[갤럭시 S20 디스플레이 개발자 인터뷰] 120Hz 디스플레이의 비밀

“한 번 경험하면 예전으로 돌아갈 수 없다”

120Hz 고주사율 디스플레이를 경험해본 사용자들 사이에서 흔히 회자되는 말이다. ‘주사율’이란 1초 동안 화면에서 보이는 정지 이미지 수를 말한다. 예를 들어 60Hz는 1초 동안 화면을 60단계로 쪼개 보여주는 식. 숫자가 높을수록 화면의 움직임이 훨씬 부드럽다. 현재 업계에서는 60Hz를 지원하는 기기가 대부분으로, 이보다 높은 경우 고주사율 디스플레이라 부른다.

주로 게임 화면의 움직임을 부드럽게 해주는 것으로 알려진 고주사율 디스플레이는, 게임 외의 사용성에서도 적지 않은 존재감을 드러낸다. 특히 스마트폰으로 영상을 보는 시간이 늘고 있는 요즘, 고주사율은 스마트폰 사용 경험에 많은 영향을 끼친다. 스마트폰에 탑재하기 어려웠던 120Hz 디스플레이로 사용자들에게 새로운 시청 경험을 제공하고 있는 갤럭시 S20를 개발한 담당자들에게 비하인드 스토리를 들어봤다.

▲ 갤럭시 S20 디스플레이 개발을 담당한 (왼쪽부터) 김정현, 류성원 엔지니어

0.008초마다 화면 전환, 게이머를 승리의 고지로 이끄는 고주사율

갤럭시 S20 디스플레이는 고주사율 디스플레이답게 기본적으로 ‘게임 화면’에서 강점을 갖는다. 특히 순간의 판단이 승패에 결정적인 역할을 하게 되는 대전 격투 게임의 경우, 상대방의 움직임에 따라 빠른 시간 내에 나의 액션을 결정해야 한다. 따라서 상대 캐릭터의 움직임을 파악하기 위해서는 잔상 없이 깨끗한 화면이 무엇보다 중요하다.

삼성전자 무선사업부 디스플레이그룹 김정현 엔지니어는 “대전 격투 게임의 핵심은 상대방의 공격은 피하고, 나의 공격은 성공시켜야 한다는 것이다. 따라서 짧은 순간에 더 많은 화면을 보여줄 수 있는 고주사율 디스플레이는 사용자가 상대방의 움직임을 조금이나마 더 빠르게 습득해 자신의 행동을 결정하는 데 유리하다”고 말하며 “120Hz 디스플레이는 0.008초 만에 한 번씩 화면이 나온다”고 설명했다. 이렇게 짧은 시간에 화면이 자주 바뀌는 것은 화면 전환이 빠른 3D 게임에서도 강점을 가진다.

웹서핑할 때도, 웹툰 볼 때도… 부드럽게 흐르는 화면

처음 120Hz 디스플레이를 구현한 목적은 ‘게임’보다는 터치감, 스크롤, 스와이프 등 사용자의 컨트롤 환경 개선을 위해서였다. 김정현 엔지니어는 “사용자들은 화면을 스크롤 했을 때 부드럽게 흐르는 화면에서 아날로그에 가까운 편안함과 자연스러운 느낌을 받는다”며 “이는 자연 상태 그대로를 바라보는 느낌과 유사하다”고 120Hz 디스플레이 적용 이유에 대해 설명했다.

스마트폰 조작 시 ‘손에 착 붙는’ 경험도 고주사율 디스플레이와 관련이 깊다. 기존의 대다수 디스플레이는 화면을 스크롤할 때 손가락을 초당 120번 스캔하지만, 갤럭시 S20 디스플레이는 초당 240번을 스캔한다. 화면을 최대한 많이 보여줘 사용자가 실제 조작에 가깝다고 느끼게 해주는 것. 이에 대해 류성원 엔지니어는 “고주사율 디스플레이는 스크롤 시 손과 화면의 ‘밀착감’에 영향을 주는데 실제로 사용해보면 빠른 반응속도를 체감할 수 있다”고 덧붙였다.

뿐만 아니라 웹 서핑이나 SNS, 웹툰 등을 볼 때도 고주사율이 영향을 미친다. 화면을 아래에서 위로 밀어 올릴 때 웹툰의 컷은 손가락을 멈추기 전까지는 잘 보이지 않는다. 이에 대해 김정현 엔지니어는 “디스플레이가 120Hz를 지원하면 스크롤 하면서도 눈으로 형상을 볼 수 있고, 이것은 매우 고급스러운 경험을 준다”고 설명했다.

더 깊고 진한 컬러 위해… 시청 대상 분석해 ‘알아서’ 색역 변환

‘색 재현 영역’이란 각 모니터에서 컬러가 지나치게 다르게 나올 때를 대비해 만들어놓은 표현 가능 색의 한계 영역을 뜻한다.

