최신 스마트폰의 휘도와 감마값을 분석한다

[연재순서]
1. 최신 스마트폰의 밝기와 명암비
2. 최신 스마트폰의 색온도와 감마값
3. 최신 스마트폰의 색재현율과 총평

지난 1회에 이어 이번에는 스마트폰 7종의 색온도와 감마값을 살펴본다.

전반적인 색조를 결정하는 색온도 

색온도는 3원색을 어떤 비율로 배합했는지를 알려주는 지표라 할 수 있다. 빛의 경우 3원색을 모두 가산혼합(additive mixture)하게 되면 흰색이 되는데, 사람들이 흰색이라고 느끼는 범위는 조금 넓은 편이다. 즉, 조금 불그스름한 흰색에서부터 푸르스름한 흰색까지, 그리고 다소 발그스름한 톤에서 누르스름한 톤까지 흰색(그리고 회색도)은 꽤 다양한 톤을 가진다.

이러한 흰색의 톤을 '색온도(Color Temperature)라는 개념으로 설명하곤 하는데, TV 방송이나 그래픽에서는 D65, 즉 주광(Daylight) 6,500K를 인코딩 기준으로 삼고 있다. 따라서, 3원색이 HDTV나 sRGB 표준에 부합한다면 색온도가 6,500K가 되도록 조정해줄 때 원래의 색을 그대로 재현해 줄 가능성이 높아지는 것이다.

아래의 그래프는 테스트한 스마트폰들의 백색 색온도를 CIE xy 그래프에 표시해 본 것이다. 애플 iPhone 4가 표준인 6,500K에 제일 근사하고 나머지는 보는 바와 같다. 갤럭시 S와 디자이어는 다소 높은 색온도(푸르스름한 톤)이고, 모토쿼티는 표준보다 500K 정도 낮은 수준이다. 아이폰 3GS와 엑스페리아 X10도 편차가 그리 크지 않아 괜찮은 수준이다.  

▲ 표준 색온도에 가장 정확히 맞아 떨어지는 것은 아이폰 4다.

그런데, 백색의 색온도만 중요한게 아니라 사실은 회색의 계조별 색온도가 모두 다 중요하다. 아래의 그래프를 보면 모토쿼티와 갤럭시 S의 경우, 어두운 계조로 갈수록 누르스름(다소 연두색 톤)하게 되고, 아이폰 3GS의 경우 어두운 계조로 갈수록 푸르스름해 진다. 가장 상태가 좋은 것은 아이폰 4로 계조별 색온도 차이가 500K 정도 밖에 되지 않아 매우 일관된 색조를 재현한다고 하겠다.   

▲ 회색계조별 색온도 변화도 아이폰 4가 가장 적어 계조 변화에도 색조가 일관성을 지닌다.

전반적인 화면의 밝기를 결정하는 감마(Tone Curve)

흔히 감마라고 말하지만 정확하게는 '톤 재현 특성(Tone Reproduction Characteristics)라고 한다. 흑색에서부터 백색까지를 어떤 비율로 밝기를 증가시켜 주는가 하는 특성이다. 감마에 대해서는 설명이 복잡하니 그냥 단순하게 Y = a*X^g + b와 같은 2차 함수에서 자승값(g)가 바로 감마라고 이해하면 되겠고, 계산 방식에 따라 조금 다르지만 대략 2.2 ~ 2.5 사이가 표준적인 감마가 된다고 기억하기 바란다.

먼저, 흑색에서 백색까지의 입력값(수평축)에 대한 7종의 스마트폰들이 보인 개별 휘도(수직축)를 그래프로 그리면 아래와 같다. 앞서 설명한 바와 같이 수동 밝기에서 최대로 설정했을 경우 애플 아이폰 시리즈가 400cd/㎡를 넘는 가장 높은 휘도를 보였고, 나머지 폰들은 큰 차이가 없으나 모토쿼티가 다소 밝은 편이고, 동영상 모드의 휘도를 최대치로 높여 재 측정한 갤럭시 S의 휘도도 기대했던 것만큼 크게 높아지지는 않았다.

위의 휘도 그래프에서 수직축을 0~1로 스케일링하면 아래와 같은 톤 커브 그래프가 된다. 이 커브의 기울기가 감마라고 이해하면 된다. 가운데에 동그란 점들이 여러 개 박힌 회색 선이 이상적인 감마 2.2에 대응하는 것으로 표준이라 생각하면 되겠다.

※ 주의 : 일부 제품의 흑색 휘도가 과도하게 올라간 것은 동영상 플레이어의
아이콘이 느리게 사라지기 때문이며, 흑색의 휘도는 다음 턴에서 계측된
수치를 사용하여 명암비 등의 계산에 사용하였음.

위의 그래프는 한꺼번에 7개의 커브를 그리느라 복잡해 보이므로 이번에도 몇 개의 그룹으로 나누어 보자. 먼저, 색온도와 계조선형성 면에서 좋은 성적을 거둔 아이폰 시리즈는 표준(회색 선)에 근접한 좋은 특성을 보이고 있다.

