一人で...じゃない!!!

본 게시물은 LCD 모니터 : 진실 혹은 거짓 게시물을 작성하고, LCD와 관련한 내용을 이후 더 찾아보게 되면서 알게 된 FRC의 개념에 대해 소개하기 위한 것입니다.

1. 6비트^3 = 262,144 vs. 8비트^3 = 16,777,216

저렴한 가격과 빠른 응답성으로 인해 17/19인치 LCD 모니터에서 가장 널리 쓰이고, 덕분에 가장 많이 팔린 TN모드 LCD(간단히 TN 패널이라 하겠습니다). 그런데 이 TN 패널이 실은 한 색상당 6비트, 그러니까 18비트 컬러만 표시할 수 있다는 사실을 여러분은 알고 계셨습니까?

흔히 사용하는 트루컬러는 RGB 한 채널당 8비트, 전체 24비트 컬러를 말합니다. 윈도에서는 32비트 컬러라고 하지만 알파채널은 이미 PC에서 연산 처리해 RGB채널 값을 변경해 모니터로 보내므로 표현 가능한 색의 수는 24비트인 16.7M 이라고 할 수 있습니다.

그런데, 6비트의 세제곱인 18비트로 표시할 수 있는 색의 수는 24비트의 1/64 밖에 되질 않습니다. TN 패널을 채용한 모니터를 이용하시면서 16.7M의 컬러를 지금껏 보아왔다고 생각하셨던 분들, 정신이 살짝 드시는지요? 아래는 LPL과 삼성전자 홈페이지의 TN 패널 스펙을 가져 온 것입니다.

삼성전자의 TN 패널 스펙

LPL의 TN 패널 스펙

표현 색상수를 LPL은 16.7M(6 bit+FRC)로 표기를, 삼성전자는 16.2M로 표기하고 있습니다. 삼성전자의 경우, 8비트 패널(PVA 계열)은 16.7M으로 이 항목을 표시하고 있죠. 엄밀히 따지자면 이 경우 LPL 역시 16.2M 이라고 표기해야 맞습니다.

6비트 패널이라면서 어떻게 1M는 커녕 0.26M 컬러를 구현할 수 있는 6비트패널을 16.2M 컬러를 낼 수 있다고 말하고 있습니다. 그런데 또 16.7M도 아니고 16.2M이라고 하네요? 이건 어떻게 된 걸까요? 답은 FRC : Frame Rate Control 에 있습니다.

2. FRC의 개념

FRC는 디더링 기법의 한 종류라고 생각하시면 간단합니다. 적은 수의 색상들을 일정한 패턴이나 흩어 배열하는 방법으로 보다 많은 수의 색상을 표현하는 기법이죠. 가령, 청록색(CYAN)을 표현하고 싶은데 모니터가 표시할 수 있는 색은 청색(BLUE)와 녹색(GREEN) 밖에 없다고 하면 오른쪽과 같은 패턴으로 화면에 흩뿌리면 청록색처럼 보이는 효과를 얻을 수 있습니다.

FRC는 이러한 일반적인 디더링 기법에 시간적인 개념을 추가한 것으로, 청색과 녹색을 번갈아가며 표시하면 청록색처럼 보인다는 컨셉을 이용합니다. 매 프레임마다 청->녹->청->녹-> ... 이렇게 표시를 해 준다는 것이죠. 만약 초당 60프레임을 표시한다면 이 중 30프레임은 청색이, 30프레임은 녹색이 표현됩니다. 이걸 Animated-GIF로 나타내면 아래와 같게 되죠.

3. 6비트 -> 8비트 확장

6비트 2진수를 8비트 2진수로 확장하는 것은 매우 간단합니다. 2진 연산에서 왼쪽으로 2비트 SHIFT하는 것으로, 10진수로 생각하면 4를 곱하는 것과 같습니다.

FRC로 확장한 8비트 값의 최대치는 252로, 6비트+FRC로는 0~252 범위를 표현할 수 있기 때문에 253 x 253 x 253 = 16,194,277 색을 표현할 수 있게 됩니다. 삼성전자에서 TN 패널의 표현 색 수를 16.2M이라 표기하는 이유가 여기에서 나타나게 되는 것이죠.

PC에서 252의 값을 출력하라고 모니터에 신호를 보내면, 모니터는 이 것을 4로 나누어 최종적으로 패널에는 63이라는 값을 전달합니다. 이렇듯 6비트를 8비트로 확장한 값이 들어올 때에는 순색이 표현되지만 그 이외의 값이 들어오게 되면 디더링이 필요하게 됩니다.

예를 들어, 250 이라는 색상을 출력해야 한다면, 이 값의 이웃에 해당하는 값 : 252와 248을 선택하고 이 둘을 번갈아 보여주게 됩니다. 패널에는 이 값들에 해당하는 63과 62가 번갈아 전송되겠죠.

그럼 251과 249는 어떻게 표현될까요? 이 경우는 픽셀 하나만으로는 표현이 불가능해 두 개의 픽셀을 이용합니다. 251의 경우 252, 252를 보여줬다가 252, 248을 보여주는거죠. 결과적으로 이 네 값의 평균치인 251이 보이는 것처럼 느낀다는거죠. 마찬가지로 249의 경우 248, 248과 248, 252를 번갈아 보여주면 평균인 249가 보이는 것처럼 느끼는거구요.

6비트 신호를 이런 식으로 확장하게 되면 253, 254, 255의 값은 사용할 수 없게 됩니다. 이들의 값은 확장할 수 있는 최대치인 252로 무조건 대응되어야 하겠죠.

4. FRC 기법이 가지는 한계와 문제점

FRC를 이용하는 경우 특정 색 구간에서 번쩍거림을 느낄 수 있습니다. 특히 넓은 면적에 걸쳐 같은 색이 표현되는 경우라면 이러한 경향은 더욱 두드러질 수 있습니다. 비디오 재생이나 게임 등에서처럼 시시각각 복잡한 화면이 바뀌는 경우라면 잘 느끼기 어렵겠지만 웹 페이지의 배경색처럼 넓은 면적에 동일한 색이 나타나야 하는 경우 번쩍거림으로 인해 눈이 쉽게 피로해질 수 있습니다. 동적인 영상보다는 정적인 영상을 주로 이용하는 PC용 모니터의 경우 이런 특징은 좋다고 볼 수는 없겠죠.

또, 위에서 언급한 것처럼 6비트를 확장하는 것 만으로는 16.7M 컬러가 아닌 16.2M 컬러만 쓸 수 있게 된다는 한계도 있습니다. 눈으로 인지하기 어려운 수치이긴 하겠지만 그렇다는거죠.

5. 결론 : 여유가 된다면 순수하게 8비트를 받는 (S-)PVA나 S-IPS 패널로 된 모니터를 사세요. -_-;;

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