HDR(High Dynamic Range)이란 무엇인가?(1)-HDR 작동원리

최근 디스플레이 기술에서 HDR(High Dynamic Range)는 매우 중요한 발전으로 주목받고 있습니다. HDR이 화질의 높은 만족을 위해 소비자들에게 어떤 도움을 주고 있는지 알아보고자 합니다. 

 

1. HDR 작동 원리

 

 먼저 HDR이 어떻게 작동하는지 이해하기 위해서는 LED 디스플레이 작동 방식에 대한 기술적인 이해가 필요합니다. LCD 패널은 각각 특정한 역할을 담당하는 계층화된 Layer의 방식으로 구성되어 있습니다. 첫번째 층은 화면 전체 표면을 조명하기 위해 빛을 수집하고 배경 조명에서 빛은 소위 액체 결정 층으로 이동합니다. 비기술적으로 설명하자면 이층은 기본적으로 두 개의 극초단파 투명한 창 사이에 위치한 초단파 망을 포함하고 있습니다. 그리고 그 네트워크는 부분 픽셀들로 나뉘어져 있습니다. 그러나 이 네트워크는 실제 "유체 결정"이 등장한 곳이고 기본적으로 액체와 고체의 특성을 지닌 작은 조각의 물질이 있습니다. 

 

 LCD 유형에 따라 이러한 크리스탈은 전하가 없을 때 특정 형태를 취하며 해당 전하량이 인가되면 즉시 모양을 변경할 수 있습니다. 세 가지 주요 유형은 수직 정렬(VA), 트위스트 네매틱(TN) 및 평면 전환(IPS)로 각각 시야각, 픽셀 반응 시간, 색 공간, 영상 반복률 및 대조단계에서 장,단점을 가지고 있습니다. 하지만 결국 그들은 모두 같은 목표를 달성하는데 그래픽 프로세서의 정보를 기반으로 각 픽셀의 특정 밝기를 결정하기 위해 레이어를 통해 빛을 더 많이 또는 더 적게 남기고 있습니다.

 

 액정층을 통과한 빛은 빨간색, 녹색, 및 파란색, 서브픽셀로 구분되는 색상 필터를 통해 이동합니다. 이런 점에서 삼성에서 가장 인기있는 QLED 텔레비전과 모니터로 불리는 새로운 기술인 Quantum Dot Filteration의 양자 포인트 개선 계층은 실제로 색필터를 통해 방출되는 빛을 흡수하고 색 데이터 자체에 더 충실하게 재현하고 있습니다. 그 결과 더 밝고 활기가 넘치는 색상으로 그리고 많은 경우 공포의 백라이트 블리드가 감소하여 흑색이 회색으로 변하고 효과적인 대조가 감소하고 있습니다. 기술적으로 전체적인 시스템은 완벽하지 않지만 정확한 구현 시 영향 품질을 대폭 향상시켜줍니다. 

 

 또한 최근 점점 더 인기를 누리고 있는 OLED는 서브픽셀 혼합물에 다양한 유기탄소를 첨가하여 LCD 패널에 사용되는 색상 필터를 최소화하거나 완전히 불필요하게 만들어줍니다. OLED 기술은 유기 픽셀이 자체 빛을 발산하며 배경 조명은 포기하기 때문에 방출 디스플레이라고도 합니다. 따라서 각각의 화소는 완전히 꺼지는 것이 가능하며  OLED 화면에서는 상당히 낮은 음영 값을 초래합니다. OLED는 HDR과 관련하여 어느 정도 유리한 면이 있지만 최대 OLED 밝기는 여전히 고단계 LCD 밝기와 경쟁할 수 없으므로 많은 기술들과 마찬가지로 양쪽 모두에게 장단점이 있습니다.

 

 또한 일부 OLED 화면 특히 TV화면은 하위 픽셀로 모든 색상을 생성하지 않고 대신에 LCD와 유사한 색상 필터를 사용하고 있다는 점을 유의해야 합니다. 더 작은 화면들 예를 들어 스마트폰의 경우 보다 강하고 정확한 색상을 생성할 수 있는 RGB 서브 픽셀도 사용할 수 있지만 대형 TV 패널에서는 컬러 필터를 사용하는 경향이 있습니다. 그러나 일반적으로 OLED는 LCD에 비해 화소 반응 속도가 빨라지고 입력 속도가 줄어듭니다.

 

2. HDR(High Dynamic Range)는 무엇일까요?

 

 1856년에 초기 사진작가들은 서로 다른 노출 강도를 가진 장면의 사진을 모아 더 생생한 영상을 만들었습니다. 사실 안셀 아담스와 같은 유명한 예술가의 많은 작품들은 다짐과 버닝으로 알려진 방법을 통해 독특한 시각적 매력을 얻었습니다. 다크 챔버에서 개발된 한 번의 촬영 내에서 필름의 노출을 증가시킨 것 이것이 최초의 톤 매핑 형태였습니다. 톤 매핑의 경우 절대 밝기 및 색상은 고정적이고 유연하지 않은 기준으로 표시되지 않습니다. 대신에 값이 원래 재료보다 더 효과적인 대조가 있는 것처럼 보이도록 인접 영역 또는 픽셀은 비교하고 그에 맞게 조정이 됩니다. 안셀 애덤스 도딩 앤 버닝은 요세미트 계곡을 꿈처럼 보이게 하기 위해 이용했던 것과 유사하게 최신 편집 알고리즘은 라이브 액션과 애니메이션 영화를 최대한 현실화 시키기 위해 노력하고 있습니다. 

 

 HDR 촬영용으로 개발된 최초의 컬러 필름은 미국 군부와 계약하여 개발되었으며 1986년에는 HDR 비디오 모바일을 만드는 첫번째 방법이 도입되었습니다. 그 후 1990년 중반에는 글로벌 HDR이라고 불리는 것과 다소 유사했습니다. 유사성은 개념적으로 더 비슷했지만 어쨌든 그것은 이미 전체 비디오 영상에 대한 광도를 고려했고 그 결과를 녹음 자료보다 더 생생한 영상을 만들기 위해 톤맵에 그렸습니다. 아무리 노력해도 엔지니어들은 아직 인간의 눈만큼 잘 작동하는 카메라나 패널을 개발하지 못했습니다. LCD 화면의 예를 들면 종종 라이트 블리딩의 경향이 있었으며 양자점 여과가 이를 다소 약화시켰지만 많은 패널에서는 여전히 문제가 있었습니다. 게다가 화소크로스 토크만이 문제가 되는 것은 아니었으며 심지어 최고의 LCD 화면들조차도 배경 조명의 빛을 비추고 있습니다. 

 

 

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