일반적으로 디지털에서 사용하는 색 영역은 1996년, 인터넷과 컴퓨터 프린터 디지털 카메라 스캐너를 위해 권장한 ‘sRGB’이다. 하지만 갤럭시 S20은 sRGB 외에도, 영화 업계에서 디지털 영화를 기준으로 만든 색 영역인 DCI-P3를 추가 사용한다. DCI-P3는 sRGB에 비해 더 진하고 화사한 색을 표현할 수 있다. 갤럭시 S20은 사용자가 디스플레이로 보는 대상물에 맞춰 색역을 자유롭게 변환해 최적의 컬러를 보여주는 ‘자연스러운 색상 모드(자동 컬러 매니지먼트)’를 지원한다.

류성원 엔지니어는 “표현하는 이미지 안에 있는 색 영역을 사용하는 것이 가장 좋다. HDR 영상을 볼 때는 DCI-P3, 이미지를 볼 때는 sRGB 등 이미지에 맞는 색역으로 자동 변환한다”면서 “자동 변환으로 풍부한 컬러를 표현하는 것은 다이내믹 AMOLED 2X만의 강점”이라고 설명했다. 이어 “다이내믹 AMOLED 2X는 더 깊고 진한 컬러를 낼 수 있고, 반대로 색 영역을 조정해 정확한 이미지 컬러를 보여주는 것도 가능하다”고 덧붙였다.

고해상도, 고휘도, 고주사율의 공존을 위하여

“얇은 스마트폰에서도 120Hz 경험을 줄 수 있는 것이 플래그십 제품 설계의 목표”라는 김정현 엔지니어의 말처럼 TV, 모니터 등 디스플레이 분야에서 최고의 기술력을 갖춘 삼성전자 개발진에게도 ‘고해상도’와 ‘고주사율’이라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 것은 큰 도전이었다. 김정현 엔지니어는 “TV는 전력 공급이 무한하다는 특성이 있고 픽셀 크기도 스마트폰에 비해 4~5배 크다. 스마트폰에 AP, 5G 칩셋, 5G 안테나 등 부품이 점차 늘어나고 있는 것도 전력 배치에 영향을 준다”라며 그 차이를 설명했다. 류성원 엔지니어는 “이론상 모바일에서도 고해상도와 고주사율을 동시에 구현할 수는 있지만, 전력 관리와 사용 시간을 생각하면 적용이 조심스러울 수밖에 없다”고 말하면서도 “사용 시나리오를 면밀히 연구해 전력 소모를 줄이는 방법을 연구 중”이라며 또 하나의 혁신에 도전하고 있음을 내비쳤다.

디스플레이의 성능을 결정하는 요소 중 하나는 밝기다. 디스플레이는 ‘휘도’ 개념으로 밝기를 설명하는데, 이는 대상물에서 반사된 단위 면적당 빛의 양을 의미한다. 갤럭시 S20의 휘도는 최대 1,200니트(nit)로 밝음과 어두움을 표현하여 밝은 낮에 봐도 선명한 화면을 볼 수 있다. 김정현 엔지니어는 “화질에는 여러 요소가 있지만 휘도가 높으면 좋아 보이는 것이 사실”이라며, 전력 관리가 가능한 영역에서는 최대한 밝은 화면을 탑재했다고 밝혔다.

종종 사용자는 120Hz의 장점을 실감하지 못한다. 그 이유는 무엇일까. 김정현 엔지니어는 “기본적으로 HD가 제공되는 유튜브에서 예전 SD 시절의 방송을 찾아보면, 그 시절에는 몰랐던 ‘저화질’을 실감하게 되듯이 120Hz도 마찬가지다. 사람들은 60Hz도 불편하지 않다고 생각하지만, 120Hz에 익숙해지고 나면, 60Hz로 다시 돌아갈 수 없다”며 경험 여부가 120Hz 사용성에 중요하다고 설명했다.

더 많은 기기에서 120Hz 디스플레이를 만날 수 있도록

높은 해상도, 화소 밀도(PPI), AMOLED의 풍부한 컬러와 적재적소에 색역을 바꿔주는 기술까지. 갤럭시 스마트폰 디스플레이는 수많은 변화를 통해 혁신을 거듭해왔다. 그럼에도 불구하고 두 전문가는 “아직 디스플레이의 발전 가능성은 무궁무진하다”며 자신감을 내비쳤다.

김정현 엔지니어는 “전력 관리나 사용자 시나리오 부분에서 변화를 주면 더욱 발전 할 수 있다”며, “다양한 사용자들에게 만족도를 줄 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 류성원 엔지니어는 “고주사율 디스플레이를 더 많이 연구해 갤럭시 S 시리즈뿐 아니라 다양한 제품군에서도 120Hz 디스플레이를 사용할 수 있도록 노력하겠다”는 의지를 밝혔다.