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제목 제조사가 알려주지 않는 화면밝기의 진실 (Feat. 아이폰 11 프로, 갤럭시 노트 10, V50) 추천 0 IP 주소
글쓴이 UnderKG 날짜 2019.10.10 11:55 조회 수 5260


‘좋은 디스플레이’가 되기 위해서는 굉장히 많은 덕목들을 갖춰야 합니다. 얼마나 색을 정확하게 표시해 주는지, 명암비는 얼마나 높은지, 화면이 얼마나 균일한지 등이 그 예시가 될 수 있겠죠. 하지만 스마트폰 디스플레이에서 특히 중요한 요소가 하나 있습니다. 바로 ‘화면 밝기’가 그것입니다. 스마트폰 디스플레이는 굉장히 다양한 환경에서 컨텐츠를 표시해 줘야 합니다. 깜깜한 밤, 불이 꺼진 방 침대 위에서도 컨텐츠를 표시해줘야 하고 형광등 불빛이 비치는 사무실에서도 컨텐츠를 표시해줘야 합니다. 심지어는 대낮에 해가 쨍쨍 비치는 야외에서도 컨텐츠를 표시해줘야 합니다. 게다가 최근에 점점 많아지고 있는 HDR 콘텐츠를 재생하는 데도 높은 화면밝기는 중요한 요소입니다.


한 낮에 야외에 비치는 빛은 우리 생각보다 훨씬 강합니다. 미국 총무청(GSA)에 따르면 평균적인 사무 공간의 조도는 500lx 정도인데요(링크), 맑은 날 낮의 직사광선의 조도는 100,000lx 보다 높고, 직사광선이 비치지 않는 곳의 조도(하늘에서 산란되어 비치는 빛)도 10,000lx를 넘습니다(링크). 평균적인 사무실 조도와 비교하면 각각 200배, 20배 더 밝은 셈이죠. 우리는 밝은 곳에서 디스플레이의 내용이 잘 보이지 않는다는 것을 경험적으로 알고 있습니다. 오늘 이 글에서는 왜 밝은 곳에서 화면이 잘 보이지 않는지를 간략하게 설명해드리도록 하겠습니다.


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먼저 우리 눈을 살펴봅시다. 우리 눈에는 홍채라고 하는 구조가 있는데, 홍채는 카메라의 조리개와 유사한 역할을 합니다. 밝은 곳에 가면 동공의 크기를 줄여서 눈으로 들어가는 빛의 양을 줄이고, 어두운 곳에서는 동공을 확장시켜서 눈이 받아들이는 빛의 양을 늘립니다. 이런 홍채의 적응은 어두운 곳에서 밝은 곳으로 나갈 때 눈이 부셨다가 점점 적응되는 현상이나 밝은 곳에서 어두운 곳으로 들어갈 때 주변이 잘 안 보이다가 다시 잘 보이게 되는 현상이 일어나는 이유 중 하나이기도 합니다. 당연히 굉장히 밝은 곳에서의 동공 크기와 일반적인 실내 조명에서의 동공 크기는 다를 것입니다. 디스플레이가 똑같은 밝기로 빛나고 있더라도 주변이 밝다면 디스플레이가 더 어두워보일 수밖에 없는 것입니다.


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하지만 밝은 곳에서 디스플레이가 잘 안 보이는 더 큰 이유는 화면이 빛을 반사하기 때문입니다. 실내같이 주변광이 별로 강하지 않을 때는 반사광보다 디스플레이에서 나오는 빛이 훨씬 강하기 때문에 큰 문제가 안 됩니다. 하지만 주변 빛이 굉장히 강해지면 반사되는 빛이 디스플레이에서 나오는 빛의 세기와 비슷하거나 더 강해질 수 있습니다. 이렇게 되면 디스플레이의 어두운 부분의 계조가 완전히 뭉개져버리고 명암비가 극도로 떨어져 화면이 답답하게 보입니다. 거기에 태양빛이 더해지면서 색의 순도가 떨어져서 화면에 표시되는 색이 물빠진 것처럼 보이는 것은 덤입니다.


