키 프레임
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1. 개요
키 프레임은 영상 편집, 애니메이션 및 3D 그래픽에서 사용되는 개념으로, 특정 시점의 매개변수 값을 정의하여 부드러운 변화를 만들거나, 영상 압축 시 완전한 이미지를 저장하는 프레임을 의미한다. 애니메이션에서는 움직임의 요소를 그린 프레임으로, 원화와 원트레를 거쳐 동화로 연결되는 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 또한, 3D 그래픽에서는 조명 효과를 제어하는 데 활용되며, 영상 압축에서는 I 프레임이라고도 불리며, 영상의 임의 지점 탐색을 가능하게 하지만, 압축 효율에 영향을 미칠 수 있다.
애니메이션과 3D 그래픽 소프트웨어에서 키 프레임은 조명과 같은 객체의 다양한 매개변수를 시간에 따라 부드럽게 변화시키는 데 사용된다. 3D 그래픽에서 조명은 실제처럼 빛을 내고 그림자를 만들며 반사 하이라이트를 생성하는데, 조명 강도, 크기, 색상, 텍스처 등 다양한 매개변수를 조절할 수 있다. 애니메이터는 키 프레임을 사용하여 애니메이션 시작과 끝에 빔 크기 값을 다르게 설정하고, 소프트웨어가 자동으로 중간 값을 보간하여 부드러운 전환을 만들도록 한다.
비디오 압축에서 '''인트라 프레임''' (intra-frame영어) 또는 '''I 프레임'''이라고도 불리는 키 프레임은 완전한 이미지가 데이터 스트림에 저장되는 프레임이다. 비디오 압축은 저장해야 하는 정보의 양을 대폭 줄이기 위해, 한 프레임에서 다음 프레임으로 발생하는 변경 사항만 데이터 스트림에 저장한다. 이 기법은 대부분의 비디오 소스 (일반적인 영화 등)에서 프레임마다 이미지가 약간만 변화한다는 사실을 이용한다. 한 카메라 샷에서 다른 카메라 샷으로 전환하거나 장면이 변경될 때 등, 이미지에 큰 변화가 발생할 때마다[1] 키 프레임을 생성해야 한다. 두 프레임 간의 시각적인 차이가 매우 커서, 이전 프레임에서 새로운 이미지를 단계적으로 표현하는 데 이미지 전체를 다시 만드는 것보다 더 많은 데이터가 필요한 경우, 프레임의 이미지 전체를 출력해야 한다.
2. 영상 편집 및 애니메이션에서의 키 프레임
비선형 디지털 비디오 영상 편집 및 합성 소프트웨어에서도 키 프레임은 매개변수 변경의 시작 또는 끝을 나타내는 데 사용된다. 예를 들어, 오디오가 특정 레벨로 페이드 인/아웃되는 지점을 설정할 수 있다.[1]
2. 1. 비선형 편집 시스템
비선형 디지털 비디오 영상 편집 소프트웨어나 비디오 합성 소프트웨어에서 키 프레임은 매개 변수에 대한 변경의 시작 또는 끝을 나타내는 데 사용되는 프레임이다. 예를 들어, 키 프레임은 오디오가 특정 레벨로 페이드 인 또는 페이드 아웃되는 지점을 나타내도록 설정할 수 있다.[1]
2. 2. 애니메이션 제작
애니메이션에서 키 프레임은 움직임의 변화를 주는 데 사용된다. 특히 3D 그래픽 소프트웨어에서는 조명과 같은 객체의 다양한 매개변수를 조절할 수 있다. 3D 그래픽에서 조명은 실제처럼 빛을 내고, 그림자를 만들며, 반사 하이라이트를 생성한다. 조명 강도, 크기, 색상, 텍스처 등 많은 매개변수가 있는데, 애니메이터는 키 프레임을 사용하여 이러한 값을 시간에 따라 부드럽게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 애니메이션 시작과 끝에 빔 크기 값을 다르게 설정하면, 소프트웨어가 자동으로 중간 값을 보간하여 부드러운 전환을 만든다.
