MPEG-4 파트 14
1. 개요
MPEG-4 파트 14는 ISO/IEC 14496-14 표준으로 정의된 디지털 멀티미디어 컨테이너 형식이며, 일반적으로 MP4 파일 형식으로 알려져 있다. 퀵타임 파일 형식을 기반으로 하며, MPEG-4 시각/오디오 코덱 및 다양한 MPEG-4 시스템 기능을 지원한다. MP4는 오디오와 비디오를 포함한 다양한 데이터 스트림을 지원하며, 파일 확장자는 .mp4를 사용하지만, 오디오 전용 파일은 .m4a, 아이튠즈에서 판매되는 암호화된 오디오는 .m4p, 3GP는 .3gp와 같은 다양한 확장자를 사용하기도 한다. MPEG-4 파트 14는 널리 사용되는 코덱을 지원하며, 다양한 운영체제, 기기 및 소프트웨어에서 호환된다.
| 이름 | MP4 (MPEG-4 파트 14) |
|---|---|
| 파일 확장자 | .mp4, .m4a, .m4p, .m4b, .m4r, .m4v |
| MIME 형식 | video/mp4, audio/mp4, application/mp4 |
| 유형 코드 | mpg4 |
| 소유자 | 국제 표준화 기구 (International Organization for Standardization) / 국제전기기술위원회 (International Electrotechnical Commission) |
| 장르 | 미디어 컨테이너 |
| 컨테이너 대상 | 오디오, 비디오, 텍스트 |
| 확장 형식 | QuickTime 파일 포맷 및 MPEG-4 파트 12 |
| 확장된 형식 | .3gp, .3g2 |
| 표준 | ISO/IEC 14496-14 |
| 출시일 | 2001년 10월 |
| 최신 릴리스 버전 | ISO/IEC 14496-14:2020 |
| 최신 릴리스 날짜 | 2020년 1월 |
| 유형 | 컨테이너 포맷 |
| 자유 여부 | 아니오 |
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MPEG-4 -
H.264/MPEG-4 AVC
H.264/MPEG-4 AVC는 ITU-T와 ISO/IEC가 공동 개발한 비디오 코딩 표준으로, 높은 압축 효율과 다양한 기능을 제공하며, 블루레이 디스크, HD DVD 등에서 필수적인 비디오 압축 형식으로 사용된다. -
MPEG-4 -
HE-AAC
HE-AAC는 낮은 비트 전송률에서 효율적인 오디오 압축을 제공하며, SBR 및 PS 기술을 사용하여 음질을 향상시키는 AAC-LC 기반의 코덱으로, 다양한 버전이 존재하며 여러 분야에서 활용된다. -
코덱 -
VP9
VP9는 구글이 개발한 오픈 소스 비디오 코덱으로, VP8보다 압축 효율을 높이고 HEVC보다 나은 성능을 목표로 개발되었으며, WebM 형식으로 사용되고 주요 웹 브라우저와 넷플릭스, 유튜브 등에서 지원했으나 AV1의 등장으로 개발이 중단되었다. -
코덱 -
H.261
H.261은 1988년 ITU-T에 의해 표준으로 승인된 최초의 실질적인 디지털 영상 부호화 표준으로, DCT 압축, 움직임 보상 등의 기술을 사용하며 이후 주요 영상 부호화 표준들의 설계 기반이 되었다.
2. 역사
MP4 파일 형식은 ISO/IEC 14496-12:2004 (MPEG-4 파트 12: ISO 기본 미디어 파일 형식)의 한 예시이며, 이는 2001년에 발표된 퀵타임 파일 형식을 직접적으로 기반으로 한다. MPEG-4 파트 14는 본질적으로 퀵타임 파일 형식과 동일하지만 초기 객체 디스크립터(IOD) 및 기타 MPEG 기능을 공식적으로 지원한다.
