1. 윈도우 10(Windows 10)에서의 유투브 4k 속도 느린 현상 발견
1.1. 속도 저하 현상 발견
윈도우 10 환경에서 크롬을 이용하여 4k 가 지원되는 영상을 틀어보니 화면이 제대로 재생되지 않고 정지되는 현상이 발생하였습니다. 제가 사용하는 컴퓨터의 경우 인텔 i5 6세대 정도의 사양으로 그래픽은 CPU에 탑재된 내장 그래픽 intel HD 520을 사용하고 있습니다. 아래의 영상은 4k 영상인데 영상을 틀면 ‘동영상 중단 현상이 발생합니까?’라는 메세지가 출력되고 있습니다.
4k 영상을 제대로 스트리밍 할 수 없는 상태
1.2. 작업 관리자를 통한 시스템 자원(resource) 사용률 확인
아무리 4k 비디오라고 하더라도 intel i5 cpu에서 속도가 너무 느려 이상함을 느꼈습니다. 복잡한 그래픽 처리 관련 현재 컴퓨터의 자원이 얼마만큼 사용되고 있는지 확인하기 위하여 윈도우 10의 작업 관리자 창을 열어 자원이 얼만큼 사용되고 있는지 확인해보았습니다.
작업 관리자 _ CPU 이용률
작업 관리자 _ GPU 이용률
위와 같이 CPU, GPU 이용률을 확인해보았을 때 CPU 사용률은 100% 에 도달하고 있고, GPU는 전혀 사용하고 있지 않다는 것을 알 수 있습니다. 영상을 볼 때 동작해야 하는 GPU가 전혀 동작을 하지 않고 있기 때문에, CPU가 대신 영상 처리를 했고, 그로 인하여 4k 처리를 제대로 못하고 시스템도 매우 느려지게 된 것입니다.
2. 문제 해결을 위한 시행 착오
2.1. 인텔 그래픽 제어 센터 설치
MS 스토어에서 인텔 그래픽 제어 센터 설치
문제 해결을 위하여 다양한 시도를 해보았습니다. 먼저 인텔 그래픽 제어 센터를 설치하여 그래픽 설정을 변경하보려고 했으나, 특별히 해당 문제를 해결하기 위한 솔루션은 나오지 않았습니다.
2.2. 인텔 사이트에서 그래픽 드라이버 설치 관리자 이용
MS 스토어에서 인텔 그래픽 제어 센터 설치
MS 스토어에서는 인텔이 직접 만든 SW인 인텔 그래픽 제어 센터가 있습니다. 해당 프로그램을 설치해보았지만, 제가 가지고 있는 노트북에서는 해당 프로그램을 지원하지 않아 프로그램을 사용할 수 없었습니다.
2.3. 3dp chip 을 이용하여 최신 드라이버로 업데이트
3dp chip 을 이용하여 최신 드라이버로 모두 업데이트
업데이트가 가능한 모든 디바이스 드라이버들을 업데이트 하였습니다. 제조사에서 오래된 노트북이라 더 이상 최신 드라이버를 설치 불가능하게 막아 놓아 업데이트가 불가능한 부분도 있었지만, 이 부분을 제외하고서는 모두 업데이트가 가능하였습니다. 업데이트 이후 문제가 해결되지는 않았습니다.
2.4. 그래픽 드라이버 삭제 후 재설치
제가 사용하고 있는 그래픽 드라이버인 Intel 그래픽 드라이버를 삭제 후 재설치해도 해당 문제는 해결되지 않았습니다. 해당 문제는 그래픽 드라이버 문제가 아닌 다른 문제인 것으로 문제 원인을 좁힐 수 있었습니다.
3. 문제의 근본적인 원인
3.1. 유투브의 인코딩 문제
구글링을 통해 확인한 결과 디바이스 드라이버에 대한 문제가 아니라 인코딩 관련 문제가 핵심적인 원인입니다. 과거이 글들을 보면 많은 사람들도 영상이 끊기는 현상을 겪고 있으며, 익스프롤러에서는 끊김 없이 부드럽게 재생이 된다고 합니다.
원인은 크롬에서 4K 영상을 실행하면 VP9 코덱이 실행되는데, CPU가 VP9 코덱을 지원하지 않아 느리다 라고 확인되었습니다. VP9 코덱은 2012년 Google이 개발한 오픈소스 비디오 코덱으로, 구글이 유투브에서 해당 코덱을 밀고 있습니다. 4K 영상의 경우 영상의 코덱을 VP9만 지원하게 해놓았는데, 과거의 intel CPU나 그래픽카드들에서는 VP9 코덱을 지원하지 않아 CPU가 모든 처리를 다 하게 된 것입니다. 따라서 CPU의 부하가 커지고 영상도 제대로 틀어지지 않으면서 시스템의 속도가 매우 느려지게 된 것이죠.