HTC의 디자이어와 스카이 베기는 밝은 계조에서 아주 살짝 S자형 커브를 그리고 있어 전체적인 명암대비를 높여 주는 효과를 주고 있다. 전반적인 톤 커브 자체는 매우 훌륭한 편이다.

삼성 갤럭시 S와 소니 엑스페리아 X10은 어두운 계조를 들어 올려 더 밝아 보이도록 세팅되어 있었고, 모토로라 모토쿼티는 그 반대로 저계조가 더 눌려 있었다. 다들 의도적으로 이렇게 한 것인지, 만들다 보니 이렇게 된 것인지는 모르겠지만 (표준 영상이라는 관점에서는) 그다지 좋다고 평가할 수 없다. 단지 암부 계조를 들어 놓은 경우 밝은 조명에서 영상을 본다든지, 혹은 어두운 장면이 많이 나오는 영상일 경우에는 좀더 계조가 잘 보이는데 기여하기는 한다. 반대로 X10같이 암부를 눌러 놓으면 전반적인 명암대비는 강조되지만 (특히 조명이 밝을수록) 어두운 계조가 잘 구분되지 않는 문제가 발생한다.

그래프에 갤럭시 S가 두 개인 것은 위에서도 언급했듯이 초기 측정(메뉴 상 밝기 최대치)한 것과 2차 측정(메뉴, 동영상 모드 모두 밝기 최대치)한 것의 밝기가 다소 차이 나기 때문이다. 하지만 재차 측정한 갤럭시 S는 휘도도 달라졌지만 감마 커브도 살짝 들뜨도록 변해, 다소 물 빠진 색감으로 보일 듯하다. 이는 동영상 플레이어의 밝기를 디폴트 상태(약 40~45%)로 놓아도 바뀌지 않는다.

지난 회 명암비와 밝기에 이어 이번에는 휘도와 감마값에 대해 살펴보았다. 표준영상의 관점에서, 색온도는 무척 중요한데, 현재 방송과 영화 모두 6,500K의 색온도를 표준으로 촬영하고 있다. 따라서 스마트폰의 디스플레이 역시 최대한 6,500K에 맞춰진 영상을 재생하는 것이 중요하다.

테스트에 사용된 7개의 스마트폰 중에서는 아이폰 4가 가장 정확한 색온도를 나타냈다. 감마에서는 아이폰과 함께 스카이의 베가, HTC의 디자이어가 표준인 2.2에 가장 근접하게 나타났다.

※ 지난 테스트에서 논란이 일었던 '갤럭시 S의 휘도(http://it.chosun.com/news/mediaitNewsView.php?&nSeq=1765625&nBoardSeq=67&auth=1)'를 재 측정(동영상 모드 최대 밝기로 설정)한 결과, 휘도 244.35cd/㎡를 기록했다. 이는 이전 측정했던 177cd/㎡를 크게 상회하는 수준이지만 평균적인 밝기가 나온 것이다. 오히려, 메인 화면에서 디스플레이 밝기를 자동모드→수동모드 최대 밝기로 설정했을 때 나머지 6개의 스마트폰은 밝기가 동일하게 적용되는 데 반해, 갤럭시 S만 동영상 플레이어의 밝기를 별도 설정해야 한다는 단점이 있다(이 사실을 모르는 이는 밝기를 높여도 동영상 화면이 어두워 보인다고 생각할 수 있다).

또한 명암비 부분에서도 수치만 봤을 때에는 약 500:1에서 68,222 : 1까지 측정됐었는데 갤럭시 S의 휘도가 변경되면서 명암비 부분도 변화가 있었다. 재 측정한 갤럭시 S의 명암비는 거의 100,000 : 1에 가까울 정도로 높다.

단순 명암비 그래프만 봐서는 LCD 패널을 사용한 제품과 AMOLED를 사용한 제품 간 명암비 차가 수십 배에 달하기도 하지만 실제 시각적인 체감은 그렇게 느끼지 못한다. 아래 그래프의 로그스케일 그래프처럼 명암비 수치와 달리 시각적 체감 차이는 약 1.5~2배 정도의 차이를 보인다고 이해하면 될 것이다. 물론 그렇게 하더라도 갤럭시 S를 비롯한 AMOLED 계열 스마트폰의 명암비가 월등히 우수하다.  

변경된 갤럭시 S의 밝기를 통해 다시 측정한 7개 스마트폰의 휘도와 명암비는 아래와 같다.

지금까지 최신 스마트폰 7종의 밝기/명암비/색온도/감마에 대해 알아봤다. 다음 회에는 마지막 색 재현율을 점검하고 다섯 가지 항목에 따른 스마트폰 디스플레이의 최종 평가를 내리도록 하겠다.

IT조선/모니터포유 공동기획
IT조선 이상훈 기자 tearhunter@chosunbiz.com
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