MP4 파일 형식은 ISO 기본 미디어 파일 형식에 대한 몇 가지 확장을 정의하여 MPEG-4 시각/오디오 코덱과 객체 디스크립터 및 장면 설명을 포함한 다양한 MPEG-4 시스템 기능을 지원한다. 이러한 확장 중 일부는 ISO 기본 미디어 파일 형식을 기반으로 하는 다른 형식(예: 3GP)에서도 사용된다. ISO 기본 미디어 파일 형식에 대한 모든 등록된 확장 목록은 공식 등록 기관 웹사이트에 게시되어 있다. "MP4 Family" 파일의 코드 포인트(식별자 값)에 대한 등록 기관은 애플(Apple Inc.)이며, MPEG-4 파트 12의 부록 D(정보 제공)에 이름이 명시되어 있다. 코덱 설계자는 자신이 발명한 코드를 등록해야 하지만, 등록은 필수는 아니며, 발명되어 사용된 일부 코드 포인트는 등록되지 않았다. ISO 기본 미디어 파일 형식에서 파생된 새로운 사양을 만들 때, 기존의 모든 사양을 예시와 정의 및 기술의 소스로 모두 사용해야 한다. 기존 사양이 특정 미디어 유형이 파일 형식에 저장되는 방식(예: MP4의 MPEG-4 오디오 또는 비디오)을 이미 다루고 있다면, 해당 정의를 사용해야 하며, 새로운 정의를 발명해서는 안 된다.
2.1. 초기 개발
MPEG-4 파일 형식 버전 1은 2001년에 ISO/IEC 14496-1:2001로 발표되었다. 이는 1999년에 발표된 MPEG-4 파트 1: 시스템 사양(ISO/IEC 14496-1:1999)을 개정한 것이다. 이 형식은 애플의 퀵타임 파일 형식을 기반으로 만들어졌다.
2.2. 표준화 및 발전
MPEG-4 파일 형식 버전 1은 1999년에 발표된 MPEG-4 파트 1: 시스템 사양(ISO/IEC 14496-1:1999)을 개정한 ISO/IEC 14496-1:2001로 2001년에 발표되었다. 2003년에는 MP4 파일 형식의 첫 번째 버전이 개정되어 MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식(ISO/IEC 14496-14:2003)으로 대체되었으며, 일반적으로 MPEG-4 파일 형식 버전 2로 불린다. MP4 파일 형식은 ISO 기본 미디어 파일 형식 ISO/IEC 14496-12:2004로 일반화되었으며, 이는 시간 기반 미디어 파일의 일반적인 구조를 정의한다. 이는 차례로 MP4, 3GP, Motion JPEG 2000 등 파일 형식 제품군의 다른 파일 형식의 기반으로 사용된다.
| 버전 | 출시일 | 표준 | 설명 | 에디션 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2001 | ISO/IEC 14496-1:2001 | MPEG-4 파트 1: 시스템 | 첫 번째 |
| 2 | 2003 | ISO/IEC 14496-14:2003 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 첫 번째 |
| 2 | 2018 | ISO/IEC 14496-14:2018 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 두 번째 |
| 2 | 2020 | ISO/IEC 14496-14:2020 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 세 번째 |
2004년에는 "MP4 AVCE"(MPEG-4 Part15, ISO/IEC 14496-15:2004)라고 불리는 확장 규격이 정해져, H.264 및 AAC를 저장할 수 있게 되었다.
2.3. 버전별 표준
MPEG-4 파일 형식 버전 1은 2001년에 ISO/IEC 14496-1:2001로 발표되었으며, 이는 1999년에 발표된 MPEG-4 파트 1: 시스템 사양(ISO/IEC 14496-1:1999)을 개정한 것이다. 2003년에는 MP4 파일 형식의 첫 번째 버전이 개정되어 MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식(ISO/IEC 14496-14:2003)으로 대체되었으며, 일반적으로 MPEG-4 파일 형식 버전 2로 불린다.
| 버전 | 출시일 | 표준 | 설명 | 에디션 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2001 | ISO/IEC 14496-1:2001 | MPEG-4 파트 1: 시스템 | 첫 번째 |
| 2 | 2003 | ISO/IEC 14496-14:2003 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 첫 번째 |
| 2 | 2018 | ISO/IEC 14496-14:2018 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 두 번째 |
| 2 | 2020 | ISO/IEC 14496-14:2020 | MPEG-4 파트 14: MP4 파일 형식 | 세 번째 |
3. 기술적 특징
MP4 파일 형식은 ISO 기본 미디어 파일 형식을 기반으로 하며, MPEG-4 시스템 기능을 지원하기 위해 객체 부호화를 위한 객체 기술 박스(iods)와 동영상, 음성 등 엘리멘터리 스트림 정보를 기술하는 샘플 기술 박스(mp4v, mp4a, mp4s)를 추가하는 등 확장되었다.
