1. 개요
화질이란 영상매체의 화상의 질(퀄리티)을 의미하는 용어이다. 기본적으로 영상에는 다양한 객체들이 존재하는데, 각 객체를 얼마나 확실히 구분할 수 있고, 영상의 주제를 얼마나 확실히 파악할 수 있는지를 화질로 생각할 수 있다.화질을 그냥 단순히 해상도로 생각하는 경우가 있지만, 화질은 해상도 뿐만이 이니라 다양한 정량적/정성적 지표로 평가가 가능하다.
각 문단에 화질에 영향을 미치는 간략한 설명이 있고, 해당 문단의 링크되어 있는 항목을 따라가면 자세한 내용을 알 수 있다.
2. 정량적 지표
아날로그 시절부터 필름의 크기(16mm 필름, 35mm 필름) 등의 지표들이 있었지만, 아날로그의 한계로 촬영/영사 기기마다 특징이 달라 정확하게 수치화 하기 힘들었고, 디지털 시대에 와서 정량적인 지표로 평가가 가능해졌다.정량적 지표의 경우, 화질이 좋아질 수록 영상의 용량이 올라간다.
2.1. 해상도 및 DPI
화면을 구성하는 화소수가 얼마인지, 그리고 이를 이루는 점(픽셀)이 얼마나 작은지를 나타낸다. 우리가 흔히 HD, FHD, UHD라고 하는 그것이다. 해상도가 높을수록, 픽셀 크기가 작을수록 더욱 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
2.2. FPS
화면에 이미지를 초당 몇 장 뿌리는지를 나타낸다. 영화/애니메이션의 경우엔 보통 24fps, 유튜브 영상의 경우엔 30fps혹은 60fps, 게임의 경우엔 게이밍 모니터를 통해서 120fps나 240fps 이상으로 올라갈 수 있다. FPS가 높을 수록 더욱 부드러운 영상을 얻을 수 있다.2.3. 비트레이트
영상의 초당 전송 용량(대역폭)을 나타낸다. 영상의 경우 주로 손실압축을 하는데, 압축률이 얼마인지를 나타내는 수치라고 볼 수 있다.손실압축률이 높아질 수록 비트레이트가 낮아져서 데이터를 전송하기 편해지지만, 깍두기 현상이라 불리는 화질 저화 현상이나, 그라데이션이 부드럽지 못하고 뚝뚝 끊기는 밴딩 현상 등이 나타날 수 있다.
예를들어 일반적인 유튜브/스트리밍에 사용되는 FHD 60fps RGB 8bit 영상의 경우, 압축을 하지 않을 경우에 2,986Mbps(1920 x 1080 x 24 x 60)의 대역폭이 필요한데, 대부분의 경우엔 아래의 크로마 서브샘플링과 함께 손실압축을 진행하여 약 10Mbps 미만의 대역폭을 보통 사용한다(대략 99.7%의 손실압축률).
영화나 애니메이션을 예로 들면, FHD 24fps RGB 8bit 영상은 약 1,194Mbps의 대역폭이 필요한데 손실 압축을 통해 다음과 같이 제공된다.
- 영화관에서 상영되는 DCP는 최대 250Mbps (약 79%의 손실압축률)
- 블루레이는 약 40Mbps (약 97%의 손실압축률)
- OTT에서 스트리밍 하는 경우엔 약 5Mbps (약 99.6%의 손실압축률)
- 블루레이는 약 40Mbps (약 97%의 손실압축률)
- OTT에서 스트리밍 하는 경우엔 약 5Mbps (약 99.6%의 손실압축률)
비트레이트가 낮아지기 때문에, 영화관에서 보는 영상이 화질이 가장 좋고, 블루레이로 보는 것이 그 다음으로 좋고, OTT에서 보는 영상은 화질이 엄청 나빠진다.
UHD 블루레이의 경우에는 최대 대역폭이 125Mbps이라서, 일반적인 가정집의 100Mbps 인터넷으로는 물리적으로 따라잡을 수 없는 화질 차이가 발생한다.
