4K 디스플레이 및 HDR 디스플레이의 비교

4K란 무엇인가?

소비자 디스플레이와 관련하여 4K는 일반적으로 3840x2160 해상도 패널과 동일합니다. 즉, 전형적인 4K 스크린은 3,840 수평 픽셀과 2,160 수직 픽셀을 제공합니다. 이 숫자를 곱하면 800만개이상의 픽셀이 있는 패널을 얻을 수 있습니다. 이는 기존 1080p HD 패널의 픽셀 밀도의 4배입니다.

▶ 3840x2160 = 8,294,400 픽셀

▶ 1920x1080x4 = 8,294,400 픽셀

4K라는 용어는 영화 산업이 409x2160 해상도 표준 (1.9:1 종횡비)에 도달했지만 대부분의 가정용 모니터와 TV가 16:9 비율을 사용하기 때문에 해상도가 3840x2160p로 축소되었습니다. 일반적으로 Ultra HD라고도 합니다.

연구에 따르면 2020년까지 미국 가정의 대다수가 4K 지원 UHD TV를 가질 것으로 예상됩니다.

화질 측면에서 볼 때 해상도가 높아지면 이미지 선명도가 향상됩니다. 또한 큰 화면에 표시되는 1080p 화면은 낮은 픽셀 밀도로 인해 선명하지가 않습니다.

대부분의 블록버스터 영화는 앞으로 4K 블루레이 디스크 (4K HDR 블루레이 영화의 목록)를 제공할 예정이지만 웹상의 UHD 콘텐츠는 여전히 성장할 필요가 있습니다. YouTube, Amazon, Vimeo 및 Netflix와 같은 스트리밍 서비스에서 2160p 비디오가 널리 보급되고 있습니다.

현재 4K 콘텐츠의 상대적으로 적은 라이브러리 이외에도 2160p 비디오를 스트리밍하려면 좋은 인터넷 연결이 필요합니다. 또한 4K는 1080p보다 4배가량 빠르기 때문에 빠른 영상처리가 요구됩니다.

HDR이란 무엇인가?

HDR은 High Dynamic Range의 약자이며, 카메라에서도 같은 용어가 있지만, 디스플레이 기술에 관해서는 실제로는 다소 다릅니다.

카메라가 HDR로 촬영하는 경우 일반적으로 한 장면의 어둡고 밝은 정보를 강조 표시하기 위해 여러번 노출됩니다. 거기에서부터 처리는 노출을 하나의 그림으로 결합하여 사람들이 빛과 색을 잘 인지하도록 잘 표현된 균형잡힌 이미지를 전달하는데 사용됩니다.

TV의 HDR은 보다 현실적인 방법으로 색상을 표현하는 것을 목표로 하지만 노출을 결합하는 이미지 처리를 사용하는 대신에, 표준 RGB TV와 비교하여 훨씬 넓은 색상 범위를 제공하는 패널을 사용합니다.

엔비디아에 따르면 HDR은 색상 범위를 2배 확대할 수 있는데 이는 가시적인 색상 스펙트럼의 약 75%에 해당합니다.

검은색 삼각형이 HDR을 나타내는데, 대략적으로 전체 사람눈으로 볼 수 있는 범위의 약 75%입니다. 노란색 삼각형은 전형적인 sRGB 영상을 나타냅니다.

이미지 품질면에서 HDR은 전통적인 RGB 디스플레이에 비해 흑백간의 대비를 높입니다. 즉, 백인은 매우 밝게 보이고 검정은 매우 어둡게 보일 것입니다. 색상도 훨씬 더 밝고 활기차게 보일 것입니다. 예를 들어, 화면상의 화재 효과는 훨씬 더 뜨겁게 보일 것입니다. 이 기술은 1080p에서 4K로의 업그레이드보다 눈에 띄는 기술입니다.

많은 HDR TV에는 4K 패널이 있지만 모든 4K TV에서 HDR을 지원하는 것은 아닙니다. 그것들은 별개의 기술입니다. 말하자면, HDR은 2160p와 매우 잘 조화를 이루며 더 큰 픽셀 밀도를 잘 활용하여 더욱 역동적이고 풍부한 이미지를 만듭니다.

HDR을 이용하기 위해서는 HDR 지원 TV외에도 HDR 지원 플레이어와 HDR 콘텐츠가 필요합니다 (영화 및 게임의 경우). 그리고 HDR을 작동시키려면 HDMI 2.0 케이블이 필요합니다.

HDR 콘텐츠는 여전히 4K에 비해 아직 초기 단계에 있지만 Amazon Prime Instant Video와 Netflix는 더 많은 HDR 비디오 콘텐츠를 통합하기 위해 노력하고 있습니다.

OLED TV는 깊은 블랙 레벨을 제공하며, 각 픽셀이 자체 광원으로 사용되며, HDR이 가능할 수 있지만 인기있는 LED TV와 동일한 방식으로 백라이트를 사용하지 않기 때문에 일반적으로 밝지는 않습니다. 이것은 HDR의 1,000 니트의 밝기 요구 사항을 충족시키지 못한다는 것을 의미합니다. OLED TV가 HDR의 요구 사항을 충족하려면 540 니트이상의 밝기와 0.0005 니트 미만의 블랙 레벨이 필요합니다.

UHD 얼라이언스는 HDR TV에 대한 표준을 만들기 위해 구성되었습니다. 하나의 표준은 TV가 특정 피크 밝기에 도달할 수 있는지 여부 (니트 단위로 측정)에 기반합니다. OLED TV에 더 유리한 또다른 표준은 패널이 흑인과 백인사이의 특정 명암비를 충족시키는데 촛점을 둡니다.

Content-Adaptive Backlight Control (CABC) 이란?

