애플 티비 4K HDR과 디스플레이 용어 이해
애플 티비 4K는 HDR 기술을 강조합니다. 이번 포스팅에서는 4K 해상도와 HDR을 이해할 수 있도록 각 용어들이 의미하는 바를 정리해보겠습니다. 애플tv 4K를 통해 이미 익숙해진 4K 해상도와 HDR 기술을 확인해 보시기 바랍니다.
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글의 순서
애플 티비 4K 화질
화소를 뜻하는 픽셀(pixel)과 해상도
Full HD, 4K UHD, 그리고 8K UHD
애플 티비 4K와 더불어 HDR을 강조하는 아이폰, 아이패드
디스플레이 용어 HDR 이해
애플 티비 4K 화질
애플티비 4K는 말 그대로 4K 해상도(최대 4096×2160)를 지원합니다. 이 밖에 애플 TV 4K가 강조하는 화질의 목적은 실감나는 영상을 표현하는 것입니다. 실감나는 영상으로 몰입감을 높이기 위해 애플 티비 4K는 높은 프레임 레이트의 4K HDR, 돌비비전(Dolby Vision), 자동 화질 보정 기능을 구현하고 있습니다. 4K 해상도를 이야기할 때 체크하고 넘어가야할 화소(=픽셀, pixel)부터 시작해 보겠습니다.
화소를 뜻하는 픽셀(pixel)과 해상도
화소는 영어로 picture element라고 합니다. 많이 들어보셨을 픽셀(pixel)은 picture element를 줄여서 만든 말입니다. 여기서 그림(picture)이 곧 디스플레이 화면이고, 디스플레이 화면은 화소(픽셀)라고 하는 작은 점들로 구성되어 있습니다.
해상도는 작은 점들, 즉 픽셀이 화면에 얼마나 밀집되어 있는지를 알려주는 용어입니다. 화면 전체를 구성하는 화소수가 많으면 많을수록 매끄럽고 선명하게 보입니다. 이를 ‘해상도가 높다’라고 표현합니다.
Full HD, 4K UHD, 그리고 8K UHD
디스플레이 모니터를 구입할 때 기본적으로 확인하는 것이 해상도인데, 보통 화소 수로 표시하거나, FHD, 4K UHD, 8K UHD라는 용어를 사용합니다. Full HD를 뜻하는 FHD부터 하나씩 살펴보겠습니다.
FHD 화면의 화소는 가로 1920개, 세로 1080개입니다. 이를 보통 1,920×1,080이라고 씁니다. 그러니까 Full HD 화면의 총 화소수는 207만개 정도입니다.
4K 화면의 화소수는 FHD 화면보다 가로, 세로방향으로 각각 2배씩 많아 가로에 3,840개, 세로에 2,160개로 총 830만 개입니다. 여기서, 디스플레이 가로 방향을 채우는 화소수가 3,840개인데, 약 4천개 정도라고 볼 수 있습니다. 그래서 천을 뜻하는 킬로(Kilo)에서 K를 따와서 4K로 표기합니다.
8K 화면의 화소수는 4K 화면의 화소수보다 가로, 세로방향으로 각각 2배씩 많아 가로에 7,680개, 세로에 4,320개로 총 3318만 개입니다. 이처럼 가로 방향의 화소수로 4K, 8K라는 이름을 붙입니다.
UHD는 Ultra High Definition의 약자인데, ‘초고화질’이란 뜻입니다. Ultra HD라고 쓰기도 합니다. 4K UHD에서 보신 것처럼, 4K 해상도도 UHD의 범주에 들어갑니다. 그러니까 4K 해상도, 4K UHD, 4K Ultra HD를 모두 같은 의미입니다. 4K UHD도 초고해상도이지만, 8K UHD는 더욱 더 초고해상라고 이해하시면 되겠습니다.
애플 티비 4K와 더불어 HDR을 강조하는 아이폰, 아이패드
HDR 영상의 특징은 영상이 훨씬 실감나고, 색감도 더욱 풍부하다는 것입니다. HDR 기술의 목적은 영상을 더욱 실감나게 해서 몰입감을 높이는 것입니다. HDR은 High Dynamic Range를 의미하며, 인간의 눈으로 인지할 수 있는 빛의 밝기 범위에 가깝도록 밝기 범위를 확장시키는 기술입니다.
HDR 기술은 영상을 찍는 카메라 기술과 영상을 출력하는 디스플레이 기술로 나눌 수 있습니다. 기존 애플 제품들 소개하면서 나왔던 카메라 기술과 디스플레이 기술을 가져와 봤습니다.
▶ 아이폰 SE 3세대의 카메라 : 스마트 HDR 4로 피사체와 배경의 색상, 명암, 노이즈를 개별적으로 조정하는 기능을 가지고 있습니다.
▶ 아이패드 에어 5세대의 카메라 : 애플 M1 칩에 탑재된 고급 이미지 신호 프로세서(ISP, Image Signal Processor)가 iPad Air에서 Smart HDR을 가능하게 해주기 때문에 훨씬 더 사실적이고 아름다운 사진을 기대할 수 있습니다.
▶애플 티비 4K 디스플레이 : 돌비 연구소에서 HDR 비디오용으로 개발한 최초의 HDR 포맷인 돌비 비전을 적용했습니다.
