비트 레이트 (CBR, VBR, ABR, SBC), 샘플 레이트, 사운드의 샘플링 개념

1. 비트 레이트(Bit Rate)
비트 레이트는 비트(bit) + 레이트(rate, 비율)의 합성어로, 정보의 비율을 뜻하는 것으로 1초에 얼마나 많은 데이터들이 흘러가는 가를 나타내는 것이다. 데이터 량이 많을 수록 즉, 숫자가 커질 수록 소리는 원음에 가깝다. 하지만 비트 레이트를 많이 집어 넣으면 넣을 수록 비트의 수는 그만큼 커지게 되므로 용량 또한 더 커지게 된다. 비트 레이트는 고정(CBR)과 가변(VBR)으로 나뉜다.

- CBR(Constant Bit Rate) - 고정 전송률
이 방식은 고정 비트 레이트로써 처음부터 끝까지 고정된 비트 레이트를 사용해서 압축을 한다. 보통 VCD(Video CD)의 경우가 그런데 이것은 초당 1150 kbit를 사용해서 모든 프레임을 압축한다. 이 방식의 장점은 인코딩(Encoding)을 하는데 걸리는 시간이 짧은 반면 처음부터 끝까지 항상 고정된 비트레이트 만을 사용하기 때문에 움직임이 많은 곳에서는 화질 저하가 생긴다. 그러므로 움직임이 많은 동영상(스포츠, 액션 영화 등)에는 사용상 부적절함이 있다.
Divx 3.x 4.x 코덱은 CBR이 아닌 VBR 방식을 사용하고 있다.

- VBR (Variable Bit Rate) - 가변 전송률
이 방식은 크게 세가지 방식으로 압축을 행하는데 Average(보통), Max(최대), Min(최소)으로 나뉜다. 평상시에는 보통(Average)의 비트만을 사용하다가 움직임이 빠른 곳에서는 최대(Max) 비트를 사용하고 움직임이 없는 곳에서는 가장 낮은 최소(Min) 비트만을 사용해서 압축을 한다. 그러므로 경우에 따라서 CBR 방식에 비해 더 작은 용량에 더 좋은 화질을 만들어 내므로 더 효율적이라고 볼 수 있다. 하지만 VBR방식은 압축할려는 비디오 전체를 한번 읽고 처음부터 다시 압축을 행하기 때문에 CBR 방식에 비해 보통 압축하는데 걸리는 시간이 두배 이상 걸리게 된다.
Divx 코덱은 기본적으로 모두 VBR을 사용하고 있다.

- ABR(Average Bit Rate) - 평균 전송률
VBR 방식이 평균(Average), 최대(Max), 최소(Max)를 사용자가 지정해서 압축을 한다면 ABR 방식은 평균이 되는 수치만을 적용해 주면 자동으로 그 변동폭을 조절하여 압축을 하는 방식이다. 이 방식은 주로 DivX 코덱의 VBR 방식과 유사하며, 그런 이유(비트 레이트의 변동폭이 크지 않기 때문에)로 요즘은 DivX 코덱의 VBR 방식을 개선하여 SBC라는 인코딩 방식을 통해 압축을 하기도 한다.
이런 방법은 주로 MP3 오디오 인코딩에 적용된다.

- SBC(Smart Bitrate Control)
Virtual Dub의 변형인 Nandub 이나 Gordian Knot을 사용해 좀 더 정교하게 DivX(버전 3.11 Alpha) 인코딩을 하는 방식을 말한다. 그러므로 CBR 이나 VBR에 대응하는 전혀 새로운 방식의 인코딩 방식이 아닌 DivX 코덱을 사용해서 최대한 용량 대비 화질을 구현하기 위해 만들어진 인코딩 방법이다. 요즘 인터넷 등에서 떠도는 DVDRip(DVD에 있는 영화를 추출한다는 의미)의 DivX 영화를 보면 일반적인 DivX 영화가 있고 최근에 들어선 SBC DivX 영화라고 되어 있는 것들이 있는데 이런 영화들이 바로 이 방식을 사용해서 압축되어진 영화라는 뜻이다. 하지만 SBC 방식의 인코딩법은 보통 한번의 가상 인코딩 과정을 거친 후에 실제 인코딩이 시작되기 때문에 보통 일반적인 DivX 인코딩 보다 약 2배 이상의 시간이 소비되고 프로그램의 사용법 또한 쉽지 않기 때문에 전문적인 지식이 없는 일반인들이 쉽게 제작하기에는 다소 어려운 점이 있다.

2. 샘플 레이트
샘플 레이트는 아날로그 음성 데이터를 디지털로 변환할 때 1초 동안 나타낼 수 있는 음의 샘플링 비율 단위로 수치가 높을 수록 원음에 가깝다.

3. 사운드의 샘플링 개념
소리 신호는 아날로그 신호이므로, 컴퓨터에서 소리 신호를 효과적으로 처리하기 위해서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 일이 필요하다. 사운드 카드에서 처리하는 사운드는 디지털 데이터로 샘플링 된 것이다. 여기서 샘플링을 한다는 것은 신호를 짧은 일정 시간 간격으로 연속적으로 측정하여 각각의 진폭을 숫자로 표현하는 것을 말한다. 따라서 주기를 얼마나 크게 하느냐, 즉 얼마나 샘플링을 자주 하는 가에 따라 원래의 아날로그 신호를 얼마나 정확하게 표현할 수 있는지의 여부가 달려 있다.

사운드 샘플링의 대표적인 방법인 PCM 방식으로 설명을 하면 이렇다.
PCM 방식으로 디지털화 하는데 고려할 중요한 사항은 샘플링 비율과 샘플의 크기 표현이다. 샘플링 비율은 시간 폭을 말하는데 헤르쯔(Hz) 단위로 나타내며 일반적으로 샘플링 될 주파수의 2배 이상의 샘플링 비율을 가져야만 음의 표현이 가능하다. 예를 들어 11.025KHz라 하면 1초에 11,025개의 작은 시간 단위로 나누었다는 의미이다.

샘플의 크기 표현은 소리의 크기를 몇 비트의 크기로 표현하는가 하는 문제이다. 8비트는 256가지로 소리의 크기를 구분할 수 있으며, 16비트는 65,536가지로 소리의 크기를 구분할 수 있다. 16비트로 표현하면 더욱 정확한 소리의 표현이 가능하나 저장 공간이 커지는 단점이 있다.


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