인터넷에는 충분한 대역폭이 있습니다. 그럼에도 불구하고 전 세계 인터넷 사용량은 원격 근무 환경으로의 전환으로 인해 전례 없는 급증세를 보이고 있습니다. 이 급증은 많은 기업들이 실시간 음성, 비디오 채팅, 스트리밍에 의존하게 만들며 운영 비용에 영향을 미치고 있습니다. 대역폭은 라이브 스트리밍 솔루션의 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에 필요한 비디오 대역폭을 정확히 파악하는 것이 필수적입니다.
비디오 대역폭이란 무엇인가요?
네트워크가 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 능력을 대역폭으로 측정합니다. 인터넷에서의 대역폭은 특정 기간 동안 전송 및 수신할 수 있는 데이터의 최대량을 의미합니다. 일반적으로 메가비트당 초(Mbps)로 측정됩니다.
웹에 비디오를 업로드할 때 필요한 업로드 대역폭은 증가합니다. 출력 방송의 품질은 업로드 대역폭에 따라 결정되며, 이는 네트워크 설정에서 확인할 수 있습니다.
개발자로서, 특히 비디오 통화, 음성 통화, 라이브 스트리밍, 채팅 등이 서비스에 포함되어 있다면 대역폭이 최종 사용자 경험에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다. 이를 통해 비디오 대역폭을 최적화하여 향상된 사용자 경험 품질(QoE)을 성공적으로 제공할 수 있는 경험을 설계할 수 있습니다.
이를 염두에 두고, 스트림 비디오 대역폭과 관련된 주요 파라미터, 사용자 경험에 미치는 영향, 그리고 Agora의 기술이 개발자에게 어떻게 도움이 되는지 살펴보겠습니다.
비트레이트
비디오에서 특정 시점에 전송되는 정보의 양을 비트레이트라고 합니다.
비트레이트는 비디오 파일이 서버에서 웹으로 전송되는 속도를 의미하며, 일반적으로 bps, kbps, Mbps 단위로 표시됩니다.
라이브 스트림의 품질은 사용된 비트레이트에 따라 영향을 받습니다. 비트레이트가 채널의 어느 지점에서든 사용 가능한 대역폭을 초과하면 비디오 품질이 저하되어 버퍼링, 끊김, 또는 완전한 중단으로 나타납니다. 이미지 품질이 저하되면 사용자는 곧 세션을 닫을 것입니다. 라이브 비디오 스트리밍에서 사용자 참여도에 큰 영향을 미치는 것은 파일 크기(비트레이트), 비디오 품질(해상도), 전송 지연(핑) 사이의 최적의 균형을 찾는 것입니다.
개발자로서 1080p 대역폭 화질로 상호작용형 실시간 경험을 제공하는 것은 특히 동기화를 추구할 경우 종종 불가능합니다.
프레임 속도
모든 동영상은 이러한 개별 이미지인 “프레임”으로 구성됩니다. 이 빠르게 움직이는 정지 프레임이 동영상의 연속적인 움직임으로 느껴집니다. 시청자에게 전달되는 초당 프레임 수(fps)를 프레임 속도라고 합니다. 동영상은 다양한 프레임 속도로 존재합니다. 그러나 콘텐츠 제작자는 일반적으로 콘텐츠에 맞는 프레임 속도를 선택합니다. 예를 들어, 대부분의 영화는 24fps로 재생되어 영화 같은 느낌을 줍니다. 반면, 라이브 스포츠 경기와 같은 고속 액션 장면은 아티팩트나 흐릿한 영상을 방지하기 위해 60fps를 사용합니다.
라이브 비디오 스트리밍은 1080p 대역폭과 함께 최소 30 fps가 필요합니다. 움직임이 적은 스트리밍 비디오에는 낮은 프레임 속도가 허용될 수 있습니다. 그러나 스포츠와 같은 활동이 많은 스트림에는 더 높은 프레임 속도가 필요합니다.
프레임 속도와 데이터 전송 요구사항 사이에는 1대1 관계가 있습니다. 비디오의 초당 프레임 수가 많을수록 더 많은 대역폭이 필요합니다.
비디오 해상도
최종 비디오 해상도에 영향을 미치는 여러 요소가 있습니다. 캡처 장치의 성능이 첫 번째 요소입니다. 그러나 스트림의 구체적인 사항은 인코더에 설정된 파라미터(예: 비트레이트, 프레임 속도)에 크게 의존합니다.
풀 HD 비디오 스트리밍 대역폭은 720p 스트리밍 대역폭보다 더 많은 자원을 소모합니다. 이는 더 높은 해상도를 지원하기 위해 파일 크기가 더 커지기 때문입니다.