LCD 디스플레이는 휴대폰, 개인 미디어 플레이어, 인터넷 태블릿 PC, 랩톱 및 대형 스크린 TV에 널리 사용됩니다. 이러한 LCD 디스플레이는 장치에서 소비되는 전력의 상당부분을 차지합니다. 예를 들어 휴대 전화 화면은 시스템 전력의 40% 이상을 소비하지만, 대형 TV에서는 디스플레이가 시스템 전력의 70%이상을 소비합니다.

모바일 장치의 경우, 전력 소비는 배터리 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 대형 스크린 TV 등의 장치의 경우 소비 전력을 줄이면 친환경 솔루션과 Energy Star 등급이 부여됩니다. 따라서, 전력 소비의 감소는 이러한 장치에서 매우 중요하다. 디스플레이에서 소비하는 총 전력 예산을 감안할 때 LCD 전력 소비를 목표로하는 것은이 문제를 해결하기 위한 자연스러운 접근 방법입니다.

LCD 디스플레이는 필터를 통해 빛나는 백라이트로 구성됩니다. 필터는 디스플레이되고 백라이트를 변조하는 픽셀 값에 의해 제어됩니다. 픽셀이 밝아질수록 더 많은 빛이 통과합니다. LCD 필터의 픽셀 배열을 제어함으로써 다양한 이미지를 디스플레이에 표시할 수 있습니다. 전체 이미지의 밝기는 백라이트로 제어할 수 있습니다.

LCD 디스플레이의 거의 모든 전력은 백라이트에 의해 소비되며 필터 자체는 비교적 적은 전력을 필요로 합니다. 따라서, LCD 전력 제어 기술은 백라이트 제어에 중점을 두고 있습니다. 랩톱 컴퓨터 및 모바일 장치에서 자주 사용되는 매우 일반적인 전력 감소 방법은 장치를 일정 시간 동안 사용하지 않은 경우 백라이트를 어둡게 하거나 끄는 것입니다. 그러나 우리는 장치가 실제로 사용되는 경우에도 LCD 전력을 줄이는데도 신경을 써야 합니다. 이를 위해 CABC (Content-Adaptive Backlight Control) 기술을 사용합니다.

CABC는 감지된 밝기가 백라이트가 필터에 의해 변조되고 이로 인해 이미지가 제어한다는 사실을 이용합니다. 필터가 빛의 대부분을 비출 수 없기 때문에 어두운 이미지가 어두워 보입니다. 그러나 더 어두운 백라이트를 사용하고 더 많은 빛이 비치도록 필터를 제어하면 동일한 효과를 얻을 수 있습니다. 즉, 백라이트가 흐리게 표시되고 이미지가 증폭되어 동일한 인식 밝기가 발생합니다.

이미지는 백라이트 밝기에 따라 적절한 양만큼 증폭됩니다. 몇 가지 유형의 부스팅 방법이 사용되지만 일부는 밝은 픽셀을 클리핑하는 것과 같은 인공물을 생성합니다.

몇 가지 유형의 백라이트 제어가 가능합니다. 예를 들어 전체 디스플레이의 조명을 균일하게 변경하거나 0차원 제어라고도 합니다. 대안으로, 상이한 수평 디스플레이 섹션의 밝기를 개별적으로 (1차원 적으로) 제어하는 ​것이 가능할 수 있습니다. 마지막으로, 디스플레이의 서로 다른 부분을 서로 독립적으로 (2차원으로) 제어할 수 있습니다. 모바일 장치에서 사용되는 것과 같은 더 작은 디스플레이는 일반적으로 0차원 제어를 제공하지만 일부 대형 디스플레이에서는 1차원 및 2차원 제어가 가능합니다. 디스플레이의 한 물리적 섹션의 빛이 이웃 섹션에 영향을 주기 때문에 1차원 및 2차원 제어가 더 어려울 수 있습니다. 그러나 제어가 지역별로 다르므로 더 큰 절전이 가능합니다.

Micro LED 디스플레이 기술의 전망

OLED 디스플레이는 오랫동안 디스플레이의 미래 기술로 간주되어 왔습니다. LCD는 여전히 표준이지만, 많은 곳에서 보다 유리한 대안으로 사용될 것으로 보입니다.

그러나 유기 OLED 디스플레이는 기술 사용자들에게 잘 알려진 LCD에 대한 몇 가지 단점을 가지고 있습니다. 한편으로는 특히 블루 서브 픽셀에 대한 기대 여명이 낮고 다른 한편으로는 더 높은 전력 소비가 단점으로 지적되고 있습니다. 기술 산업에서는 항상 앞서 생각해야하기 때문에 산업계가 이미 승계 기술을 개발하고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이들중 가장 유망한 제품중 하나는 간단히 줄여서 mLED인 마이크로 LED 기술입니다.

기본적으로 OLED와 매우 유사합니다. 개별 픽셀 등 LCD 디스플레이와 같기 때문에 배경 조명도 동일합니다. 그러나 mLED에는 유기 픽셀이 없는 대신에 빛을 생성하는 작은 LED가 있습니다. mLED 기술은 OLED (deep black, high contrast)와 동일한 장점을 제공하지만 동시에 단점을 가지고 있지는 않습니다. mLED는 에너지 절약과 내구성이 훨씬 뛰어납니다.

아직까지 이 기술이 아직까지 사용되지 않은 이유는 높은 비용과 생산 능력 부족 때문입니다. 그러나 여러 제조사가 mLED 테스트 생산의 실현을 위해 노력할 것으로 예상되므로 곧 변경될 수 있습니다. 2017년 하반기에 상용될 것으로 보입니다.

이 기술을 상용화할 회사중 하나는 Apple입니다. 소문에 따르면, 미래의 Apple Watch에 mLED 디스플레이를 장착할 계획이라고 합니다.