이런 현상을 최대한 막기 위해서는 디스플레이가 밝아야 합니다. 디스플레이가 밝으면 좁아진 동공 사이로 더 많은 빛을 던져넣어 더 밝게 보일 것이고, 반사되는 빛과 힘싸움에서 이겨서 덜 뭉개지고, 그나마 높은 명암비를 확보할 수 있을 것입니다. 그래서 스마트폰의 디스플레이에서는 다른 디스플레이(PC 모니터, TV 등)보다도 ‘밝기’라는 스펙이 더 중요합니다.


또 최근 떠오르고 있는 HDR 재생에도 밝은 디스플레이가 유리합니다. 아, 물론 HDR을 논하려면 해당 디스플레이가 OLED 디스플레이라는 전제가 들어가야 합니다. TV나 모니터 같은 경우에는 넓은 면적과 상대적으로 두꺼운 두께 등을 이용해 로컬디밍 기술로 LCD에서도 HDR을 구현하지만 스마트폰 크기와 두께에서는 지금 시점에서는 이런 기술을 사용할 여지가 없기 때문에 HDR 콘텐츠를 제대로 재현하려면 OLED 디스플레이는 필수적입니다. 하지만 OLED 디스플레이라고 모두 똑같은 품질의 HDR 콘텐츠 재현 능력을 가진 건 아닙니다. 더 넓은 색영역에 대한 정확한 색재현 등도 중요한 요소이지만 오늘은 밝기에 포커스를 맞춰 보겠습니다.


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사진: AMD; 이해를 돕기 위한 그림으로 기술적으로 일부 부정확한 부분이 있음


기존의 SDR 방식에서는 가장 높은 값(8비트의 경우 255)이 디스플레이의 서브픽셀 최대 밝기와 같았습니다. (255, 255, 255)라는 값을 가진 흰색은 100니트 밝기의 디스플레이에서는 100니트이고, 400니트 밝기의 디스플레이에서는 400니트 밝기로 표시됩니다. 하지만 HDR(HDR10과 Dolby Vision 등 PQ EOTF를 적용한 경우에 한해서) 콘텐츠는 픽셀값에 매칭되는 절대 밝기값이 정해져 있습니다. (실제로는 그렇지 않지만) 이상적으로는 같은 색상 코드의 색은 어떤 디스플레이에서 재현되어도 같은 밝기로 재현될 겁니다. 그런데 HDR10이나 Dolby Vision은 가장 높은 값(10비트 기준으로 1023)이 10,000니트에 할당되어 있습니다. 그리고 아시겠지만 일반 소비자를 대상으로 판매되는 디스플레이 중에 10,000니트의 밝기를 재현해줄 수 있는 디스플레이는 존재하지 않습니다. 그러면 어떻게 해야 할까요? 결론은 간단합니다. 디스플레이는 자신이 표현할 수 있는 밝기까지는 정상적으로 표시를 하고, 그보다 밝은 값은 자신이 표현할 수 있는 최대 밝기로 표시하는 겁니다. 만약에 표시해줄 수 있는 최대 밝기가 낮다면 콘텐츠의 하이라이트 디테일이 날아가고, 실제로 눈에 보이는 밝기 역시 그리 인상적이지 않게 됩니다. HDR의 강점의 상당 부분을 날려버리는 셈이죠.


그러니 스마트폰에서 화면 밝기는 여러 번 강조해도 모자람이 없는 스펙이라고 할 수 있습니다. 그런데 대부분의 스마트폰 제조사들은 밝기 값을 제대로 표기하지 않습니다. 사실 밝기 뿐만 아니라 디스플레이의 품질을 평가할 수 있는 대부분의 내용들을 표기하지 않는다고 하는 것이 더 적절할 지도 모르겠습니다. 오늘 살펴볼 아이폰 11 프로, 갤럭시 노트 10, V50 중에서도 아이폰 11 프로만 전체 화면 화이트에서 낼 수 있는 최대밝기를 표기했고, 애플마저도 HDR 밝기를 표기할 때는 100% APL 기준이 아닌 값을 표기했습니다. 삼성은 1200니트의 최대밝기라고만 짧게 표기했고, LG는 아예 디스플레이 밝기에 대한 언급을 하지 않았습니다. 하지만 제조사가 말하는 1200니트는 화면 전체의 픽셀 중 1%만 빛날 때 달성할 수 있는 수치고 우리가 일반적으로 사용하는 상황에서는 보기 어려운 수치라는 면에서 숫자놀음일 뿐입니다.