비선형 디지털 비디오 영상 편집 및 합성 소프트웨어에서도 키 프레임은 매개변수 변경의 시작 또는 끝을 나타낸다. 예를 들어, 오디오가 특정 레벨로 페이드 인/아웃되는 지점을 설정할 수 있다.[2][3][4][5][6]
2. 2. 1. 포즈 투 포즈 (Pose to Pose) 방식
애니메이션에서 포즈 투 포즈 방식은 요점이 되는 포즈(키 포즈)를 먼저 그린 다음, 이 포즈 사이를 보간하여 일련의 애니메이션을 만들어내는 방식이다. 이때 '''키''' 포즈가 그려진 프레임이 '''키 프레임'''이 된다.[2][3][4][5][6]
애니메이션 제작에서 키 프레임의 설계도는 원화라고 불리며, 실제 영상에 나타나는 키 프레임의 선화는 원트레라고 불린다. 키 프레임 이외의 보간에 의해 그려지는 프레임은 중간 그림이라고 불린다.
2. 2. 2. 컴퓨터 애니메이션
애니메이션에서 '''키 프레임'''은 움직임의 요소를 그린 프레임이다. 컴퓨터 애니메이션에서는 자동 중간 그림/자동 보간이 활용될 수 있으며, 이 "키 프레임 설정 + 자동 중간 그림"을 키 프레임 애니메이션이라고 부른다.
3D 그래픽을 지원하는 소프트웨어 패키지에는 하나의 객체에 대해 변경할 수 있는 많은 매개변수가 있다. 이러한 객체의 한 예는 조명이다. 3D 그래픽에서 조명은 실제 조명과 유사하게 작동한다. 조명은 빛을 내고, 그림자를 드리우며, 반사 하이라이트를 생성한다. 조명에는 조명 강도, 빔 크기, 조명 색상, 조명이 투사하는 텍스처를 포함한 많은 매개변수가 있다.
애니메이터가 미리 정의된 시간 내에 빔 크기를 한 값에서 다른 값으로 부드럽게 변경하려는 경우, 키 프레임을 사용하여 이를 달성할 수 있다. 애니메이션 시작 시 빔 크기 값이 설정되고, 애니메이션 종료 시 다른 값이 설정된다. 그러면 소프트웨어 프로그램은 두 값을 자동으로 보간하여 부드러운 전환을 생성한다.[2][3][4][5][6]
3. 영상 압축에서의 키 프레임
비디오 압축은 프레임 간의 증분 변경 사항만 저장하므로 (키 프레임을 제외), 비디오 스트림 내 임의의 위치로 빨리 감기 또는 되감기를 할 수 없다. 이는 특정 프레임의 데이터가 해당 프레임이 이전 프레임과 어떻게 달랐는지를 나타낼 뿐이기 때문이다. 따라서 비디오 인코딩 중에 임의의 간격으로 키 프레임을 포함하는 것이 편리하다. 예를 들어, 키 프레임의 자동 생성을 보장할 만큼 충분한 시각적 변화가 비디오 이미지에 없더라도, 키 프레임은 비디오의 10초마다 한 번 출력될 수 있다. 그러나 프레임의 시각적 표현에 불필요할 때 많은 키 프레임이 추가되어 결과 비디오 스트림의 크기가 커진다는 단점이 있다.