2.4. 크로마 서브샘플링
크로마 서브샘플링은 RGB로 표현되는 색을 인간이 구분하기 쉬운 명암 성분과 인간이 구분하기 어려운 색차 성분으로 분해한 뒤, 구분하기 어려운 색차 성분의 해상도를 낮추는 작업을 일컫는다. 색차성분의 해상도가 낮아지기에 손실압축의 효과가 난다.4K UHD로 영상을 찍더라도 크로마 서브샘플링 때문에 색차 성분이 FHD로 인코딩 되면 선예도가 떨어져서, 화면에 글자가 있어서 선명한 이미지가 필요한 상황에서 글자가 번져보이는 현상이 발생한다.
2.5. 비트심도
비트심도(Bit Depth)는 각 색을 표현하는 숫자의 비트수를 의미한다. 영상의 RGB 각 성분을 컴퓨터에서 숫자를 표현할 때 몇 비트로 표현할지를 나타낸다. RGB와 컴퓨터에서의 수 표현 참고. 비트심도가 높을 수록 더 많은 색을 구분하여 표현할 수 있다.색이라고 하지만, 실제로 컴퓨터에서 표현되는 색은 휘도 개념을 포함한다, 컴퓨터를 조금 다뤄본 사람이면 RGB가 (0,0,0)에서 (255,255,255)로 갈 수록 검은색에서 하얀색으로 점차 밝아진다는 것을 알 것이다. 이는 휘도가 높아진다는 것인데, (255, 255, 255)를 넘어서 (1023, 1023, 1023)까지 색을 표현할 수 있다면 더 밝은 하얀색을 표현할 수 있다고 이해하면 된다.
2010년대까지는 일반적으로 RGB 각각 8bit씩 활용하여 총 24비트의 트루 컬러(약 1600만색)를 활용했다. 하지만, 2010년대 후반부터는 디스플레이가 발달하여 더 많은 색을 표현할 수 있게 됐고, 이를 활용하기 위하여 비트심도가 늘어나고 있다. RGB 각 10bit씩 활용할 경우 약 10억색을 표현 할 수 있다.
다만, 비트심도가 높아지는 만큼 비트레이트도 함께 늘어나지 않으면 손실압축이 더 일어나기에 소용이 없어진다. 돌비 비전 영화의 경우, 일반적인 DCP의 250Mbps의 2배인 500Mbps가량의 대역폭으로 인코딩 된다.
2.5.1. 색역
우리가 흔히 사용하는 색역은 sRGB 색역인데, 이는 사람이 눈으로 인지할 수 있는 색상의 33%정도 밖에 표현을 하지 못한다. 이를 극복하기 위하여 애플과 영화 산업을 필두로 sRGB보다 더 넓은 P3나 BT.2020 색역을 지원하기 시작했다. 표현 해야하는 색상이 늘어나는 것이기에 비트 심도도 함께 늘어난다.모니터/TV 구매시에는 P3 99%같은 색역 지원과 10bit 심도라고 젹혀 있는 부분을 확인하면 된다.
2.5.2. HDR
우리가 흔히 사용하는 문서 작업용 모니터에서 지원하는 최대 모니터 밝기는 약 100nits 내외인데, 이는 문서 작업용으로는 충분하지만 현실에는 그것보다 훨씬 밝은 물체들이 많다. 이를 영화 등지에서 표현을 하기에는 너무 표현력이 부족하기에, 밝기 1000nits 이상의 모니터/TV를 제작하고 활용하기 시작했다. 더 밝은 화면을 통해 어두운 곳에 있는 물체를 더 자세히 표현할 수 있게 된다. 표현해야 하는 밝기가 늘어나는 것이기에 비트 심도도 함께 늘어난다.여기서 기준이 되는 것은 사람의 눈인데, 사람의 눈이 인지할 수 있는 최대 명암비는 약 EV 14스톱이라고 알려져 있다. 이를 디지털로 표현하려면 최소 13비트 이상의 비트 심도가 필요하다. HDR 기술을 활용하여 비트 심도를 높이면 한낮에 태양을 등지고 카메라를 찍어도 사람의 얼굴을 제대로 화상에 담으면서 하늘을 태워먹지 않아도 되는 등, 인간의 눈으로 보는 것에 가까운 더욱 퀄리티 높은 이미지를 얻을 수 있다.
HDR 기술에는 기본적인 HDR10과 삼성에서 밀고 있는 HDR10+, 애플과 영화 산업에서 밀고 있는 돌비 비전이 있다.
모니터/TV 구매시에는 HDR10이나 돌비비전 같은 포맷 지원 여부와 명암비를 확인하면 된다.