1980~90년대 유행했던 테트리스, 팩맨, 보글보글~.

당시에 학창시절을 보냈던 사람들이라면 누구나 아는 게임입니다. 2015년 개봉했던 영화 '픽셀'은 '팩맨','테트리스', '갤러그'와 같은 대표적인 아케이드 게임 캐릭터가 지구를 침략하는 내용으로, 영화 속에 등장하는 이 캐릭터들은 모두 디지털 이미지를 이루는 가장 작은 단위인 '픽셀' 로 형상화되어 있습니다. 최근 유행하는 나노 블럭처럼 작은 사각형의 블록이 모여 하나의 캐릭터나 사물이 되는 것과 유사하지요.

80~90년대 DOS기반의 운영체제를 사용하던 시절에는 컴퓨터 그래픽이 지금처럼 발달하지 않아, 화면에서 보는 이미지는 매끄럽지 않고 격자 무늬 같은 픽셀(pixel)이 잘 보일 수 밖에 없었습니다. 당시 게임 그래픽이 거친 이유 중 하나는 모니터의 낮은 해상도 때문입니다. 깨끗하고 선명한 이미지를 감상하기 위해서 '화질'은 매우 중요한데요. 고화질 이미지 표현을 가능케 하는 주요 요소 중 하나가 바로 '해상도'입니다.

이번 편에서는 디스플레이의 가장 기본 요소 중 하나인 '픽셀'과 '해상도'에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

픽셀(Pixel)은 'Picture(그림) Element(원소)'를 줄인 말로 '화소'라고 불리며,  컴퓨터, TV, 모바일 기기 화면의 이미지를 구성하는 최소 단위입니다. 디지털 이미지들을 크게 확대해보면, 그림의 경계선마다 부드러운 곡선이 아닌 계단같이 연결된 작은 사각형들이 모여서 이미지를 형성하고 있는 것을 볼 수 있습니다. 이 작은 사각형이 바로 픽셀이며, 픽셀수가 많을 수록 좀 더 정교하고 매끄러운 이미지 표현이 가능하답니다.

디스플레이의 각 픽셀들은 색(Color)과 계조(Grayscale) 값을 표현하기 위해서 더 작은 서브픽셀(Sub Pixel)로 구성되어 있습니다.  인접해 있는 서브픽셀들은 우리 눈에서 서로 다른 점으로 인지하지 않고 하나의 점으로 인식하는데요.  빨강(R), 녹색(G), 파랑(B) 각각의 서브픽셀들이 나타내는 빛의 조합을 통해 색을 표현합니다.

빛의 3원색인 R, G, B를 혼합하여 원하는 색을 만드는 가색 방식입니다. 픽셀은 R, G, B의 조합으로 이루어집니다. 예를 들어 Red + Green = Yellow, Red + Blue = Magenta , Blue + Green = Cyan , 그리고 Red + Green + Blue = White, RGB 모두 섞이지 않은 경우는 Black이 되는 것입니다.  따라서 흰색은 R,G,B 서브픽셀이 모두 켜져 있는 상태이고, 반대로 검정은 모두 꺼져 있는 상태가 됩니다.

또 각 서브픽셀을 통과하는 빛의 양에 따라 계조표시가 가능하여 표현 가능한 색의 수가 다양해집니다. 디스플레이에는 이런 픽셀이 많게는 한 화면에 수백만개가 존재하며 각 픽셀이 전달받은 신호값에 따라 색을 표현하고 이미지를 형상화할 수 있는 것입니다.

TV, 모니터, 스마트폰의 화질을 이야기할 때 가장 많이 거론되는 '해상도(resolution)'는 한 화면에 '픽셀'이 몇개나 포함되는지를 의미합니다. 보통 가로 픽셀수와 세로 픽셀수를 곱한 형태로 표현합니다. 픽셀이 많을 수록 고해상도의 선명한 이미지 표현이 가능합니다.

TV 기술은 해상도에 따라 발전했습니다.

SD(Stanadard Definition)는 480개의 주사선을 지원하는 브라운관 TV의 대표적인 사양으로 4:3 화면 비율인 640 x 480해상도입니다. 가로에 640개의 픽셀이 위치하고 세로에는 480개를 배열하여 총 30만7,200개의 픽셀로 구성됩니다. HD(High Definition) TV는 720개의 주사선을 지원하며 16:9 화면비가 일반적입니다. 1280 x 720 해상도로 92만1,600개의 픽셀로 SD TV보다 픽셀수가 3배 이상 늘어났습니다.

풀HD(FHD) TV는 1080 주사선을 지원하며 HD와 마찬가지로 16:9화면 비율입니다. HD보다 2배 이상의 화질을 구현하는 1920 x1080 해상도로 최근 몇년간 가장 많이 적용된 해상도입니다. 2014년에 UHD (3840 x 2160) TV가 출시되기 시작했습니다. UHD 해상도를 4K라고도 부르는데 이는 가로 주사선이 약 4000개(1K=1000)이기 때문에 붙여진 이름입니다.

시장조사기관 IHS마킷은 UHD TV 출하량이 2016년 24.9%에서 34.3%로 증가할 것으로 전망했습니다. 지난해 가장 많은 비중을 차지했던 FHD TV의 판매량이 41.5%서 올해 33.3%로 낮아질 것이 예상되면서 UHD 해상도 제품은 올해 FHD를 추월할 것으로 전망되고 있지요. 선명하고, 큰 화면을 원하는 시장 수요가 증가하면서 최근 고해상도 TV가 시장을 이끌어 가고 있습니다.

그런데 픽셀수가 많아도 디스플레이 사이즈에 따라서 표현할 수 있는 이미지의 디테일도 달라집니다. 동일한 면적에 얼마나 많은 픽셀이 포함되느냐가 고해상도의 중요한 척도가 되는 것입니다. 이는 PPI(Pixels Per Inch)로 확인이 가능합니다.

PPI는 1인치 안에 들어오는 픽셀수를 의미합니다.  PPI가 높을수록 표현할 수 있는 픽셀 수가 많아지고 더 세밀한 이미지 표현이 가능해집니다. 동일한 5.1형의 스마트폰을 비교해보면 FHD(1920 x 1080) 해상도 제품의 PPI는 432로, WQHD (2560 x 1440)는 577PPI 입니다. 같은 면적에서 PPI가 높은 WQHD가 FHD보다 더 화질이 높은 이미지를 표현할 수 있게 되는 것입니다. 동일한 WQHD라 하더라도 6.0형의 스마트폰은 490PPI입니다. 해상도가 같아도 면적이 더 작은 디스플레이에서의 이미지가 더 선명하고 디테일하게 보인답니다.

최근에는 고해상도 콘텐츠가 꾸준히 증가하면서 4K를 넘어 8K(7680×4320) 해상도를 갖춘 모니터, TV, 콘텐츠 및 제반 인프라가 지속적으로 개발되고 있는 상황입니다. 일본에서는 2020년 도쿄 올림픽을 8K 해상도로 중계할 예정으로 8K 시대를 위해 전자업체에서 기술 공동개발에 나서기도 하였는데요. 더 생생하고 선명한 화질의 영상과 이미지를 체험할 수 있는 날도 머지않았답니다.