3.1. ISO 기본 미디어 파일 형식
MPEG-4 제12부(ISO/IEC 14496-12)에서 규정하는 ISO 기본 미디어 파일 포맷은 트리 구조를 가지며, 각 노드를 박스 (box) 또는 퀵타임 파일 포맷에서 사용되던 용어인 아톰 (atom)이라고 부른다. 하나 이상의 박스를 자식 요소로 가질 수 있는 박스를 컨테이너 박스 (container box) 또는 컨테이너라고 부르며, 컨테이너는 자식 요소 이외의 데이터를 가질 수 없다. 각 박스의 처음에는 부호 없는 32비트정수형의 자체 크기와 반각 영숫자 4자(32비트)의 박스 타입이 주어지며, 관례적으로 소문자로 표기된다.
박스 구조는 복수의 트랙 (track)을 하나의 파일에 저장하고, 시각 정보 및 메타 데이터를 기술하여 다중화 및 임의 접근(랜덤 액세스)을 용이하게 한다. 또한, MP4처럼 MPEG에 완전히 준거하는 미디어뿐만 아니라, 3GPP/3GPP2 등 MPEG 규격 외의 AMR 및 H.263 등의 미디어도 유연하게 처리할 수 있다.
박스 구조의 취급 방법은 사용자가 어느 정도 임의로 결정할 수 있다. 예를 들어 동영상, 음성 등의 스트림을 직렬로 나열하거나, 동기화 및 랜덤 액세스를 위해 동영상과 음성을 잘게 쪼개서 저장할 수 있다.
3.1.1. 주요 박스 구조
ISO 기본 미디어 파일 형식은 트리 구조를 가지며, 주요 박스는 다음과 같다.
* ftyp: 파일 유형을 설명한다. 파일 맨 처음에 단 하나만 포함된다.
* moov: 모든 메타데이터를 포함하는 컨테이너이다. 파일 안에 단 하나만 포함된다. 각 트랙(영상, 음성 등)의 헤더 정보, 콘텐츠 내용의 메타 설명, 시간 정보 등이 여기에 포함된다.
* mdat: 트랙의 미디어 데이터 본체를 포함하는 컨테이너이다. 파일 내 mdat 박스의 수는 임의적이다. 즉, 영상과 음성, 영상만, 음성만, 또는 여러 종류의 트랙을 동시에 포함하는 등, 임의의 트랙 구성을 가질 수 있다.
3.2. MP4 파일 형식 확장
MP4 파일 형식은 ISO 기본 미디어 파일 형식에 대해, MPEG-4의 객체 부호화에 대응하기 위한 객체 기술 박스(iods)의 추가 및 동영상, 음성 등 엘리멘터리 스트림에 관한 정보를 기술하는 샘플 기술 박스(mp4v, mp4a, mp4s)의 추가 등 확장을 한 것이다.
4. 데이터 스트림
MP4 파일은 다양한 종류의 데이터 스트림을 포함할 수 있다.
* 영상: MPEG-4 파트 10 (H.264 또는 MPEG-4 AVC), MPEG-4 파트 2, MPEG-2, MPEG-1
* 음성: AAC (MPEG-2 파트 7), MP3 (MPEG-1 음성 계층 3), MPEG-4 파트 3, MP2 (MPEG-1 음성 계층 2), MPEG-1 음성 계층 1, CELP, TwinVQ (최저 비트레이트), SAOL (미디)
* 자막: MPEG-4 파트 17 (3GPP Timed Text)
대부분의 데이터 종류는 '프라이빗 스트림'을 통해 MPEG-4 파트 14 파일에 포함될 수 있다. 별도의 힌트 트랙은 파일에 스트리밍 정보를 포함하는 데 사용된다. MPEG-4 파트 12 기반 파일에 대한 등록된 코덱은 MP4 등록 기관(mp4ra.org) 웹사이트에 게시되어 있지만, 대부분의 코덱은 MP4 플레이어에서 널리 지원되지 않는다.