▶12.9인치 아이패드 프로 : Pro Display XDR이 장착되어 있습니다. 여기서 XDR은 애플이 영상 품질을 강조하기 위해 High DR을 X(Extreme) DR이라고 표현한 것입니다. 12.9인치 아이패드 프로에서는 원하는 밝기를 얻기 위해 Pro Display XDR과 유사하게 디스플레이 뒷면 전체에 걸쳐 미니 LED를 배치시켰습니다. 부피를 줄인 작은 LED이기 때문에 목표하는 밝기를 구현하기 위해 1만개 이상의 LED를 탑재했습니다.
디스플레이 용어 HDR 이해
HDR을 고명암비라는 용어로 설명할 수 있습니다. HDR은 명암비 100,000:1 이상을 의미하며, 인간이 휘도순응(Luminance Adaptation) 없이 볼 수 있는 밝기 범위에 속합니다. 갑자기 휘도순응이 나왔는데요. 휘도와 순응으로 나눠서 살펴보겠습니다.
(1) 휘도(luminance)
우리 눈은 물체를 밝기 차로 알아보는데, 우리 눈으로 들어온 이 밝기의 양을 휘도라고 합니다. 밝기를 다른 말로 바꾸면 빛입니다. 그러니까 우리 눈으로 들어오는 빛의 양이라고 보시면 됩니다. 휘도와 비슷한 물리량 중에 조도(illuminance)라는 것도 있는데, 이것은 광원으로부터 나온 빛이 어떤 면에 얼마나 도달하는지를 나타내는 물리량입니다.
조도는 빛이 어떤 면에 얼마나 닿는지를 나타내고, 휘도는 빛이 우리 눈에 얼마나 닿는지를 나타냅니다.
(2) 순응과 휘도순응
순응(adaptation)은 주변 환경에 대응해서 우리 몸이 일으키는 변화를 말합니다. 그러니까 우리 눈으로 들어오는 빛의 양을 의미하는 휘도와 붙여서 휘도순응이라하면, 우리 눈에 들어오는 빛에 대응해서 우리 눈이 일으키는 변화를 의미합니다. 휘도순응을 간단하게 한마디로 표현하면, 눈이 빛에 적응하는 것이라고 할 수 있겠습니다.
(3) HDR (High Dynamic Range)
HDR에서 다이나믹 레인지(Dynamic Range, DR)는 밝기의 범위를 말합니다. High DR은 밝기의 범위를 더 넓혀서 밝은 곳은 더 밝게, 어두운 곳은 더 어둡게 만드는 기술입니다. HDR은 밝기의 범위를 확장시켜 사람이 실제 눈으로 보는 것에 가깝게 만드는 기술입니다. HDR 기술로 영상을 더 실감나게 전달할 수 있습니다.
HDR을 밝기의 범위를 확장시키는 기술이라고 말씀드렸는데요, HDR을 2가지 용어로 나타냅니다. 하나는 고명암비, 다른 하나는 밝기입니다. 명암비로는 100,000:1 이상을, 밝기로는 4,000nits 이상을 HDR 이라고 합니다. 여기서, 니트(nits)는 빛의 밝기를 나타내는 단위로, 1니트는 1m² 공간에 촛불이 한 개 켜진 밝기를 의미합니다.
참고로, HDTV의 명암비는 1,000:1 수준, 최대 밝기가 100nits 수준인데, 이를 표준명암비(Standard Dynamic Range, SDR) 또는 Low Dynamic Range라고 부릅니다. 그러니까 HDR은 SDR보다 명암비로는 100배, 최대 밝기로는 40배 정도 성능이 좋은 것입니다. 또한 HDR과 SDR 사이의 다이나믹 레인지를 EDR(Enhanced Dynamic Range)라고 합니다. EDR의 명암비는 1,000:1 이상 100,000:1 미만 수준, 최대밝기 1,000nits 수준입니다.
마치며 …
애플 티비 4K는 HDR 기술을 강조합니다. 이번 포스팅에서는 4K 해상도와 HDR을 이해할 수 있도록 각 용어들이 의미하는 바를 정리해보았습니다. 간단히 요약해 보면 다음과 같습니다.
▶ 4K 해상도는 디스플레이 가로 방향을 채우는 화소수가 4천개 정도의 해상도를 의미합니다.
▶ HDR은 High Dynamic Range를 의미하며, 명암비로는 100,000:1 이상을, 밝기로는 4,000nits 이상을 HDR 이라고 합니다. HDR 기술의 목적은 영상을 더욱 실감나게 해서 몰입감을 높이는 것입니다.
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참고자료
[1] 이현민, 김지균, 강동욱.(2015).차세대 방송 서비스 전망과 기술 개발 전략: 초고품질 UHD.Telecommunications Review,25(5),673-683.
[2] 강석주(2019). Hight Dynamic Range Imaging 기술 및 최근 동향, 인포메이션 디스플레이, 제20권 제3호, pp.3-9
[3] [두산백과] 화소 [畵素, picture element]
[4] [네이버 지식백과] HDR [High Dynamic Range] (UHD 방송과 VR, 2017. 12. 30., 한국정보통신기술협회)
[5] [네이버 지식백과] 휘도 [Luminance] (물리학백과)
[6] [네이버 지식백과] 순응 [順應, adaptation] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화 편집부)
[7] TV 구매 가이드, 4K란 무엇일까요?