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하루 종일 손에서 놓지 않는 스마트폰업무와 공부를 위해 내내 들여다보고 있는 PC나 노트북의 모니터그리고 휴식을 원하는 순간에도 켜놓고 있는 TV. 우리는 아침에 눈을 뜨고 잠에 들기 직전까지 일상을 디스플레이와 함께한다그렇다면 디스플레이의 화려하고 선명한 색상은 어떻게 만들어질까? 오늘 칼럼에서는 빛의 합성을 통한 디스플레이 색상 구현에 대해 함께 알아보자.

 

디스플레이의 픽셀과 해상도가 가지는 의미는?

요즘 하루가 멀다 하고 기능이 강화된 새로운 스마트폰 제품들이 쏟아져 나오다 보니 약정 기간만 지나기를 애타게 기다렸다가 새 폰으로 갈아타게 되는 경우가 많다교체 대상이 되는 여러 스마트폰 중 어떤 것을 선택할지 결정하기 위해서 상세 스펙을 비교하게 되는데이때 필자는 디스플레이 항목에서 해상도가 얼마나 되는지를 체크한다.

해상도를 이해하기 위해서는 먼저 픽셀(Pixel)을 알아야 한다스마트폰이나 모니터그리고 TV 모두 현미경적 수준에서 들여다보면 픽셀(화소畵素)로 이루어져 있고이 픽셀의 수가 많으면 많을수록 더욱더 세밀한 표현을 할 수 있다이 픽셀들은 빛의 3원색인 빨강(R, red), 초록(G, green), 파랑(B, blue) 값을 표현하는 부분 픽셀(Sub-pixel)들로 구성되어 있는데각각의 픽셀은 이 부분 픽셀이 표현하는 빛의 양과 색의 조합을 통해서 다양한 색상을 표현하게 된다.

필자의 폰인 갤럭시 S20 울트라의 경우 3200 X 1440의 해상도를 가지고 있다이것은 가로 축에 3200세로 축에 1440개의 픽셀이 배치되어 있다는 뜻이다그렇다면 갤럭시 S20 울트라의 전체 픽셀 수를 계산해보자가로세로의 픽셀 수를 곱하면 결과 값은 4,608,000으로무려 4,608,000개의 픽셀로 화면이 꽉 차 있다는 의미이다해상도란 디스플레이 표현이 얼마나 세밀한지의 정도를 나타내는 것으로당연히 이 픽셀 수가 많으면 많을수록 보다 선명한 영상 표현이 가능하다한마디로 해상도만 봤을 때 숫자가 높을수록 고화질에 유리하다우리의 맨눈으로 각각의 픽셀 자체를 확인할 수는 없지만이 픽셀에서 뿜어내는 빛들의 합성을 통해 우리는 디스플레이의 색상을 보고 있는 것이다.

 

우리가 보는 색상은 빛의 삼원색인 RGB의 합성!

▲빨강 빛(R) + 파랑 빛(B)=다홍(M, magenta), 빨강 빛(R) + 녹색 빛(G) = 노랑(Y, yellow), 녹색 빛(G) + 파랑 빛(B) =청록(C, cyan), 세가지 색깔을 모두 섞으면 흰색 빛이 된다.

이제 가장 원론적으로 돌아가서 오늘의 주제 빛의 합성이 무엇인지 살펴보자빛의 합성이란여러 가지 색깔의 빛이 합해져서 다른 색깔의 빛을 만들어 내는 현상이다빛을 합성하는 것을 물감으로 색깔을 혼합하는 것과 착각해 빛도 합치면 합칠수록 어두워진다고 생각하는 경우도 흔하다그러나 빛은 서로 다른 색상의 빛을 섞을수록 점점 더 밝아지고 빛의 3원색인 빨강(R, red), 초록(G, green), 파랑(B, blue) 빛을 같은 비율로 또 같은 밝기로 합성하면 흰색 빛이 된다이는 당연한 것으로밝은 빛을 합성하니 점점 밝아질 수밖에.

 

각각의 색상을 표현하는 RGB 코드

▲ 각각의 색상을 표현하는 RGB 코드

앞서 서술한 것처럼 우리가 각종 디스플레이에서 보는 색상 역시 빛을 합성하여 표현된 것인데각각의 색상을 표현하는 [RGB code]라는 것이 있다. RGB 코드를 살펴보면 제일 왼쪽 위에 첫 번째 코드[FFFFFF]가 보인다그 코드가 바로 흰색을 나타내게 되는데빛의 3원색인 RGB를 모두 다 합성했다는 의미이다그리고 제일 오른쪽밑에서 네 번째 [000000] 이 코드는 검은색을 나타내게 되는데아무런 빛도 섞지 않았음을 ‘000000’으로 나타낸 것이다.

자신이 좋아하는 색상의 코드값을 기억하면 흔히 많이 사용하는 파워포인트나 포토샵과 같은 프로그램에서 이 코드값을 입력해서 원하는 색상을 정확하게 구현할 수 있다.

 

빛의 삼원색 RGB와 색의 삼원색 CMY의 관계

미술 시간에 배우는 색의 삼원색은 보통 빨강노랑파랑이라고 한다하지만 사실은 빨강노랑파랑이 아니라 다홍노랑청록이다색의 삼원색에서 빨강은 Red가 아니라빛에서 빨강 빛(R)과 파랑 빛(B)을 합성한 다홍(M, magenta)’이다그리고 노랑은 빨강 빛(R)과 녹색 빛(G)을 합성한 노랑(Y, yellow)이다또한파랑은 녹색 빛(G)과 파랑 빛(B)을 합성한 청록(C, cyan)이다그리고 순수한 색상의 다홍노랑청록색의 물감을 같은 비율로 정확하게 섞어주면 검은색(K, Black)이 된다그런데 검정 즉 Black을 왜 B라고 일컫지 않냐면 RGB의 B(blue)와 구별하기 위해 블랙의 B를 쓰지 않고 K로 나타낸다.

