[QLED 8K 비하인드 스토리 – 2편] 숨은 디테일 살려내는 비결? “장면별 분석하는 HDR10+이죠”

▲ 왼쪽부터 영상디스플레이사업부 화질솔루션랩 손영욱, 서귀원, 김준섭, 김범준, 김선석 씨

2020년형 QLED 8K의 압도적 입체감을 완성하는 데에는 다양한 기술이 필요했다. 10억 개 컬러를 자연색 그대로 표현해내는 ‘컬러볼륨 100%’부터 밝은 곳에서도 빛 반사를 없애주는 ‘눈부심 방지 기술 2.0’, 저해상도 화질도 8K 수준으로 끌어올려 주는 ‘AI 업스케일링’ 까지. 여기에 더해 현존 최고의 화질을 완성하기 위한 또 한 가지, 화면의 숨은 디테일을 살려내는 HDR10+가 있다.

‘HDR(High Dynamic Range)10+’는 장면마다 밝기와 명암을 최적화해, 완벽한 화질 경험을 제공하는 핵심 역할을 수행한다. 특히 삼성전자의 HDR10+는 사용자의 시청 경험을 넘어 홈 엔터테인먼트 시장의 다양한 분야에 혁신을 일으키고 있다.

삼성전자 뉴스룸이 영상디스플레이사업부 화질솔루션랩에서 HDR10+를 담당하는 개발진을 만나 작은 디테일까지 살리는 이 기술의 원리와 앞으로의 계획에 대해 들어봤다.

생생하게 살려낸 디테일로 초대형 화면의 몰입감을 높이다

2017년, 삼성전자는 더욱 생생한 TV 시청 경험을 전달하기 위해 HDR10+를 도입했다. 초고화질 영상에서 HDR10+이 핵심적인 요소로 부각된 것은 HDR이 지닌 풍부한 명암비와 넓은 색역 덕분. 김선석 씨는 “기존에는 100니트(nit)의 저휘도, 협색역에 대해 정의된 SDR(Standard Dynamic Range) 표준을 따랐지만, 최근 1,000니트 이상의 고휘도, 광색역 표준인 HDR이 도입되면서 그동안 표현할 수 없었던 밝기와 컬러의 범위를 제공할 수 있게 되었다”고 설명했다.

콘텐츠 제작사가 제공하는 영상은 인코딩 방식, 밝기, 컬러 등 다양한 정보를 포함한다. 사용자가 바라보는 화질은 HDR 처리 기술이 이러한 정보를 ‘어떻게 분석하는지’에 따라 달라진다. HDR10+가 특별한 이유는 처리하는 영상의 단위를 ‘장면’으로 쪼갰다는 데 있다. 김범준 씨는 “HDR10이 영상 전체에 동일한 명암비 커브를 적용했다면, HDR10+는 장면 단위로 평균 밝기, 최대 밝기, 누적 데이터 분포 등을 분석해 각각 다른 명암비 커브를 적용한다”고 차별화 포인트를 강조했다.

‘햇볕이 강하게 내리쬐는 하늘을 유유히 날아다니는 비행기 한 대’. 이러한 장면을 자연스럽게 표현하기 위해선 명암비도 중요하지만, 그에 못지않게 중요한 것이 ‘계조 (Gradation) 표현’이다. 계조란 밝은 부분과 어두운 부분으로 이어지는 단계의 차이를 말하는데, 계조 표현이 잘 안 될 경우 주변 신호가 뭉쳐서 디테일이 사라질 수 있다. 서귀원 씨는 “계조 표현이 잘 되면 하늘의 구름과 비행기를 모두 볼 수 있다”며 “이를 위해 영상 특성 분석이 필요한데, 예를 들어 고계조 신호가 많이 분포하는 경우, 신호 출력이 특정 계조에 뭉치지 않도록 HDR 커브를 조절한다”고 전했다.

▲ 화면 비교. 왼쪽과 달리 계조 표현이 잘 된 오른쪽 화면에서는 배경에서 구름 모양을 확인할 수 있다.

더 많은 소비자를 만족시킬 해답…적응적 HDR 처리 알고리즘

똑같은 영상이지만 디스플레이 자체가 제공하는 밝기에 따라 사용자들이 느끼는 화질은 천차만별. 김준섭 씨는 ‘HDR 기술 구현을 위해 가장 힘들었던 점’을 묻는 말에 “다양한 밝기의 TV에서 동일한 효과가 나타나도록 하는 것이었다”며 개발 당시를 회상했다.

분석된 영상 특성 정보는 동일하지만, 다양한 TV 밝기에 맞춰 최대 효과를 내기란 쉽지 않은 일. 하지만 많은 토의와 시행착오를 거치면서 삼성전자만의 차별화된 ‘적응적 HDR 처리 알고리즘’을 통해 이러한 난제를 극복해 낼 수 있었다.

HDR10+ 기술 발전 위해서는 유기적인 협력이 필수

모든 디테일이 살아있는 영상을 제공하는 것은 단순히 TV만의 문제가 아니다. 콘텐츠 제작, 스트리밍 서비스 등 전체적인 홈 엔터테인먼트 시장과 복합적으로 맞물리는 일이기에, 모든 분야가 유기적으로 움직였을 때 비로소 빛을 발한다. 삼성전자가 HDR10+ 표준 스펙을 제정하고 확산하는데 힘을 기울이는 이유도 이 때문.

손영욱 씨는 “삼성전자는 파나소닉, 20세기폭스와 함께 HDR10+ 연합을 결성, 2020년 1월 기준으로 이미 94개의 회원사를 확보했다”며 “기술과 테스트 상세 사양, 인증 로고와 사용 가이드를 무료로 제공하는데, 이를 통해 사용자들에게 좀 더 현실감 있고 색감이 풍부한 영상을 제공할 수 있게 될 것”이라고 답했다. 또 “각 업계에서의 피드백에 근거해 좀 더 차별화된 HDR10+ 스펙을 보완할 예정”이라고 덧붙였다.

TV 스크린 저 너머 보이지 않는 곳에서, 실감 나는 영상을 제공하기 위해 끊임없이 고민하는 화질솔루션랩 개발진. 이들의 다음 목표는 무엇일까? 손영욱 씨는 “차세대 디스플레이에 걸맞은 최고의 HDR 화질을 구현해 소비자에게 미래의 시청 경험을 선사하겠다”고 답했다. 다음번엔 어떤 화질로 소비자를 놀라게 할지, 삼성 TV의 미래에 주목해보자.