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TV와 모니터의 해상도 이해하기

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해상도란?

해상도는 대상을 얼마나 정밀하게 표현하고 있는지를 표현하는 정도를 말하는 디지털 표현입니다. 해상도는 대상을 몇개의 화소, 또는 픽셀로 표현하는가로 결정되며, 화소, 또는 픽셀은 컬러를 표현하는 1개의 최소 단위가 됩니다.

예를 들어 대상인 꽃을 10,000개의 화소, 또는 픽셀 갯수로 표현하고, 가로 세로 크기가 같다면 가로 100개 세로 100개로 된 정 사각형의 화면이 됩니다.

 

만약 1,000,000개의 화소로 꽃을 표현했다면, 가로세로 1,000개의 화소를 가진 화면이 되고, 가로, 또는 세로를 기준으로 10배 해상도가 높은 화면이 됩니다.

해상도는 가로, 또는 세로 한쪽을 기준으로 해서 얼마나 정밀하게 대상을 표현하는지에 따라 해상도의 정밀함을 구분한다고 이해하면 됩니다.

 

이때 화소, 또는 픽셀의 실제 크기는 무관합니다. 해상도는 오로지 가로, 또는 세로 화소의 갯수만을 기준으로 정밀도를 구분합니다.

예를 들어 차세대 표준으로 자리를 잡아가고 있는 UHD 규격의 해상도는 가로 3840개, 세로 2160개의 화소를 가지며, 이 해상도는 구 구격인 FHD 규격의 2배 해상도를 가집니다. 면적으로는 4배, 화소의 갯수도 4배가 됩니다.

 

 

아날로그와 디지털 규격

현재 표준 방송 해상도인 FHD까지는 아날로그 규격이 공존했습니다. 때문에 아날로그 호환성, 또는 아날로그 TV 방송 규격을 위한 표준과 표현 방식이 공존했습니다. FHD 이후로는 디지털 규격만 존재하며, 구 시대의 방송 호환성을 위한 규격들은 모두 사라지게 됩니다.

현재의 해상도 관련 표준 규격을 모두 디지털 규격입니다. 해상도에 대한 표현 또한 화소, 또는 픽셀을 기준으로 표기를 하고, 과거 아날로그 방송 기준의 주사선 개념은 더 이상 사용하고 있지 않고 있습니다.

디지털 규격이 일반 규격이 되면서 정보통신 쪽에서 사용하던 개념과 용어들이 대거 방송과 영상 컨텐츠에 도입되고, 또 이런 것이 사실상 표준으로 받아들여지고 있습니다.

 

 

화면 갱신주기

영어로는 리프레시레이트(Refresh Rate) 입니다. 1초에 화면을 몇 번 갱신하는지를 표시하는데 사용합니다. 대표적인 단위로는 Fps와 Hz가 있습니다.

Fps는 주로 영상에서 사용하는 단위로 "Frame Per Second" 의 약자입니다.

Hz는 1초 동안 몇번 갱신, 또는 변동되는지를 표시하는 주파수 표기 단위로 주로 방송에서 사용하던 단위입니다.

Fps는 소프트웨어, 또는 영상 컨텐츠의 관점에서 봤을 때의 표기 방식이며, Hz는 방송, 또는 하드웨어 관점에서의 갱신 주기를 표시하는 표기 방식입니다.

모니터, 또는 TV에서는 Hz 단위를 사용하고, 영상 데이터에서는 Fps를 사용한다고 이해하면 됩니다.

둘다 1초에 갱신, 또는 변경되는 화면의 횟수를 말합니다.

 

영상 컨텐츠의 경우 30Fps가 일반적이며, 영화쪽에서는 아직도 24Fps, 또는 25Fps가 주로 사용됩니다.

모니터와 TV 하드웨어에서는 60Hz가 표준으로 사용되고 있습니다.

게이밍 환경과 장비 기술이 발전하면서 게이밍을 목적으로하는 모니터의 경우 200Hz를 넘는 모니터가 나오고 있으며, 영상 컨텐츠의 경우 게임쪽에서는 60Fps 사용 빈도가 점차 늘어나고 있습니다.

 

 

i와 p의 차이

TV 기술에서 유래한 기술이며, 아날로그 기술 시절의 규격입니다.

디지털 기술이 정착한 현재는 사실상 사장된 규격이며, 사용되지 않는다고 이해하면 됩니다.

i는 인터레이스(Interlace) 의 약자입니다. p는 프로그레시브(Prograssive)의 약자입니다.

한글로는 인터레이스는 "비월주사", 프로그레시브는 "비비월주사"라고 합니다.

 

비월주사는 화면을 한줄씩 건너뛰면서 표시하는 것입니다. 즉, 홀수 화면 갱신 주기에는 홀수라인을 표시하고, 짝수 화면 갱신 주기에는 짝수라인에만 화면을 표시합니다.

이렇게 한줄씩 화면을 건너뛰면서 표시를 하면 절반의 대역폭으로 2배의 화면 갱신율을 구현할 수 있기 때문에 낮은 대역폭으로 더 부드러운 움직임을 표현하는 화면을 만들 수 있습니다.