3. 1. 키 프레임의 필요성
영상 압축에서 키 프레임은 인트라 프레임이라고도 하며, 데이터 스트림에 완전한 이미지가 저장되는 프레임이다. 영상 압축에서는 저장해야 하는 정보의 양을 대폭 줄이기 위해, 한 프레임에서 다음 프레임으로 변경된 내용만 데이터 스트림에 저장한다. 이 기술은 대부분의 영상 소스(예: 일반적인 영화)가 한 프레임에서 다음 프레임으로 이미지의 작은 변화만 있다는 사실을 이용한다.[1] 카메라 샷을 변경하거나 장면이 전환되는 경우와 같이 이미지에 큰 변화가 발생할 때마다 키 프레임을 생성해야 한다. 두 프레임 간의 시각적 차이가 너무 커서 이전 프레임에서 새로운 이미지를 증분 방식으로 표현하는 데 전체 이미지를 다시 만드는 것보다 더 많은 데이터가 필요할 때 해당 프레임에 대한 전체 이미지를 출력해야 한다.
영상 압축은 (키 프레임을 제외하고) 프레임 간의 증분 변경만 저장하기 때문에, 영상 스트림의 임의의 지점으로 빨리 감기하거나 되감는 것이 불가능하다. 즉, 주어진 프레임에 대한 데이터는 해당 프레임이 이전 프레임과 어떻게 다른지 나타낼 뿐이다. 이러한 이유로, 영상을 인코딩할 때 임의의 간격으로 키 프레임을 포함하는 것이 좋다. 예를 들어, 영상 이미지가 시각적으로 키 프레임을 자동으로 생성할 만큼 충분히 변경되지 않더라도, 10초마다 한 번씩 키 프레임을 출력할 수 있다. 이렇게 하면 영상 스트림 내에서 최소 10초 간격으로 탐색할 수 있다. 단점은 프레임의 시각적 표현에 필요하지 않을 때 많은 키 프레임이 추가되므로 결과 영상 스트림의 디스크 크기가 커진다는 것이다. 하지만 이러한 단점은 비트 전송률이 이미 더 나은 품질을 위해 높은 값으로 설정된 경우 (예: DVD MPEG-2 형식) 상당한 압축 손실을 발생시키지 않는다.
3. 2. 키 프레임 간격과 탐색
영상 압축에서는 키 프레임 외에는 프레임 간의 증분 변경 사항만 저장하므로, 비디오 스트림 내 임의의 위치로 빨리 감거나 되감기를 할 수 없다. 이는 특정 프레임의 데이터가 이전 프레임과 어떻게 다른지만을 나타내기 때문이다.[1] 따라서 비디오를 인코딩할 때 임의의 간격으로 키 프레임을 넣는 것이 편리하다. 예를 들어 비디오 이미지에 키 프레임을 자동으로 생성할 만큼 충분한 시각적 변화가 없더라도, 10초마다 한 번씩 키 프레임을 출력할 수 있다. 이렇게 하면 최소 10초 간격으로 비디오 스트림 내에서 탐색이 가능하다. 하지만 프레임의 시각적 표현에 불필요하게 많은 키 프레임이 추가되어 결과 비디오 스트림의 크기가 커지는 단점이 있다. 그러나 비트 전송률이 고품질을 위해 이미 높은 값으로 설정된 경우 (DVD MPEG-2 형식처럼)에는 큰 압축 손실을 일으키지 않는다.
3. 3. 키 프레임과 압축 효율
영상 압축에서 키 프레임은 인트라 프레임이라고도 하며, 데이터 스트림에 완전한 이미지가 저장되는 프레임이다. 영상 압축에서는 저장해야 하는 정보의 양을 대폭 줄이기 위해, 한 프레임에서 다음 프레임으로 변경된 내용만 데이터 스트림에 저장한다. 이 기술은 대부분의 영상 소스(예: 일반적인 영화)가 한 프레임에서 다음 프레임으로 이미지의 작은 변화만 있다는 사실을 이용한다. 카메라 샷을 변경하거나 장면이 전환되는 경우와 같이 이미지에 큰 변화가 발생할 때마다 키 프레임을 생성해야 한다.[1]
두 프레임 간의 시각적 차이가 너무 커서 이전 프레임에서 새로운 이미지를 증분 방식으로 표현하는 데 전체 이미지를 다시 만드는 것보다 더 많은 데이터가 필요할 때 해당 프레임에 대한 전체 이미지를 출력해야 한다.
