[알아봅시다] 디스플레이 화질 구성 요소

인치당 픽셀수 높을수록 고해상도 지원

디스플레이 기술이 발전하면서 화질도 끊임없이 개선되고 있습니다. SD(표준화질)에서 HD(고화질)로 진화한 지 채 몇 년 되지 않아 이제는 UHD(초고화질) 시대가 됐습니다. 디스플레이 패널의 기술도 LCD(액정표시장치)에서 OLED(유기발광다이오드), 퀀텀닷(양자점)으로 바뀌면서 70%에 머물렀던 색 재현율이 100%를 넘어서고 있습니다.

해상도, 색재현율, 휘도 등은 디스플레이 화질을 얘기하면서 많이 사용되는 용어들인데 정확히 알고 있는 사람들은 얼마 되지 않는 것 같습니다. 내년에 퀀텀닷 TV가 등장할 것으로 예상되면서 또다시 디스플레이 화질 논쟁이 재현될 것으로 예상되는데 이번에 정리해 보도록 하겠습니다.

◇색과 색재현율=화질의 기본은 '색'이 되겠죠. 색은 빛을 흡수하고 반사하는 결과로 나타나는 물리적 현상입니다. 가시광선 영역을 기준으로 빛의 파장이 짧을수록 보라색, 파장이 길수록 붉은색을 띠는데요. 같은 빨간 색이라고 해도 다 빨간색이 아닌 것은 색에도 속성이 있기 때문입니다. 색상, 채도, 명도를 색의 3 속성이라고 부르죠. 예를 들어 토마토가 빨간색인지 녹색인지를 구분하는 특성은 색상(Hue)입니다. 그리고 빨간색이 완전한 빨간색인지 녹색에 가까운 빨간색인지 색의 양을 표현하는 것은 채도(Chroma)라고 합니다. 어두운 빨간색인지 밝은 빨간색인지를 나타내는 것이 명도(Brightness)입니다.

색의 3 속성인 색상, 채도, 명도는 수치로 표현할 수 있는데요. 색을 객관적으로 수치화함으로써 다양한 기기 및 인쇄 매체에서 색을 일관되게 표현할 수 있게 됐습니다. 또 색의 수치는 디스플레이 화질을 평가하는 중요한 지표로 활용되기도 합니다. 미디어 업계에서는 빛의 물리량과 단/중/장파 값을 수학적으로 분석해 일종의 '지도'를 만들었는데요. 이것을 '색좌표계(Color gamut)'라고 부릅니다. 최초의 색좌표계는 1931년 국제조명위원회(Commission Internationale de l'Eclairage, CIE)에서 만든 CIE 1931입니다. 이 체계는 이후 CIE 1976으로까지 발전합니다.

이 CIE 색좌표계를 바탕으로 디스플레이가 색을 표현할 수 있는 영역을 '색재현성'이라고 말합니다. 가장 많이 사용되는 기준은 NTSC(미국 TV 방송규격심의회)에서 정한 표준 색표현 영역입니다. 예를 들어 NTSC 기준 120%라면, NTSC 색표현 영역보다 20% 더 많은 색을 표현할 수 있다는 뜻입니다.최근에는 NTSC 외에도 sRGB, Adobe(어도비)RGB 등이 사용되고 있습니다. sRGB는 1996년 마이크로소프트와 HP가 협력해 윈도 운영체제를 위해 만든 표준 색표현 영역입니다. sRGB는 인쇄할 때 녹색과 푸른색 영역이 제대로 표현되지 않는 문제가 있습니다. 아름다운 자연 풍경의 색상들은 sRGB 표준에서는 제대로 표현하는 것이 불가능했습니다.

이에 따라 포토샵으로 유명한 어도비는 sRGB 대비 30% 더 많은 색을 표현할 수 있는 어도비RGB를 만들었습니다. 어도비RGB는 주로 디자이너와 사진가 등 전문가들이 많이 사용하고 있습니다. 슈퍼아몰레드를 탑재한 스마트폰은 어도비RGB 대비 100%의 색 재현을 구현하고 있습니다.

◇휘도와 명암비=색뿐만 아니라 밝고 어두움을 정확히 표현할 수 있는 것도 화질의 중요한 평가 요소입니다. 빛을 다루는 학문인 광학에서 빛과 관련해 사용하는 용어로는 광도(Luminous Intensity), 조도(Illuminance), 휘도(Luminance)가 있습니다. 광도는 광원으로부터 복사되는 빛의 세기로 단위는 cd(칸델라)를 사용합니다. 조도는 광원으로부터 빛을 받고 있는 물체의 밝기로 일반적으로 장소의 밝기를 나타내며 단위는 '룩스(lx)'를 사용합니다. 휘도는 광원의 단위 면적당 밝기를 나타내며 단위는 cd/㎡(혹은 nit)입니다. 광도와 조도는 조명에서 중요하게 쓰이는 개념이고, 디스플레이에서는 주로 휘도 개념을 사용합니다. 특히, 조도가 높은 야외에서 사용하는 휴대폰에서는 휘도가 높아야만 더 선명한 화면을 감상할 수 있습니다.

명암비란 디스플레이가 표현하는 최대 휘도와 최소 휘도의 상대적인 비율입니다. 어떤 디스플레이의 명암비가 1만:1이라면, 최소 휘도를 1이라 할 때 최대 휘도는 1만이라는 뜻입니다. 명암비가 높을 수록 우수한 화질을 구현할 수 있습니다.

◇해상도=흔히 UHD를 설명하면서 풀HD보다 4배 더 해상도가 뛰어나다고 설명합니다. 디스플레이 화질 성능을 판단하는 대표적인 기준인 해상도(Resolution)는 얼마만큼의 픽셀로 이루어졌는지를 나타냅니다. 1개의 픽셀은 RGB 3원색으로 이루어져 다양한 색상을 화면에 표현해줍니다. 표준 해상도였던 SD(Standard Definition)는 720×480개의 픽셀 수, 이후 등장한 HD(High Definition)는 1920×1080개의 픽셀 수를 갖고 있습니다. 초기에 TV 제조사들이 기술부족으로 이 규격의 해상도 패널을 만들지 못하고 양산에 어려움을 겪으면서 1280× 720, 1366 ×768의 해상도를 HD라고 부르기도 했습니다. 후에 1920×1080 해상도의 TV를 만든 회사들이 비규격의 해상도와 구분하기 위해 FHD(Full High Definition)라는 이름을 붙였습니다. 최근의 UHD(Ultra High Definition)는 3840×2160의 픽셀로 이루어져 있습니다.

하지만 단순히 픽셀이 많다고 화질이 좋은 것은 아닙니다. 단위 면적당 픽셀 수가 중요한데요. 이때 사용하는 개념이 ppi(pixel per inch, 인치당 픽셀수)입니다. ppi가 높을수록 픽셀이 더욱 조밀하게 모여 있어 고해상도를 지원하게 됩니다.

강희종기자 mindle@dt.co.kr

도움말:삼성디스플레이

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