프로그레시브 방식이면 1초에 30번 화면 갱신을 할 수 있는 신호 대역폭이라면, 인터레이스 방식으로는 1초에 60번의 화면 갱신을 할 수 있습니다.

 

 

기술에 제약이 컸던 아날로그 기술 시절에는 대역폭을 올리는 것이 어려웠기 때문에, 제한된 대역폭을 최대한 활용할 수 있는 방법이 필요했고, 이때 사용된 방식이 인터레이스 방식입니다.

인터레이스 방식은 아날로그 표준이 공존하던 FHD 시절까지만 사용되었으며, 그 이후 나온 규격에서는 완전히 디지털 규격으로 전환되면서 더 이상 사용되지 않습니다.

 

예를들어 1080i는 1080p의 절반의 대역폭만으로도 같은 화면 갱신율을 구현할 수 있습니다.

화면 갱신율이 1080p엣 30Hz만 가능한 경우, 1080i에서는 60Hz로 표시할 수 있기 때문에 더 부드러운 영상 표현이 가능해지는 식입니다.

 

 

해상도를 정의하는 다양한 규격과 명칭

해상도의 표준 규격을 말할 때는 가로 몇 픽셀, 그리고 세로 몇 픽셀로 병기를 해서 전체 가로 세로 화소 크기를 표기 합니다.

 

표준으로 정해진 가로 x 세로 표준 규격은 다음과 같습니다.

 

  • SD - 720 x 480 - NTSC 규격 이후 고해상도 규격으로 제정된 규격. 방송 규격으로는 480p로도 불립니다. 유럽 규격인 PAL과 북미 규격인 NTSC가 통합되어 새롭게 정해진 최초의 표준화 된 세계 영상 규격이 됩니다.
  • HD - 1280 x 720 - SD 규격 이후 정해진 HD 규격의 기본 규격으로 대역폭이 낮은 환경에서의 방송 및 영상 규격으로 사용. 720p로도 불립니다.
  • FHD - 1920 x 1080 - HD 규격의 고해상도 규격으로 높은 대역폭에서 송출하는 HD 방송 규격으로 채용. HD를 화소수를 2배로 늘려서 만든 표준. 현재 모든 방송과, 영상의 기본 해상도로 주력 사용. 1080i, 1080p, FullHD로도 불립니다.
  • UHD - 3840 x 2160 - FHD를 가로 세로로 2배 늘린 규격. 현재 주력으로 보급되는 고해상도 차기 표준. 2160p, 4K로도 불립니다.
  • 8K - 7680 x 4320 - UHD 를 가로 세로로 2배로 늘린 규격. UHD 이후의 차세대 표준으로 확실시 되고 있습니다.

그외에 정보통신 쪽에서 사용하던 모니터, 또는 노트북용 디스플레이를 위한 규격들이 추가로 있습니다.

 

  • VGA - 640 x 480 해상도.
  • SVGA - 800 x 600 해상도
  • XGA - 1024 x 768 해상도. 또는 1024 x 800 해상도. 현재는 1024 x 768로 사용.
  • WXGA - 1280 x 768, 또는 1280 x 800 해상도.
  • QHD - 2560 x 1440 해상도. HD(1280 x 720) 규격을 가로 세로로 2장씩 붙여서 4배의 화면 크기를 구현. Quad HD의 약자로 1440p라고도 불립니다.

 

Hz와 Fps 만큼이나 방송쪽과 정보통신쪽에서 부르는 규격, 또는 명칭 또한 만만치 않게 다양합니다.

같은 규격을 다르게 부르는 경우도 비일비재하며, 어떤 경우에는 자신만의 리그처럼 소수를 위한 규격 명칭으로만 사용되기 도합니다.

 

방송쪽에서 해상도 규격을 호칭할 때는 행(또는 줄)을 기준으로 명칭을 정합니다. 과거 인터레이스, 또는 넌인터레이스를 구분하던 시절의 주사선 기준의 가로줄 수를 기준으로 하는 방송용 규격 호칭을 그대로 이어서 사용합니다.

예를 들어 1080i는 가로 1080줄을 인터레이스로 표시하는 규격입니다. 방송쪽 외에는 사실상 사장되었고, 현재 이 규격으로 영상을 표시하는 송출 방식이나, TV는 사실상 없어져가고 있다고 보면 됩니다.

 

차세대 규격인 UHD는 2160p로 부릅니다. 3840 x 2160의 행수에 프로그레시브 방식(p) 송출을 말합니다. 방송에서는 60Hz를 기본 화면 주사 갱신율로 사용하기 때문에 2160p는 UHD 60Hz 규격을 말합니다.

방송쪽을 제외한 나머지 모든 분야에서는 UHD, 또는 4K(가로 3840픽셀을 반올림해서 4K로 칭함) 로 부릅니다. 기본적으로는 60Hz를 주파수로 하고, 별도 표기를 해야 하는 경우 30Hz, 120Hz로 따로 표기를 합니다.

