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디스플레이 색상의 깊이

핸드폰, 태블릿PC, 모니터, TV 등 디스플레이 기술이 사용된 제품을 보면 제일 눈에 들어오는 것이 화면에 표현된 색상입니다. 어떤 제품은 색재현율이 뛰어나서 선명한 화질을 선사하는 반면, 또 어떤 제품은 다른 제품 사양보다 못한 화질을 보이기도 합니다. 오늘은 디스플레이의 색상에 대해 자세히 알아보겠습니다.


281조 색상의 표현

“세계 전체의 컴퓨터 시장 규모는 다섯 대에 불과하다” 이렇게 자신 있게 이야기 한 사람이 누구일까요? 바로 IBM의 창업자인 토마스 왓슨(Tomas Watson)이 1943년에 한 공개 석상에서 이야기 했던 말이라고 합니다. 70여 년이 지난 지금 생각해 보면, 너무나도 자신 있는 거짓말이 되어버렸지만, IT 분야에서는 이렇게 ‘과연 이것이 실현 가능한 일인가?”로 의문스러운 일들이 실제로 기술이 발전하면서 실현되는 일들이 많이 있습니다.

디스플레이의 색상도 그 중 하나입니다. 과거 아날로그 D-IC 시대를 거쳐 3-bit D-IC에는 512가지 색상만 표현할 수 있었습니다. 이 것이 6-bit D-IC에는 26만개, 8-bit D-IC에는 1,678만개, 10-bit D-IC에는 10억개, 12-bit D-IC에는 687억개를 거쳐 지금에는 16-bit D-IC로 281조개의 색상을 표현해 낼 수 있다고 합니다.

16 Bit D-IC

281조의 색상. 쉽게 실감이 나지 않는 숫자입니다. 281조의 색상으로 책을 한 권씩 색칠을 한다면, 지구 700바퀴를 돌 수 있는 두께라고 합니다. 또, 빨강, 노랑, 파랑 등 1초에 하나의 색을 말한다면 오스트랄로피테쿠스 이전부터 현재까지 약 890만년 동안 계속 이야기를 해야 한다고 합니다. 이처럼 281조의 색상을 표현한다는 것은 과거에는 쉽게 생각하지 못했던 엄청난 기술의 발전입니다.

 

인간 눈의 특성

인간의 눈은 오묘하면서도 신비스러운 특성을 갖고 있습니다. 먼저, 우리의 눈은 광범위한 인식이 가능합니다. 현재 TV 수준의 100배라고 하는데요, 0~수만 nit까지 인식이 가능합니다. 또, 눈은 광학적으로 우수한 특성이 있습니다. 빠른 오토 포커스 기능과, 자동 조리개 조절, 수cm 이내의 접사가 가능하고, 색수차 보정도 된다고 합니다.

이 외에도 인간의 눈은 효율적인 알고리즘 처리가 가능해, 맹점을 인식할 수 없도록 처리하고, 시야에 따른 색 정보 차이를 처리하는 것은 물론 3차원 시뮬레이션과 색의 인식이 가능합니다. 마지막으로 정교한 판단력이 가능해 장비가 판단하기 어려운 화상의 문제점(얼룩 등)을 인식할 수 있다고 합니다.

인간 눈의 특성

반면, 인간의 눈에도 불완전함이 있습니다. 먼저 우리의 눈은 구조적으로 불완전한 구조를 갖고 있는데, 단렌즈 구조, 맹점 등이 대표적입니다. 때문에, 47인치 TV를 1.8미터 거리 안에서 보면, 화면 중앙을 주시할 때 맹점으로 인해, TV 화면의 좌우 끝에 지름 10cm의 보이지 않는 부분이 발생합니다.

공막

또한, 인간의 눈은 인식이 불완전하기 때문에 다양한 잔상과 착시 현상도 발생합니다.

착시

뿐만 아니라 인간의 눈은 성능적으로도 불완전하여, 순응 지연, 공간적 해상도의 한계 및 색상 분해능력의 한계를 보인다고 합니다.

색상 분해 능력

 

적정 색상 깊이와 구현

이런 눈의 특성 때문에 휘도 편차를 줄여주는 방향으로 기술의 발전이 이뤄졌습니다.

8 Bit 휘도 편차

10 Bit 휘도 편차

16 Bit 휘도 편차

또한, 서로 다른 계조의 색을 공간상에 조합하여 다른 하나의 색을 표현하는 Dithering과 서로 다른 계조의 색을 시간상에 배열하여 다른 하나의 색을 표현하는 FRC(Frame Rate Control)을 통해 적정 색상의 깊이를 구현하는 것이 필요합니다.

Dithering
Dithering

 

FRC (Frame Rate Control)
FRC (Frame Rate Control)

지금까지 디스플레이의 색상의 깊이에 대해 설명 드렸습니다. 디스플레이로 구현할 수 있는 색상의 수가 281조라니 정말 놀랍네요. 그리고 인간의 눈이 갖고 있는 불완전성을 고려해 기술 개발이 이뤄지고 있다고 하니, 앞으로는 더욱 발전된 색상의 깊이를 보이는 디스플레이가 선보였으면 하는 마음입니다. 앞으로도 더욱 선명하고 넓은 시야각을 보여주는 디스플레이를 개발할 LG디스플레이에 많은 관심 부탁 드립니다.

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