비디오 인코딩 및 압축
인터넷을 통해 비디오를 스트리밍하려면 거의 모든 비디오가 압축되어야 합니다. 이는 압축되지 않은 상태로 유지될 경우 필요한 파일 크기가 매우 크기 때문입니다. 스트리밍 대역폭 최적화는 압축을 통해 달성되며, 이는 원본보다 적은 데이터를 사용하도록 비디오 스트림을 인코딩하는 과정을 포함합니다. 대부분의 압축 방법의 핵심은 중복되거나 관련 없는 정보를 제거하는 것입니다. 예를 들어, 한 프레임에서 다음 프레임으로 배경이 동일하다면 해당 데이터를 반복적으로 전송할 필요가 없습니다.
이 때문에 활동이 적은 비디오 시퀀스는 스포츠 경기와 같은 경우보다 훨씬 높은 수준의 압축을 견딜 수 있습니다(명확한 손상 없이). 따라서 비트레이트는 해상도와 fps에 비례하며, 압축 과정에서 발생하는 손실을 제외합니다. 프레임 속도, 해상도, 최대 비트레이트는 일반적으로 비디오 코덱을 통해 설정할 수 있습니다.
대역폭 vs. 인터넷 속도
대역폭과 속도를 동일하게 비교하는 것은 적절하지 않습니다. 이들은 서로 관련되어 있지만 동일하지 않습니다. 인터넷 속도를 정확히 파악하려면 다운로드 속도와 업로드 속도를 모두 확인해야 합니다.
업로드 및 다운로드 속도는 로컬 네트워크에서 인터넷으로 정보를 전송하는 속도를 의미합니다. 대역폭과 마찬가지로 이 속도는 Mbps(Mbps)로 측정됩니다. 인터넷에서 데이터가 네트워크에 도달하는 속도는 다운로드 속도로 표시됩니다.
로컬 네트워크 외부에서 한 장치에서 다른 장치로 정보가 이동하는 속도는 “업로드 속도”라고 합니다. 다운로드 및 업로드 속도는 일반적으로 초당 킬로비트(Kbps) 또는 초당 메가비트(Mbps)로 측정됩니다.
대역폭은 특정 시간 동안 전송할 수 있는 정보의 양을 의미합니다. 이 두 수치를 합치면 “네트워크 전송량”이라고 합니다.
지연 시간, 패킷 손실, 지터, 네트워크 속도 등 요소를 고려할 때, 전송량은 특정 시간 동안 실제로 전달되는 정보나 데이터의 양을 결정합니다.
네트워크의 효율성은 데이터 패킷이 전달되는 신뢰성에 달려 있습니다. 대역폭이 풍부하더라도 효율적으로 사용되지 않으면 서비스 지연이 발생합니다.
일반적으로 고대역폭 네트워크는 빠르고 높은 전송량을 갖는다고 가정합니다. 그러나 실제로는 항상 그렇지 않습니다 — 특히 지연 시간이 고려될 때 더욱 그렇습니다. 네트워크에서 지연은 요청을 보내는 클라이언트와 응답을 처리하는 서버 간의 물리적 거리에서 주로 발생합니다. 예를 들어, 뉴욕 시 데이터 센터에 호스팅된 웹사이트를 방문하는 뉴저지 사용자는 10밀리초 미만의 응답 시간을 기대할 수 있습니다. 그러나 샌프란시스코(약 2,900마일 떨어진 곳)의 사용자가 보내는 요청은 왕복 50밀리초가 소요됩니다.
왕복 시간(RTT)은 클라이언트가 요청을 보낸 후 서버의 응답이 클라이언트 장치에 도달하는 데 걸리는 총 시간입니다. 정보가 목적지까지 왕복해야 하기 때문에 왕복 시간(RTT)은 지연 시간의 두 배와 동일합니다.
이 밀리초 단위의 지연이 큰 영향을 미치지 않는다고 생각하기 쉽습니다. 그러나 클라이언트와 서버 간 연결을 설정하는 데 걸리는 시간, 페이지의 크기 및 로딩 시간, 데이터가 통과하는 네트워크 장비의 문제 가능성을 고려하면 몇 밀리초의 추가 지연도 상당한 지연으로 누적될 수 있습니다.
시스템 간 거리(광역 네트워크의 경우), 중간 노드 수, 패킷 크기, 지터, 네트워크 혼잡도는 모두 지연에 영향을 미치는 요인입니다.
예를 들어, 인터넷 교환 포인트(IXP)는 네트워크 간 데이터를 전송할 때 데이터 패킷이 일시적으로 멈추는 곳입니다. 여기서 RTT는 라우터가 데이터 패킷을 처리하고 라우팅해야 하며, 때로는 패킷을 더 작은 단위로 분할해야 하기 때문에 몇 밀리초가 추가됩니다.
데이터 패킷이 위에서 언급된 원인 중 하나로 인해 손실되거나 재전송될 경우 시스템에 더 큰 지연이 발생합니다. 더 긴 거리에서 데이터를 재전송하는 것은 더 많은 용량을 소비하고 네트워크 속도를 늦춥니다.
