고해상도 TV 화소 체감 분석

3m 내 해상도 29ppi 이상은 식별 못해
8K TV 104ppi… 한계해상도 훌쩍 넘어
80인치 미만, 4K-8K 구분 어려워
“프리미엄TV 대형화 추세에 고화소 필요”TV 업계가 ‘8K 시대’ 문을 열었다. 세계 프리미엄 TV 시장을 주도하는 삼성전자와 LG전자는 지난달 초 독일 베를린에서 막을 내린 유럽 최대 가전 전시회 ‘IFA 2018’에서 각각 최상위 제품군인 퀀텀닷디스플레이(QLED)TV와 유기발광다이오드(OLED) TV의 8K 모델을 공개했다.

8K TV는 빛을 내는 단자가 가로 7680줄 세로 4320줄로, 총 3300만 화소가 넘는 제품이다. 아직 4K(3840×2160) 울트라고화질(UHD)도 완전히 정착하지 않은 시장에 차세대 TV로 소개되고 있는 상황이다.

그런데 우리 눈이 이 정도 고해상도 화면을 인식할 수 있을지 의문이 생긴다. 디스플레이 기술은 인간의 눈으로 확인할 수 있는 한계를 넘었다는 얘기가 나온 지도 오래됐다. 인간의 눈으로 4K와 8K를 구별할 수 있을까. 수학 공식에 대입해 계산해 봤다.

시력 1.0의 눈은 시야각 1도를 60개로 쪼갠 점(픽셀)을 분간할 수 있다. 점과 점 사이가 그 이상 붙어 있으면 우리 뇌는 두 점을 하나로 받아들인다. 시력이 높을수록 더 좁은 간격을 구별할 수 있는데, 과학·의학적으로는 인간 한계치로 인식되는 시력 2.5의 눈으로 시야각 1도를 150등분할 수 있다.

해상도의 단위인 ppi(pixels per inch)는 길이 1인치당 픽셀 수를 나타낸다. 숫자가 높을수록 픽셀 밀도가 높다는 뜻으로, 더 정밀한 표현이 가능해진다. dpi(dots per inch)도 같은 개념이다.

눈의 해상도 한계치는 화면과의 거리에 따라 달라진다. 당연히 가까울수록 더 촘촘하고 많은 점을 구분할 수 있고, 멀수록 잘 안 보인다. 따라서 눈앞에 바짝 두고 보는 스마트폰은 높은 ppi가 필요하다. 반대로 영화관 스크린이나 전광판처럼 멀리서 보는 제품은 낮은 ppi로도 충분하다.

거리에 따라 눈이 분간할 수 있는 가장 작은 점 크기는 삼각비의 탄젠트(tan) 법칙을 이용해 구했다. 공식에 인간 시력 한계치인 150분의1도와 거리 10㎝ 대입해 나온 값(약 12㎛)으로 1인치(2.54㎝)를 나누면, 인간이 10㎝ 앞에 있는 1인치 선 안에서 구분할 수 있는 최대 픽셀 수는 약 2183개라는 결과가 나온다. 의학적으로 성인 눈의 최소 초점 거리가 10㎝이니 인간 눈이 물리적으로 도달할 수 있는 최대 한계해상도가 약 2183ppi인 셈이다. 보통의 좋은 눈(시력 1.0) 한계해상도는 약 873ppi다.

계산해 보면 1.5~3m 거리에 두고 사용하는 TV 해상도는 아무리 높아도 약 58ppi면 충분하다. 넓은 집에 대형 TV를 놓아 3m 거리에서 보게 되면 보통 사람이 29ppi 이상 볼 수 없다.

그런데 8K TV 해상도는 크기에 따라 104ppi(84인치)~137ppi(64인치)에 달한다. 뿐만 아니라 4K TV 해상도도 52ppi(84인치)~91ppi(48인치)로 거의 모든 크기의 TV가 보통 눈의 한계해상도를 훌쩍 넘어섰다. 8K가 4K 해상도의 두 배라지만 소비자들은 그 차이를 느끼기 어렵다는 결론이 나온다. 높은 해상도를 체감하기 위해선 TV 크기가 커져야 한다. 하지만 TV가 커질수록 사용자는 더 뒤로 물러나서 봐야 하기 때문에 한계해상도가 크게 높아지기 어렵다. 전자업계 관계자는 “80인치 TV의 경우 3m 떨어져서 외국 영화를 보면 자막을 보기 어렵다”고 말했다.

그럼 우리가 30㎝ 이내에서 보는 스마트폰 해상도는 몇 ppi 정도면 될까. 시력 1.0인 사람이 30㎝에서 차이를 인식할 수 있는 ppi는 약 291개이며, 초인적인 시력으로 볼 수 있는 ppi는 약 727개다. 삼성전자 ‘갤럭시노트9’, LG전자 ‘V40 씽큐’ 등 요즘 최신 프리미엄 스마트폰 화면이 550ppi 안팎이다. 보통의 좋은 눈으로 구별할 수 있는 한계치의 두 배에 육박한다.

이 밖에도 40㎝ 안팎에서 사용하는 태블릿PC 한계해상도는 약 218ppi이지만, 아이패드 4세대, 크롬북 등 프리미엄 태블릿은 픽셀 밀도가 264ppi를 넘나든다. 70㎝ 내외 거리를 두고 쓰는 노트북이나 데스크톱 PC 한계해상도는 약 134ppi다. 하지만 요즘 고성능 노트북 화면은 300ppi에 근접하고 있다.

이렇게 디스플레이가 사람 눈의 한계를 뛰어넘은 상황에서도 고화소·초고화질 경쟁은 계속되고 있다. 업계는 사람 눈이 실제로는 수학적 계산으로 나타나지 않는 미세한 차이도 잡아낼 수 있다고 설명한다. 특히 최근 프리미엄 TV 대형화 추세 때문에 고화소가 필요하다고 한다. 업계 관계자는 “40~50인치 TV를 8K로 바꾸는 것은 의미가 없지만 80인치 정도 되면 8K를 눈이 인지할 수 있다”고 설명했다.

제대로 8K가 구현되면 화소 뿐 아니라 다른 화질요소들도 큰 폭으로 상승하기 때문에 우리 눈으로 확실하게 체감할 수 있다는 의견도 있다. 포털 다음에 있는 ‘UHD 유저 포럼’ 카페 운영자 이군배 씨는 “아직 8K TV가 처음 출시되는 과도기라서 완전한 8K 영상을 표현하기 어렵다”면서 “하지만 앞으로 제품의 컬러비트(표현할 수 있는 색의 수)와 초당 프레임 수 등이 모두 향상되면 80인치 미만에서도 화질 차이를 느낄 수 있다”고 설명했다.

김민석 기자 shiho@seoul.co.kr