MPEG-2 TS와 fMP4 포맷 컨테이너 분석

개요

미디어 스트리밍과 저장 시스템의 발전에 있어 컨테이너 포맷은 핵심적인 역할을 한다. MPEG-2 Transport Stream(TS)와 Fragmented MP4(fMP4)는 현대 비디오 스트리밍 환경에서 가장 널리 사용되는 두 가지 컨테이너 포맷이다. 이 두 포맷은 각각의 특성과 장단점을 가지고 있으며, 다양한 스트리밍 프로토콜과 함께 활용된다.

설명

MPEG-2 TS (Transport Stream)

MPEG-2 TS는 1990년대에 개발된 컨테이너 포맷으로, 디지털 TV 방송과 같은 환경에서 오디오, 비디오 및 데이터를 전송하기 위해 설계되었다. TS는 패킷 기반 스트림으로, 각 패킷은 188바이트 크기의 고정된 길이를 가진다.

fMP4 (Fragmented MP4)

Fragmented MP4는 기존 MP4 파일 포맷의 확장형으로, 스트리밍 환경에 최적화되었다. 표준 MP4와 달리 fMP4는 파일을 여러 개의 작은 조각(fragment)으로 나누어 처리할 수 있게 해 준다. 이를 통해 전체 파일을 다운로드하지 않고도 재생을 시작할 수 있다.

특징

MPEG-2 TS의 특징

1. 고정 패킷 크기: 188바이트 크기의 패킷으로 구성되어 있어 에러 복구에 용이하다.
2. 에러 복원력: 전송 중 오류가 발생해도 복구하기 쉬운 구조이다.
3. 멀티플렉싱: 여러 프로그램(채널)을 하나의 스트림으로 전송할 수 있다.
4. 실시간 전송: 낮은 지연시간으로 실시간 방송에 적합하다.
5. 역호환성: 레거시 시스템과의 호환성이 높다.

fMP4의 특징

1. 가변 조각 크기: 컨텐츠에 따라 최적화된 조각 크기를 지정할 수 있다.
2. 메타데이터 지원: 풍부한 메타데이터를 지원한다.
3. 적응형 스트리밍: DASH, HLS와 같은 적응형 스트리밍 프로토콜과 호환성이 높다.
4. 암호화 지원: DRM을 위한 Common Encryption(CENC) 표준을 지원한다.
5. 효율성: TS보다 효율적인 비트레이트 사용이 가능하다.

예시

MPEG-2 TS 활용 예시

# MPEG-2 TS 파일 구조 예시
[TS Header (4 bytes)] [Adaptation Field (optional)] [Payload Data]
[TS Header (4 bytes)] [Adaptation Field (optional)] [Payload Data]
...

MPEG-2 TS는 주로 다음과 같은 환경에서 사용된다:

• 디지털 TV 방송 (DVB, ATSC, ISDB)
• 위성 및 케이블 방송
• IPTV 서비스
• 전통적인 HLS 스트리밍

fMP4 활용 예시

# fMP4 파일 구조 예시
[ftyp Box] [moov Box]
[moof Box] [mdat Box] # Fragment 1
[moof Box] [mdat Box] # Fragment 2
...

fMP4는 주로 다음과 같은 환경에서 사용된다:

• MPEG-DASH 스트리밍
• 최신 Apple HLS (CMAF 기반)
• Microsoft Smooth Streaming
• Netflix, YouTube와 같은 OTT 서비스

비교 분석

특성MPEG-2 TSfMP4

패킷 크기	고정 (188바이트)	가변
오버헤드	상대적으로 높음 (7-10%)	낮음 (2-3%)
지연시간	매우 낮음	상대적으로 높음
적응형 스트리밍	HLS (전통적)	DASH, HLS (최신)
DRM 지원	제한적	우수 (CENC 표준)
서버 호환성	광범위함	최신 서버 필요
클라이언트 호환성	레거시 장치와 호환	최신 장치 필요

결론

MPEG-2 TS와 fMP4는 각각 고유한 장점을 가진 미디어 컨테이너 포맷이다. MPEG-2 TS는 실시간 방송과 레거시 시스템에 적합하며, 에러 복원력이 뛰어나다. 반면 fMP4는 효율성, 유연성, 그리고 현대적인 스트리밍 프로토콜과의 호환성이 우수하다.

산업 트렌드는 점차 fMP4로 이동하고 있으며, Apple HLS가 TS에서 fMP4 지원으로 전환한 것은 이러한 변화를 잘 보여준다. 그러나 레거시 시스템과의 호환성 및 실시간 방송의 요구사항으로 인해 MPEG-2 TS는 여전히 많은 영역에서 사용되고 있다.

미디어 스트리밍 솔루션을 개발할 때는 대상 플랫폼, 지연시간 요구사항, 콘텐츠 보호 필요성 등을 고려하여 적절한 컨테이너 포맷을 선택해야 한다.

참고문헌

1. ISO/IEC 13818-1: "Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information: Systems"
2. ISO/IEC 14496-12: "Information technology — Coding of audio-visual objects — Part 12: ISO base media file format"
3. https://www.wowza.com/blog/mpeg-dash-vs-hls
4. https://bitmovin.com/comparing-mpeg-dash-vs-hls-whats-the-difference/
5. https://www.streamingmedia.com/Articles/ReadArticle.aspx?ArticleID=116505