지연 시간 관리, 충분한 업로드 속도 확보, 대역폭 균형 유지은 라이브 스트리밍에 필수적입니다.
비디오 대역폭이 중요한 이유는 무엇인가요?
비디오가 멈추거나, 대용량 다운로드가 중단되거나, 스트리밍 서비스가 무한 루프에 빠질 때 대역폭이 문제입니다. 소비자의 온라인 정보에 대한 끝없는 수요는 더 빠른 인터넷 속도와 더 많은 스트리밍 비디오 대역폭을 요구하고 있지만, 이 트렌드의 배경 요인을 고려하는 것이 필요합니다.
인터넷 초기부터 소비자의 대역폭 수요는 지속적으로 증가해 왔으며, 비디오와 게임이 주요 동인 중 두 가지입니다.
대역폭 요구량은 연간 약 50%씩 증가합니다. 5년 후에는 현재 가벼운 가정용 인터넷 사용자가 5~10 Mbps로도 충분한 경험을 제공하기 위해 약 40 Mbps가 필요할 것으로 예상됩니다. 이 수치는 10년 후에는 300 Mbps에 달할 것으로 예상됩니다.
비디오 온디맨드 서비스, 라이브 스트리밍, 또는 조기 채택자가 많은 환경에 의존하는 네트워크는 이러한 확장세를 더 빠르게 경험할 가능성이 높습니다. 이 지수적인 확장세는 인터넷의 초기 단계부터 기록되어 왔습니다.
대역폭 증가와 속도 향상에 대한 수요는 항상 존재해 왔습니다. 스트리밍 사이트에서 4K 비디오의 선택지가 점점 늘어나고 있습니다. 게임 산업은 새로운 게임을 다운로드로 배포하는 방식으로 전환했지만, 구글 스태디아와 같은 기업은 이미 스트리밍 모델로 전환했습니다.
웹 서비스의 동시 사용자 수 증가에 대응할 수 있는 용량은 사용자 수가 증가함에 따라 테스트될 것입니다. 다시 한 번, 이 유입을 처리하기 위해 추가 대역폭이 필요할 것입니다. 네트워크 용량은 애플리케이션에 방문하는 사용자 수를 지원할 수 있어야 합니다.
스트리밍을 위한 권장 대역폭
실시간 비디오 방송은 데이터 사용량이 매우 높을 수 있습니다. 정확한 양은 위에서 논의된 여러 변수에 따라 달라집니다. 그러나 720p, 1080p, 4K 비디오 대역폭의 세부 수치를 살펴보겠습니다.
720p 해상도, 초당 30 프레임의 라이브 비디오 스트리밍에는 최대 4.16 Mbps의 업로드 속도가 필요합니다. 이를 가정할 경우 약 4 Mbps의 업로드 속도가 충분합니다.
그러나 이는 사용자가 최대 4.16 Mbps의 일관된 업로드 속도를 유지한다는 가정 하에 성립됩니다. 앞서 언급했듯이 업로드 속도는 예측하기 어렵습니다. 따라서 35–40%의 버퍼를 남겨두는 것이 좋습니다. 이는 약 5.7 Mbps의 업로드 속도에 해당합니다.
고해상도 스트림에 필요한 대역폭의 변동은 극단적으로 증가합니다. 예를 들어, 1080p 해상도, 30fps의 동영상은 3.8 Mbps에서 7.4 Mbps의 업로드 속도가 필요하며, 5 Mbps가 권장 대역폭입니다. 사용자가 60fps로 스트리밍을 원할 경우 이 값은 5.6 Mbps에서 11 Mbps로 증가합니다. 사용자가 비디오 해상도를 4K로 30fps로 높이고 싶다면, 업로드 속도는 15.8 Mbps에서 41 Mbps 사이가 필요하지만, 25 Mbps 이하로 내려가서는 안 됩니다.
Agora와 함께 성장하세요
비디오 대역폭에 대한 수요가 증가함에 따라 개발자들은 이를 수용하기 위한 조치를 취해야 합니다.
우리의 실시간 음성, 비디오 채팅 및 라이브 비디오 스트리밍 솔루션은 실시간 교류를 촉진합니다. Agora의 기술은 저대역폭 환경을 포함한 다양한 시나리오에서 사용자 경험을 개선하기 위해 자동으로 조정됩니다. 예를 들어, 오래된 기기에서 인터넷 연결이 불안정한 경우 Agora는 비디오 품질을 자동으로 조정하여 실시간으로 지터와 패킷 손실을 방지합니다.
408-879-5885로 연락하거나 오늘 바로 웹사이트에 등록하여 다음 웹 또는 모바일 프로젝트에 우리 기술을 적용해 보세요.