제조사들이 이렇게 편법을 사용하고, 중요한 수치를 누락시키는 것은 이런 행위들이 판매에 큰 영향을 끼치지 않기 때문입니다. 제 목표는 여러분들에게 제조사들만 알고 있었던 디스플레이 관련 정보들을 나눠드리는 것입니다. 여러분들이 더 많은 정보를 가지고 여러 제품들을 따져볼 때 제조사들도 더 정직한 방법으로, 더 많은 정보들을 제공할 것이고 결과적으로 더 많은 분들이 더 좋은 디스플레이가 주는 사용자 경험을 누릴 수 있을 것입니다. 자, 그럼 아이폰 11 프로, 갤럭시 노트 10, V50을 살펴보면서 제조사들이 알려주지 않는 화면밝기에 대한 내용을 파헤쳐봅시다.


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첫 번째로 따져볼 것은 수동으로 올릴 수 있는 밝기 제한입니다. 아이폰은 디스플레이 밝기 전체 범위를 사용자에게 개방하지만 갤럭시 노트 10, V50은 디스플레이 밝기 범위 중 일부만을 사용자에게 개방합니다. 사용자에게 개방되지 않은 밝기 영역은 조도 센서가 강한 빛을 감지할 때만 도달할 수 있습니다. V50은 전체 화면 화이트에서 도달할 수 있는 최대 밝기가 509니트지만 사용자가 올릴 수 있는 최대 밝기는 406니트까지입니다. 거기에 갤럭시 노트 10의 경우에는 자동밝기를 끌 수 있는 옵션을 제공하지 않는 것으로 보입니다. 물론 제조사들이 왜 이런 정책을 취하는지 이해하지 못하는 바는 아닙니다. 높은 밝기는 그 자체로 높은 발열과 소모전력을 뜻합니다. 높은 발열과 소모전력은 기기의 사용 시간을 줄이고 사용자에게 불편을 줍니다. 거기에 OLED 디스플레이에서는 번인을 더 가속하는 요인이 될 수도 있습니다. 하지만 아이폰에서는 조작할 수 있고, 갤럭시 노트 10이나 V50에서는 조작할 수 없는 밝기 범위(406니트 이상)에서 자동밝기가 마음에 들지 않을 경우 아이폰은 사용자가 쉽게 밝기를 조작할 수 있지만 나머지 기기들은 그럴 수 없다는 점에서 아이폰의 손을 들어줄 수밖에 없습니다.


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두 번째로 따져볼 것은 평균 화상 레벨(APL; Average Picture Level)에 따른 밝기 변화입니다. 평균 화상 레벨이란 전체 픽셀이 모두 빛나고 있을 때와 비교해서 현재 빛나고 있는 픽셀의 비율입니다. 예를 들어 FHD 모니터의 대략 200만개의 픽셀 중에 100만개의 픽셀이 최대로 빛나고 있다면(White를 표시하고 있다면) 평균 화상 레벨이 50%인 것이고, 200만개의 픽셀이 모두 절반의 신호로 빛나고 있는 경우도 평균 화상 레벨이 50%인 것입니다. LCD 디스플레이의 경우 항상 백라이트가 빛나고 있기 때문에 평균 화상 레벨과 소비전력 사이에 큰 상관관계가 없지만(구동 전류는 백라이트가 소모하는 전류에 비하면 굉장히 낮습니다), OLED 디스플레이와 같은 자발광 디스플레이의 경우에는 평균 화상 레벨이 높아질수록 소비전력이 늘어나게 됩니다. 즉, 허용된 전력 내에서 디스플레이의 최대 밝기를 조정한다면 평균 화상 레벨이 낮을 때(화면의 일부만 빛나고 있을 때) 달성할 수 있는 최대 밝기가 더 높아지게 됩니다. 실제로 대부분의 OLED 디스플레이는 이와 같은 방식으로 최대 밝기를 조정하고 있습니다(스마트폰, TV 등).