우리가 각종 디스플레이를 통해 보는 색상은 빛의 삼원색을 합성한 것이므로 이른바 [RGB 모드]이다한편책과 같은 각종 인쇄물에 대한 작업을 할 때는 빛이 아니라 색을 섞으므로 [CMYK 모드]로 작업을 해야 한다컬러 모드 선택을 달리해야 하는 것이다. [CMY 모드]가 아니라 [CMYK 모드]가 되는 이유는 검은색을 더 효율적으로 표현하기 위해서다. CMY를 정확하게 같은 비율로 혼합하여 완벽한 검은색을 구현하기가 쉽지 않으므로 아예 검은색을 추가한 것이다대부분 가정에서 사용하는 컬러 프린터를 보면 레이저 프린터이든잉크젯 프린트이든 간에 각각 이 C, M, Y, K 4가지 색상의 토너나 잉크가 들어 있는 것을 확인할 수 있다.

 

컬러 팽이와 점묘화를 통해 살펴보는 빛의 합성

빛의 합성과 관련한 실험을 컬러 팽이로 할 수 있다색깔이 칠해진 팽이를 돌리는 것인데팽이의 색을 볼 수 있는 것은 햇빛이나 LED 전구 등 광원으로부터 방출된 빛이 색이 칠해진 팽이에서 반사되어 우리 눈으로 들어와서 가능한 것이다따라서 컬러 팽이를 돌리면서 빛의 합성 실험을 할 수 있다.

▲ 컬러 팽이를 돌리면 팽이로부터 반사된 색상의 빛이 합성되는 것을 관찰할 수 있다빛의 3원 색인 RGB를 합성 때또 각각 두 개의 색상이 합성된 CMY를 합성할 때 모두 빨리 회전시키면 흰색 빛에 가까운 색이 나타나는 것을 관찰할 수 있다.

▲ 조르주 쇠라의그랑드자트섬의 일요일 오후 점묘화 (출처위키피디아)

빛의 합성은 미술 작품을 통해서도 살펴볼 수 있다신인상주의 미술을 대표하는 프랑스의 화가 조르주 쇠라는 여러 가지 색상으로 된 매우 작은 점들을 찍어 그림을 완성했는데이와 같은 그림을 점묘화라고 한다위 점묘화 역시 색의 합성이 아닌 빛의 합성을 이용한 것이다즉 각각의 색에서 빛을 반사하게 되고그림으로부터 일정 거리를 떨어져서 보게 되면 그 빛들이 섞인 색상들이 나타나게 되는 것이다.

 

디스플레이의 발전을 한눈에 볼 수 있다현미경으로 관찰한 픽셀

맨눈으로는 디스플레이 픽셀을 하나하나 관찰할 수 없지만현미경이 있으면 가능하다필자가 구입한 지 22년이나 지난 1998년도의 닌텐도 게임보이와 2010년에 구입한 코원 V5 PMP는 현재의 스마트폰과는 현미경으로 관찰한 픽셀이 완전히 달랐다픽셀의 크기 자체가 같은 현미경 배율로 관찰했을 때 훨씬 더 크고 투박했다.

이에 비해 2014년에 구입한 갤럭시 노트3는 작고 정밀한 픽셀로 구성된 것을 현미경 관찰로 확인할 수 있었다그리고 올해 구입한 갤럭시 S20 울트라는 현미경 하에서 [3200 X 1440]의 세밀한 해상도를 실감할 수 있었다해상도 [1920 x 1080]의 갤럭시 노트3에 비해 해상도 [3200 X 1440] 갤럭시 S20 울트라는 같은 면적에 더 많은 픽셀을 가지고 있음도 현미경 관찰에서 확인 할 수 있었다특히 갤럭시 20 울트라의 픽셀 배열은 현미경으로 볼 때 너무 예뻐 감탄이 나올 정도였다다음은 현미경 하에서 촬영한 픽셀 사진들이다디스플레이 발전의 역사를 눈으로 확인해보시길!

▲ 왼쪽부터 닌텐도 게임보이’, ‘코원 V5 PMP’의 디스플레이를 광학현미경 X45배로 관찰한 모습.

▲ 갤럭시 노트3’ 디스플레이를 광학현미경 X45배로 관찰한 모습.

갤럭시 S20 울트라’ 디스플레이를 광학현미경 X45배로 관찰한 모습.

▲ 갤럭시 S20 울트라의 픽셀을 더 확대하면, RGB의 색상을 내는 각각의 부분 픽셀들이 다이아몬드 형태로 아름답게 빛나는 것을 더욱 잘 관찰할 수 있다.

항상 아는 것만큼 더 보인다내가 보는 디스플레이 속의 화려한 색상들이 RGB로 빛나는 픽셀에서 뿜어내는 빛의 합성으로 인한 결과물임을 생각하면서 본다면평소에 늘 보던 익숙했던 디스플레이가 또 다른 느낌으로 다가올 것이다이번 칼럼을 통해 우리가 보는 빛과 색상이 어떤 의미를 가지는지 깨닫고코로나19 상황에서 직접 가보기 힘든 먼 곳의 자연과 풍경을 각종 디스플레이를 통해 즐겨보는 것도 좋겠다.

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