 

UHD 다음의 차세계 규격은 8K로 부릅니다. 4K를 가로 세로 2개씩 붙여서 확장하는 규격으로 사실상 8K로 통일해서 부르고 있고, 방송쪽에도 사실상 8K를 그대로 사용하고 있습니다.

방송 고유의 규격이 사실상 의미가 없는 완전 디지털 세상이 되었기 때문에 규격의 구분이 의미가 없어졌고, 서로 다르게 불러보야 좌측 볼기짝이나 오른쪽 궁둥이나인 모양이 되기 때문이기도 합니다.

 

 

대역폭과 해상도

특정 해상도를 구현하기 위해서는 초당 처리해야 하는, 또는 전송해야 하는 데이터의 양이 있습니다. 전송한 데이터 양을 기준으로 최종적으로 표현 가능한 해상도와 주사율이 정해지게 됩니다.

 

아주 아주 단순하게 비압축 데이터를 기준으로 예를 든다면, UHD 풀 컬러(24bit) 화면을 초당 30Hz로 표시하기 위해서는

 

3840 x 2160 x 24Bit x 30Hz = 5,971,968,000bit 의 데이터가 초당 전송되어야 합니다.

물론 이것은 최대의 경우이고, 데이터 압축을 위한 다양한 방법이 사용되기 때문에 매 초마다 이 만큼의 대역폭을 모두 사용하는 것은 아닙니다.

평규적으로 UHD 풀컬러 30Hz 화면을 USB 케이블을 이용해 출력한다면 약 5Gbps의 전송 대역폭을 필요로 하게 되며, 이 대역폭은 USB 3.2 Gen 1 의 대역폭 정도에 해당됩니다.

우리가 USB 타입C Gen 1 타입 포트를 이용해 영상을 출력할 경우 4K 30Hz가 최대가 됩니다.

 

4K 60Hz로 출력하기 위해서는 주사율이 2배이므로 2배의 대역폭이 필요하고 USB 3.2 Gen 2 규격이 필요하게 됩니다.

 

이런 방식으로 대역폭에 따른 최대 해상도와 주사율 제한이 정해지게 되며, HDMI, 또는 DP(Display Port) 규격에도 이런 대역폭에 따른 제한이 있게 됩니다.

 

HDMI와 디스플레이포트의 규격에 대한 것은 다음 글 링크를 참조하면 됩니다.

HDMI와 디스플레이포트의 규격과 이해

 

 

변형 해상도

방송쪽과 정보기기쪽을 위한 공통 표준으로 정해진 FHD, UHD, 8K 외에 필요에 따라 다양한 중간 해상도 규격이 생겨났습니다. 이런 중간 해상도 규격들은 다양한 정보기기들의 용도에 맞춰 만들어졌기 때문에 아주 다양한 규격이 존재합니다. 표준이라기 보다는 업계 나름대로 표준에서 확장한 형태로 확장해서 사용하는 용어일 뿐 실제 표준 규격은 아닙니다.

  • WQXGA - 와이드, 쿼드 XGA 규격입니다. 1024 x 768 인 XGA 규격을 와이드로 넓힌 규격이 WXGA 이고 1280 x 768이 되고 가로, 세로 2장씩 붙여 만든 규격이 WQXGA 규격인 2560 x 1536, 또는 2560 x 1600 규격이 됩니다.
  • QHD - HD를 4개(Quad) 붙여서 만든 해상도 가로 2배, 세로 2배의 HD 해상도가 됩니다. 2560x1440 이 됩니다.
  • WQHD - QHD 규격을 가로로만 더 확대해서 만든 와이드 QHD 규격. 규격을 만든 제작사 의도에 따라 시네마 규격인 21.5 : 9 비율을 가지도록 3440 x 1440 해상도를 가집니다.
  • DFHD - Dual FHD 규격으로 FHD 화면 2개를 가로로 붙인 규격입니다. 32 : 9 규격으로 3840 x 1080 해상도를 가집니다.
  • DQHD - Dual QHD 규격으로 QHD 화면 2개를 가로로 붙인 규격입니다. 32 : 9 규격으로 5120 x 1440 해상도를 가집니다.
  • 4K DCI - 디지털 시네마 규격의 4K 규격 입니다. 4096 x 2160 해상도를 가지며, 예외적인 해상도로 시네마 포맷 영상, 또는 시네마쪽 장비에서만 주로 사용하는 규격입니다.
  • 5K - 5K UHD로도 부르며 UHD의 확장 버전으로 분류하기도 하지만 정확하게는 QQHD로 QHD 해상도를 가로 세로로 2개씩 붙여서 만든 규격입니다. 5120 x 2880 해상도를 가집니다. 정보통신쪽에서 주로 사용하며, 모니터 제품으로 나오고 있습니다.

이외에도 다양한 변종 해상도와 규격이 있으며, 뒤에 "+" 붙여 해당 규격의 변형임을 추가로 표시하기도 합니다.

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