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아이폰 11 프로의 경우에는 평균 화상 레벨이 1%일 때 밝기가 910니트까지 올라가고, 갤럭시 노트 10의 경우에는 1,106니트, V50은 864니트까지 올라갑니다. 하지만 평균 화상 레벨 1% 수치는 실제 사용에서 크게 의미가 없는 수치이고 다양한 평균 화상 레벨에서 어떤 밝기를 보여줄 수 있는지가 중요할 것입니다. 이 글은 평균 화상 레벨에 따라 밝기가 변한다는 것을 보여주기 위해 가장 극단적인 평균 화상 레벨 100%, 평균 화상 레벨 1% 밝기를 보여준 것이고 이후에 공개될 각각의 제품 리뷰에서는 다양한 평균 화상 레벨에서의 밝기와 함께 우리가 흔히 사용하는 장면들의 평균 화상 레벨을 함께 보여주어 실 사용에서 해당 제품이 얼마나 밝은지에 대한 정보를 제공할 것입니다.


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두 번째 파트를 맺기 전에 평균 화상 레벨에 따른 밝기 변화가 너무 크면 문제가 될 수 있다는 말도 덧붙이고 싶습니다. 특히 영상을 볼 때 전체적으로 어두운 장면에서 전체적으로 밝은 장면으로 화면이 전환되는 경우가 있는데 이럴 때 평균 화상 레벨에 따른 밝기 변화가 크다면 흰색의 밝기가 변하는 것이 눈에 거슬릴 수 있습니다.


마지막으로 짚어볼 것은 HDR 최대 밝기입니다. 사실 이 항목은 새 아이폰 때문에 추가된 항목이라고 봐도 될 것 같습니다. 갤럭시 노트 10, V50과는 달리 아이폰 11 프로는 HDR 콘텐츠를 재생할 때 최대 밝기를 따로 두고 있습니다. 위에서 다룬 것처럼 높은 밝기는 HDR 콘텐츠를 제대로 재생하는 데 중요한 요소입니다. 그리고 제대로 마스터링 된 HDR 영상은 전체 화면을 1000니트 이상을 표시하는 신호로 덮어두는 등의 극단적인 일은 잘 하지 않기 때문에 전력소모와 발열에 대한 걱정에서 상대적으로 자유로울 수 있습니다. 애플은 아이폰 11 프로에 100%의 평균 화상 레벨에서 1,115니트, 1%의 평균 화상 레벨에서 1,309니트까지 디스플레이 밝기를 높이도록 설정해뒀습니다.


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참, 그렇다고 아이폰 11 프로가 V50보다 HDR 콘텐츠를 재생할 때 2배 밝게 보인다고 생각하시면 안 됩니다(평균 화상 레벨 100% 기준). 우리 눈은 밝기가 밝아질수록 변화에 무뎌지는데요(베버-페히너의 법칙 참조), 그래서 아이폰 11 프로의 1,115니트는 V50의 509니트보다 13% 정도 밝게 보일 뿐입니다.


지금까지 세 플래그십 스마트폰을 세워두고 제조사가 알려주지 않는 화면밝기에 대해서 알아봤는데요, 화면밝기에 대해서 다룰 내용이 아직 많이 남았습니다. 화면 밝기가 얼마나 지속될 수 있는지, 제품별 밝기 편차, 자동밝기 세팅 등이 있을 수 있겠네요. 또 눈치 빠른 분들은 이미 알아채셨겠지만 야외 시인성에 영향을 주는 요소에는 밝기 뿐 아니라 화면 반사율 역시 포함됩니다. 이런 내용들은 각각의 제품 리뷰에서 좀 더 자세히 다루도록 하겠습니다.



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