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삼성디스플레이의 '체감휘도 측정법', 글로벌 표준 채택
□ 기계 측정값 같아도 색 종류·채도에 따라 느껴지는 밝기 달라
□ 삼성 QD-OLED, 색재현력 우수해 체감휘도 측면서 월등
□ "체감휘도, 전자제품을 만들고 고르는 기준을 바꿔놓을 것"
삼성디스플레이가 고안한 새로운 '밝기 측정법'이 국제표준으로 채택됐다. 업계에 새로운 표준이 만들어짐에 따라 화면 밝기가 중요한 TV나 모니터 구매 시 휘도계로 측정한 밝기가 아닌 소비자들이 실제 눈으로 느끼는 '체감휘도'가 새로운 화질의 기준이 될 것으로 예상된다.
삼성디스플레이는 지난해 업계 최초로 국제반도체장비재료협회(이하 SEMI)에 제안한 체감휘도 (eXperienced Color Range, XCR) 측정법이 최근 국제 표준으로 정식 제정됐다고 20일 밝혔다. SEMI는 전세계 2500여 개 반도체·디스플레이 기업이 참여하는 산업 단체로, 관련 국제 표준을 심의∙제정하는 기관이다.
삼성디스플레이가 고안해낸 '체감휘도 측정법'은 휘도값이 같을 경우 색재현력이 우수한 디스플레이가 훨씬 더 밝아보이는 현상을 '체감휘도'라는 개념으로 설명하고 이를 객관적으로 측정할 수 있게 표준화한 화질 평가법이다.
*색재현력: 인간이 눈으로 구별할 수 있는 색 중에서 TV, 모니터, 카메라 등이 표현할 수 있는 색의 범위를 나타내는 지표로 디스플레이의 화질을 가늠하는 주요 스펙
과거 디스플레이의 밝기 성능은 단순히 '휘도(Luminance)'로만 설명할 수 있었다. 디스플레이의 밝기가 촛불 1개로 일정 면적을 비출 때의 단위 밝기(1니트)보다 몇 배 밝은지 계산하는 방법이다.
문제는, 휘도계로 측정한 두 화면의 휘도 값이 같더라도 실제 사람의 눈으로 봤을 때에는 분명한 차이가 느껴질 수 있다는 점이다. 사람이 느끼는 밝기에는 휘도뿐만 아니라 색상의 종류와 채도(색의 맑고 탁한 정도)도 영향을 미치기 때문인데, 기존의 휘도 측정법은 이 같은 현상을 반영하지 못했다.
*헬름홀츠-콜라우슈(H-K) 효과: 휘도가 같더라도 채도가 높아질수록 더 밝아 보이는 시지각적 효과. 독일의 물리학자 헬름홀츠와(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz)와 콜라우슈(Friedrich W. Georg Kohlrausch)에 의해 최초로 밝혀짐.
실제 지난 2022년 미국 로체스터 공과대학 '먼셀 색채 과학 연구소(Munsell Color Science Lab)'는 채도의 차이에서 비롯되는 시지각 차이에 대한 연구를 수행했다. 그 결과, 휘도만으로 표현하던 기존의 밝기보다는 채도와 색의 종류를 고려해 수치화한 체감 휘도가 사람의 시각 체계 특성을 더 잘 반영한다는 결론을 내렸다.
삼성디스플레이는 QD-OLED 사업을 본격화한 지난 2020년부터 체감휘도 측정법 표준의 필요성을 강조해왔다. QD-OLED는 기존의 대형 디스플레이가 컬러 필터로 색을 구현하는 것과 달리 청색 OLED에서 나오는 강한 빛에너지를 퀀텀닷 소자와 융합해 다채로운 컬러를 표현해내는데, 퀀텀닷은 아주 순도 높고 정확한 색을 표현할 수 있는 발광 물질이다. 실제 삼성디스플레이가 올해 선보인 '23년형 QD-OLED는 현존하는 OLED 디스플레이 중 가장 체감휘도가 높은 것으로 측정됐다.
