산한 결과 3.6초 가량 차이가 나는 것이기 때문에 짧은 영상을 만든다면 큰 문제가 생기지 않는다.