2-20) 성능과 특성 용어와 의미, 다이나믹 레인지와 HDR

 

 

 

 

 

디스플레이의 화질을 높이는 데에는 5가지 요소가 있습니다. 이미 설명한 색영역과 함께 색심도, 프레임 속도, 해상도, 그리고 넓은 다이나믹 레인지입니다. 즉, 색영역은 표시할 수 있는 색상의 범위를 나타내며, 색의 선명도, 자연스러움과 관계됩니다. 색심도는 각각의 부화소가 표시할 수 있는 원색의 밝기를 세분화 시키는 정도이며, 화소가 표시할 수 있는 색상의 수와 색상 변화의 섬세함을 결정합니다. 프레임 속도는 1초에 표시될 수 있는 영상의 수입니다. 속도가 증가할수록 영상에서 움직임이 부드러워지죠. 해상도는 화소의 갯수입니다. 동일 크기의 화면에서는 화소의 수가 많을수록, 즉, 해상도가 증가할수록 이미지 디테일이 섬세하여집니다. 그리고 다이나믹 레인지(dynamic range)는 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분의 밝기 차이, 즉 명암의 범위를 표현하는 단위로써, 영상의 밝기의 범위, 세분화와 특히 관계가 있습니다.

 

 

다이나믹 레인지, SDR과 HDR

 

과거의 브라운관 TV를 사용하던 시절, 20여전의 기술 표준은 표준 다이나믹 레인지(Standard Dynamic Range, SDR)이었죠. 이는 0 ~ 100니트(nit) 범위의 명암 표현력과 8 비트(bit)의 색 표현력으로 1,600만여개의 색을 표현할 수가 있습니다. 하지만 이는 인간의 눈이 인식할 수 있는 명암과 색의 수에는 미치지 못하죠. 과학자들에 의하면 인간의 눈은 0 ~ 4,000니트의 명암과 백만개에서 1억개에 이르는 색을 인식할 수 있다고 합니다. 따라서, 더 넓은 명암 범위와 더 많은 색의 수를 필요로 하게 되며, 이를 구현하는 것이 광범위 다이나믹 레인지(High Dynamic Range, HDR) 기술입니다. 즉, 화면의 밝고 어두운 정도의 범위를 넓혀, 밝은 부분은 더 밝고 세밀하게 보여주고, 어두운 부분은 더 어둡게 표현하되 사물이 또렷하게 보이도록 하는 이미지 표현 기술이죠.

 

HDR의 구현

 

 

HDR의 실현

 

HDR 영상은 컨텐츠와 디스플레이, 두 가지의 요소가 제대로 갖춰져야 합니다. 컨텐츠는 일반적으로 HDR 전용 영상 카메라로 촬영을 하죠. 이는 일반 카메라보다 넓은 범위의 명암을 담을 수 있어서 한 장면 안에 밝기 차이가 심한 경우에도 왜곡되지 않는 영상 데이터를 생성, 보존할 수 있습니다. HDR 규격은 영상 컨텐츠 안에 컬러, 밝기, 명암 정보 등을 담은 별도의 데이터를 저장할 수 있도록 했고, 이 작업은 보통 편집 과정에서 이루어집니다. 그리고 디스플레이에서 재생이 될 때 저장된 데이터들이 화면에 반영됩니다. 또한 HDR 규격에서는 영상을 재생할 때 서로 다른 각각의 디스플레이에서도 최고의 화질을 보여줄 수 있도록 약속된 처리 규약이 있고, 디스플레이에서는 이 규약에 따라 HDR 효과를 살려 컨텐츠를 올바로 재현하는데, 이러한 과정을 톤매핑(tone mapping)이라고 합니다. 따라서 HDR 컨텐츠를 제대로 표현하기 위해서는 디스플레이에서도 이를 표현할 수 있는 성능이 필요하며, 이를 배경으로 디스플레이가 갖춰야 할 일정한 기준이 마련되었습니다.

 

HDR과 디스플레이

 

대표적인 HDR 규격이 ‘HDR10’과 ‘돌비 비전(Dolby Vision)’입니다. HDR10은 1천니트의 밝기와 10비트(약 10억 가지의 색상)의 색심도로 규격을 정하였고, 돌비 비전에서는 1만니트의 밝기와 12비트(약 68억 가지의 색상)의 색심도로 보다 높은 기준을 제시하고 있습니다. 높은 해상도와 함께 HDR로 색과 명암의 표현력까지 높아지면서, 자연에 가까운 고화질 컨텐츠를 즐길 수 있게 되자, HDR은 TV뿐만 아니라 모바일 기기에서도 채택이 되고 있습니다. 그리고 디스플레이의 발전과 동시에 HDR 컨텐츠도 헐리웃 영화사들을 중심으로 본격적으로 제작되고 있으며, HDR을 통하여 앞으로 보다 다양하고 생생한 영상을 경험할 수 있을 것입니다.

 

 

HDR의 발전

 

 

# 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다.

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# 더! 생각해보기

a. HDR 기술은 디스플레이 적용 이전부터 시작되었다. 그 역사와 유래를 따라가보자

b. HDR 효과를 제대로 얻으려면 어떤 기술들이 뒷받침되고 개발되어야 할까

 

# 더! 풀어보기

 

2-20. 성능과 특성 용어와 의미, 다이나믹 레인지와 HDR-복사.pdf

1.42MB

 

 

blog.daum.net/jbkist/5143

19) HDR 기술 보고서

blog.daum.net/jbkist/4856

HDR에 관하여...