삼성디스플레이 관계자는 "체감휘도 측정법은 디스플레이를 설계, 개발, 평가하는 과정뿐만 아니라 전자제품을 만들고 고르는 기준도 바꿔놓을 것"이라며 "소비자들은 앞으로 객관적인 정보를 통해 체감휘도가 높은 제품을 선택함으로써 실제 시청환경에서 월등히 향상된 밝기 성능을 경험할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
라이브러리디스플레이 용어알기
[디스플레이 용어알기] 101편: XCR(eXperienced Color Range, 체감휘도)
XCR(eXperienced Color Range, 체감휘도)은 사람이 실제로 느끼는 화면의 밝기를 지수화한 지표입니다. 먼저 디스플레이의 밝기를 이야기할 때 주로 등장하는 개념인 휘도(Luminance)부터 알아보겠습니다. 휘도란 디스플레이, 조명 등의 밝은 정도를 나타내는 개념입니다. 화면을 밝게 표시할수록 야외의 햇볕 아래에서도 화면의 이미지나 영상을 또렷하게 볼 수 있기 때문에 디스플레이 성능의 중요한 지표입니다.
휘도는 빛을 내는 물체의 단위 면적당 밝기를 의미하는데요, 칸델라(cd/㎡) 또는 니트(nit)를 단위로 사용하며, 1칸델라는 촛불 1개가 비추는 밝기를 의미합니다. 하지만, 휘도의 수치만으로는 실제로 콘텐츠를 시청할 때 경험하는 복잡한 상황을 충분히 설명해 내지 못합니다. 그래서 등장한 것이 바로 XCR(체감휘도) 개념입니다.
위 사진들은 색채 사진의 대가인 이탈리아 작가 '프랑코 폰타나(Franco Fontana)'의 작품을 서로 다른 두 대의 TV에 전시한 있는 모습입니다. 좌우의 사진 밝기가 각각 다른 듯 보이지만, 놀랍게도 좌우 TV의 휘도는 똑같이 설정돼 있습니다.
속임수처럼 보이는 이 현상은 위와 같이 색상별로 구분한 이미지에서 더욱 명확히 확인됩니다. 이미지에서 왼쪽의 빨간색이나 오른쪽의 보라색이 가장 밝게 보이겠지만, 실제 휘도는 다섯 가지 색 모두 동일합니다. 밝기에 분명한 차이가 느껴짐에도 휘도계로 측정시 같은 수치가 나오는 이 현상은 1860년 독일의 물리학자 헬름홀츠(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz)와 콜라우슈(Friedrich W. Georg Kohlrausch)에 의해 최초로 밝혀졌습니다. 휘도뿐만 아니라 색상의 종류와 채도(색의 맑고 탁한 정도)에 의해 인간은 밝기를 다르게 느낀다는 것입니다.
▲ 색상, 채도 정보까지 종합해 인지하는 특성을 적용한 XCR 개념
2022년 미국 로체스터 공과대학의 '먼셀 색채 과학 연구소(Munsell Color Science Lab)'는 삼성디스플레이의 지원을 받아 H-K 효과를 고려한 밝기 연구를 수행했으며 그 결과, 휘도만으로 표현하던 기존의 밝기보다 H-K 효과를 고려해 수치화한 체감 밝기가 사람의 시각 체계 특성을 더 잘 반영한다는 결론을 내리기도 했습니다.
따라서 휘도만으로 표현하는 밝기 측정의 한계를 해결하고 'H-K 효과'를 토대로 한 XCR 개념의 탄생은 디스플레이 밝기 측정법에 새롭게 등장한 패러다임입니다.
XCR은 디스플레이를 설계, 개발, 평가하는 많은 과정에 중요한 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 게임, 영화 등 HDR(High Dynamic Range) 화질 표현이 중요해질수록 디스플레이 개발 단계부터 XCR을 고려해 체감 성능을 높일 뿐만 아니라 스마트폰, 노트북, XR, 의료기기 등 서로 다른 디스플레이 기기로 콘텐츠를 시청하더라도 늘 같은 밝기를 경험할 수 있도록 XCR이 가이드라인을 줄 수도 있을 것으로 전망됩니다.