VP9 코덱을 지원 가능하다고 알려진 하드웨어는 아래와 같습니다.
- NVIDIA : 7세대 퓨어비디오 엔진 버전부터 VP9 디코딩 가속을 지원한다. (지포스 GTX 960, 950, 후기형 750) 단, GTX 970 이상의 동세대 상위 글카들은 GTX 750 시리즈와 같은 6세대 퓨어비디오라서 지원하지 않는다.
- AMD : VCN 1.0이 적용된 1세대 라이젠 APU부터 디코딩 가속을 제대로 지원하지만, 인코딩 가속은 아직 지원하지 않는다. 단, 동세대 그래픽 카드인 라데온 RX Vega 시리즈는 VCN이 아닌 UVD 7.0에 VCE 4.0이라서 VP9 디코딩조차 지원하지 않고, 7nm 공정으로 미세화된 라데온 VII도 UVD 7.2에 VCE 4.1이라서 이 역시 VP9 디코딩을 지원하지 않는다. RX 5000 시리즈에 들어서야 VCN 2.0으로 건너뛰면서 VP9 디코딩을 지원하게 되었다. 그 대신 플루이드 모션을 못 쓴다
- 삼성전자 : 삼성 엑시노스 7 Octa 7420부터 디코딩 가속을 지원하고, 삼성 엑시노스 9 Octa 8895부터는 인코딩 가속도 지원한다.
- Intel : Intel 7세대 카비레이크 GPU부터 8-bit, 10-bit 디코딩 가속과 8-bit 인코딩 가속을 지원하고, Intel 10세대 아이스레이크 GPU부터 10-bit 인코딩 가속도 지원한다.
- Imagination Technologies : PowerVR 시리즈 6 XT 계열부터 디코딩 가속을 지원한다.
- 퀄컴 : 스냅드래곤 820부터 디코딩 가속을 지원하고, 835부터는 인코딩 가속도 지원한다.
- 미디어텍 : 미디어텍 Helio X10부터 디코딩 가속을 지원한다.
해당 컴퓨터들에서 정상적으로 영상을 재생하려면 H.264 코덱을 사용해야 한다고 합니다. 해당 코덱은 이전에 많이 사용하던 코덱으로 2003년에 발표된 동영상 표준 규격입니다. 실제로 pixabay 에서 다운받은 4k 영상의 경우에는 정상적으로 GPU 자원이 사용되는 것을 확인했습니다.
pixabay 에서 다운받은 4k 영상 재생
pixabay 에서 다운받은 4k 영상 재생 시 자원 사용량
3.2. 해결 방안
해당 문제를 해결하기 위한 방법은 오직 구글에서 유투브 4k 영상에 VP9 뿐 아니라 H.264 코덱을 함께 지원해줘야 된다는 것입니다. 구글에서는 유투브에서 WQHD 이상의 화질을 H.264 코덱으로 못 보내게 금지하였습니다. 유투브에서 해당 코덱을 지원하는 수 밖에 없는데, 저희가 따로 취할 수 있는 조치는 없습니다. 구글에서 VP9 코덱 이외에 H.264도 함께 지원해야 하지만 자사의 VP9 코덱을 밀기 위하여 해당 조치는 취해줄 것 같아 해결이 될 거라고 보기 어렵습니다.
4k 가 아닌 영상에 대해서는 이런 조치를 취할 수도 있습니다. 크롬 유투브에서 가능한 영상에 대하여 H.264 코덱을 사용할 수 있게 설정하는 크롬 확장 프로그램이 있습니다. h264ify 라는 어플인데 가능한 영상의 경우에는 H.264 형식으로 동영상을 볼 수 있게 지원해줍니다. 하지만 해당 확장 프로그램을 설치해도 4k 영상은 볼 수 없습니다. h264ify 에서는 WQHD 이상의 화질을 선택할 수 없는데, 이는 유튜브 측에서 H.264 코덱으로 고화질 영상을 못 보내게 금지했기 때문입니다.
h264ify _ 해당 프로그램을 설치하고 나면 GPU 이용률이 높아지는 것을 확인할 수 있습니다
reference
- 2cpu
- 나무위키