3-Pass 인코딩: 2-Pass 인코딩과의 차이점과 화질 개선 정도

🎯 3-Pass 인코딩: 2-Pass 인코딩과의 차이점과 화질 개선 정도

영상 인코딩에서 "패스(Pass)"란 비디오 데이터를 분석하고 압축하는 과정을 몇 번 거치는지를 의미한다. 일반적으로 많이 사용되는 2-Pass 인코딩과 비교하여 3-Pass 인코딩은 어떤 추가적인 과정이 있으며, 얼마나 화질을 개선할 수 있는지에 대해 자세히 설명하겠다.

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🔍 1-Pass, 2-Pass, 3-Pass 인코딩 개요

패스 방식	설명
1-Pass (단일 패스)	한 번만 데이터를 읽으며 인코딩. 속도는 빠르지만, 비트레이트 분배가 최적화되지 않음.
2-Pass (이중 패스)	첫 번째 패스에서 데이터 분석, 두 번째 패스에서 최적화된 비트레이트 분배를 적용하여 인코딩.
3-Pass (삼중 패스)	첫 번째와 두 번째 패스에서 데이터를 더 정밀하게 분석한 후, 세 번째 패스에서 최종 최적화를 적용하여 인코딩.

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🔍 2-Pass 인코딩 vs 3-Pass 인코딩의 차이점

✅ 2-Pass 인코딩 과정

2-Pass 인코딩은 다음과 같이 진행된다:

1️⃣ 1st Pass (분석 단계)

• 비디오 전체를 스캔하여 프레임별 복잡도 분석
• 씬(Scene) 변경 감지 및 모션 분석
• 프레임별로 최적의 비트레이트 분배를 계획
• 실제 인코딩을 수행하지 않고 로그 파일(.log)만 생성

2️⃣ 2nd Pass (인코딩 단계)

• 1st Pass에서 생성된 분석 데이터를 기반으로 최적화된 비트레이트 분배(Bit Allocation) 수행
• 정적인 장면에서는 비트레이트 절약, 복잡한 장면에서는 높은 비트레이트 할당
• 결과적으로 1-Pass 대비 화질 향상, 블록 노이즈 감소, 비트레이트 효율 증가

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✅ 3-Pass 인코딩 과정 (추가 과정 설명)

3-Pass 인코딩은 2-Pass의 분석 과정을 더욱 정밀하게 수행하여 최적화된 비트레이트 분배를 적용하는 방식이다.

1️⃣ 1st Pass (초기 분석 단계)

• 기본적인 비디오 복잡도 분석 수행 (씬 변경, 모션 분석, 프레임 복잡도 평가)
• 프레임별 초기 비트레이트 할당 계획 수립

2️⃣ 2nd Pass (세부 분석 단계)

• 1st Pass 데이터를 바탕으로 비트레이트 분배를 더욱 세밀하게 조정
• 특정 장면(예: 빠른 모션, 복잡한 배경)이 실제로 어느 정도 비트레이트를 필요로 하는지 추가 분석
• 엔트로피 코딩 최적화(Entropy Coding Optimization) 적용

3️⃣ 3rd Pass (최종 최적화 및 인코딩 수행)

• 2nd Pass에서 계산된 데이터에 기반하여 실제 인코딩을 수행
• 비트레이트 할당을 다시 한 번 조정하여 저비트레이트 영역에서 블록 노이즈를 최소화
• 빠른 모션 씬의 디테일을 보존하며, 링잉 아티팩트(Ringing Artifacts) 제거

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📊 3-Pass 인코딩의 화질 개선 정도

🔹 비트레이트 효율 향상

• 2-Pass 대비 3~10% 정도 더 나은 압축률을 제공
• 같은 비트레이트에서 더 선명한 디테일 유지 가능

🔹 블록 노이즈(Block Noise) 감소

• 2-Pass 대비 저비트레이트 영역에서 블록 노이즈가 줄어듦
• 특히 어두운 장면(Shadow Details)에서 세부 묘사가 향상됨

🔹 모션 씬(Motion Scene) 화질 개선

• 빠르게 움직이는 장면에서 비트레이트를 더욱 정밀하게 배분
• 디테일 보존력 증가, 모션 블러(Motion Blur) 현상 최소화

🔹 PSNR / VMAF 점수 증가

• 실험 결과, 3-Pass 인코딩은 2-Pass 대비 VMAF(Video Multi-Method Assessment Fusion) 점수가 1~2점 향상
• PSNR(Peak Signal-to-Noise Ratio)도 약간 증가(0.5~1dB 정도)

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🚀 결론: 3-Pass 인코딩은 언제 사용할까?

✅ 3-Pass 인코딩이 유리한 경우

• 최고의 화질을 원하는 경우 (VOD, 영화 제작, 아카이브 저장)
• 비트레이트를 극한으로 최적화해야 하는 경우 (저비트레이트 환경, 스트리밍 최적화)
• 고화질 마스터 파일을 보관할 때 (예: 블루레이 리마스터링)
• 화질 비교 테스트용 (코덱 성능 분석, 인코딩 실험)

❌ 3-Pass 인코딩이 불필요한 경우

• 실시간 스트리밍 (실시간 인코딩이 불가능함)
• 파일 크기 최적화보다 빠른 인코딩이 중요한 경우
• 이미 충분한 비트레이트를 사용하여 인코딩하는 경우 (예: 4K 50Mbps 이상)

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📌 결론: 2-Pass vs 3-Pass, 어느 것이 더 좋은 선택인가?

기준	2-Pass 인코딩	3-Pass 인코딩
비트레이트 효율	최적화됨	더 정밀한 최적화 가능 (3~10% 개선)
블록 노이즈 감소	감소함	더욱 감소하여 세부 디테일 향상
모션 디테일 보존	개선됨	더 정밀한 모션 보존 가능
PSNR / VMAF 향상	향상됨	1~2점 추가 향상 가능
인코딩 속도	느림	매우 느림 (약 1.5배 증가)
실용성	일반적인 고화질 인코딩에 적합	최고 화질을 목표로 하는 경우 적합

➡️ 결론적으로, 3-Pass 인코딩은 화질이 확실히 개선되지만, 인코딩 속도가 더 느려지는 단점이 있다.
일반적인 고품질 인코딩에는 2-Pass가 충분하며, 극한의 품질을 추구하는 경우 3-Pass를 고려할 수 있다.