4.1. 지원 코덱
| 구분 | 지원 코덱 |
|---|---|
| 비디오 | MPEG-H 파트 2 (H.265/HEVC), MPEG-4 파트 10 (H.264/AVC), MPEG-4 파트 2, AV1, MPEG-2, MPEG-1 등 |
| 오디오 | AAC, HE-AAC, MP3, MP2, MP1, MPEG-4 ALS, TwinVQ, CELP, 오푸스, 애플 무손실, 무료 무손실 오디오 코덱 (2018년 말 추가) 등 |
| 정지 화상 | PNG, JPEG |
| 자막 | MPEG-4 타임드 텍스트 (3GPP 타임드 텍스트). 네로 디지털은 MP4 파일에서 DVD 비디오 자막 사용. |
| 텍스트 | (별도 코덱 없음) |
4.2. 'moov' 원자
'moov' 원자에는 비디오 해상도, 프레임 속도, 방향, 디스플레이 특성 등에 대한 정보가 포함되어 있다. 파일의 시작 부분이나 끝 부분에 배치할 수 있다. 끝 부분에 배치된 경우, 비디오 파일이 불완전하면(잘린 경우) 재생할 수 없다.
5. 파일 확장자
MPEG-4 파트 14는 간단히 MP4로 줄여서 사용되며, MP4 파일, MP4 컨테이너 등으로 불린다. 공식 파일 확장자는 .mp4이다. 그러나 특정 콘텐츠에 적용하기 위해 다양한 파일 확장자가 사용되기도 한다.
5.1. 다양한 확장자
MPEG-4 파트 14 파일은 다양한 확장자를 사용한다. 일반적으로 사용되는 확장자는 다음과 같다.
| 확장자 | 설명 |
|---|---|
| .mp4 | 오디오와 비디오를 모두 포함하는 표준 MPEG-4 파일 |
| .m4a | 오디오 전용 MPEG-4 파일 (보호되지 않은 콘텐츠). 애플 무손실 오디오를 지원한다. |
| .m4p | 페어플레이 디지털 권리 관리로 암호화된 오디오 스트림이 있는 MPEG-4 파일 (아이튠즈 스토어에서 판매). |
| .m4b | 챕터 마커, 이미지, 하이퍼링크 등의 메타데이터를 포함하는 오디오북 및 팟캐스트 파일. 북마크 기능 지원. |
| .m4r | 애플 아이폰 벨소리 파일. 내용은 40초까지의 길이 제한이 있는 MP4 오디오 파일. |
| .m4v | 순수 MPEG-4 비주얼 비트스트림. MP4 컨테이너 포맷의 비디오에도 사용되기도 한다. |
| .3gp, .3g2 | 휴대전화에서 사용되는 3GP 파일. MP4와 유사하며, 비 MPEG-4 데이터(H.263, AMR, TX3G)를 저장할 수 있다. 4G 기술 보급 이후 점차 사라졌다. |
| .f4v | 어도비 플래시의 플래시 비디오 파일 |
.m4v, .m4a, .m4p는 애플이 결정한 확장자이며, 아이튠즈 스토어에서 배포되는 파일은 DRM 기술인 페어플레이 (.m4v, .m4p)와 ISO에서 표준화되지 않은 돌비 디지털 (AC-3) (.m4v)이 사용되는 경우가 있다.
5.2. 대한민국에서의 특이사항
대한민국에서는 H.264 기반으로 인코딩되어 휴대전화에서 재생 가능하도록 제작한 파일을 MP4라고 부르기도 하며, 단순히 파일의 확장자를 변경하여 .mp4, .k3g (KTF/LGT용 휴대전화), .skm (SKT용 휴대전화)끼리 상호 변환할 수 있다.
6. 메타데이터
MP4 파일은 형식 표준에 의해 정의된 메타데이터를 포함할 수 있으며, 추가적으로 확장 가능한 메타데이터 플랫폼(XMP) 메타데이터를 포함할 수 있다.