영상 압축은 (키 프레임을 제외하고) 프레임 간의 증분 변경만 저장하기 때문에, 영상 스트림의 임의의 지점으로 빨리 감기하거나 되감는 것이 불가능하다. 즉, 주어진 프레임에 대한 데이터는 해당 프레임이 이전 프레임과 어떻게 다른지 나타낼 뿐이다. 이러한 이유로, 영상을 인코딩할 때 임의의 간격으로 키 프레임을 포함하는 것이 좋다. 예를 들어, 영상 이미지가 시각적으로 키 프레임을 자동으로 생성할 만큼 충분히 변경되지 않더라도, 10초마다 한 번씩 키 프레임을 출력할 수 있다. 이렇게 하면 영상 스트림 내에서 최소 10초 간격으로 탐색할 수 있다. 단점은 프레임의 시각적 표현에 필요하지 않을 때 많은 키 프레임이 추가되므로 결과 영상 스트림의 디스크 크기가 커진다는 것이다. 하지만 이러한 단점은 비트 전송률이 이미 더 나은 품질을 위해 높은 값으로 설정된 경우 (예: DVD MPEG-2 형식) 상당한 압축 손실을 발생시키지 않는다.
4. 3D 그래픽스에서의 키 프레임
3D 그래픽에서 조명은 실제 조명과 유사하게 작동하며, 빛을 내고, 그림자를 드리우며, 반사 하이라이트를 생성한다. 조명 강도, 빔 크기, 조명 색상, 조명이 투사하는 텍스처 등 많은 매개변수가 있다.[1] 이러한 매개변수를 시간에 따라 부드럽게 변화시키기 위해 키 프레임을 사용한다. 애니메이션의 시작과 끝에 값을 설정하면, 소프트웨어가 자동으로 그 사이 값을 보간하여 부드러운 전환을 만든다.[1]
4. 1. 조명 효과 제어
애니메이션, 특히 3D 그래픽을 지원하는 소프트웨어에는 하나의 객체에 대해 변경할 수 있는 많은 매개변수가 있다. 이러한 객체의 한 예는 조명인데, 3D 그래픽에서 조명은 실제 조명과 유사하게 작동한다. 조명은 빛을 내고, 그림자를 드리우며, 반사 하이라이트를 생성한다. 조명에는 조명 강도, 빔 크기, 조명 색상, 조명이 투사하는 텍스처 등 많은 매개변수가 있다.[1] 애니메이터가 미리 정의된 시간 내에 빔 크기를 한 값에서 다른 값으로 부드럽게 변경하려는 경우, 키 프레임을 사용하여 이를 달성할 수 있다. 애니메이션 시작 시 빔 크기 값이 설정되고, 애니메이션 종료 시 다른 값이 설정된다. 그러면 소프트웨어 프로그램은 두 값을 자동으로 보간하여 부드러운 전환을 생성한다.[1]참조
[1]
웹사이트
Archived copy
http://www.videoprod[...]
2012-03-02
[2]
웹사이트
【西川善司が語る“ゲームの仕組み” Vol.5】ポリゴンでモデリングされた3Dキャラクターを動かすための技術
https://gamemakers.j[...]
ゲームメーカーズ
2024-10-29 #추정 날짜. 정확한 날짜가 없으므로 출판일로 추정.
[3]
웹사이트
原画
https://cgworld.jp/t[...]
2024-11-08
[4]
간행물
CG化を妨げるアニメにおける動きの記号化
情報処理学会
2011
[5]
논문
誇張・省略表現のためのモーションキャプチャ活用モデルの提案
https://ipsj.ixsq.ni[...]
情報処理学会
2003
[6]
학술지
MoCapライブアニメーション制作手法への考察 - 劇場公開作品に見るCGアニメーション制作手法の動向
http://www.jstage.js[...]
2007 # year 필드를 date로 변환
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