1. Chroma sub sampling(크로마 서브 샘플링)? 

현재 우리가 모니터나 TV에서 흔히 보는 정지화면(사진)이나 연속화면(동영상)을 보기 위해서는 4가지 기본 요소가 필요합니다. 카메라, 촬영대상, 저장매체 그리고 디스플레이 장치인데요. 촬영한 대상을 어떻게 디스플레이 장치에서 볼 수 있는지 지금부터 설명해드릴게요.

 

우선 ‘촬영’을 해야합니다. 실제 이미지를 광센서(CCD, CMOS 등)에서 빛(촬영한 이미지 정보)을 전기신호(디지털 신호)로 바꿔주는 것인데요.    

 




위의 그림에서 알 수 있듯 일반적으로 어떤 특정한 영상을 카메라로 촬영할 경우, 광학렌즈를 통해서 촬영된 이미지는 레드, 블루, 그린(이하 RGB) 3가지의 컬러필터를 통해서 디지털 이미지로 저장됩니다. 그리고 저장된 디지털 이미지를 다시 보기 위한 대부분의 디스플레이들도 RGB 3 가지의 컬러필터를 이용해 다양한 색상을 표현하고 있습니다.


TV방송은 흑백시대를 거쳐 지금의 컬러방송으로 바뀌었는데요. 과거 흑백TV와 컬러TV가 동시에 존재했던 시기에 등장한 'YCbCr' 신호에 대해 우선 설명해 드릴게요. 그 당시 TV방송국들에서는 흑백과 컬러TV가 동시에 존재했었던 이런 환경하에서 흑백TV와 컬러TV 양쪽 모두에 문제없이 방송을 보내기 위해서 흑백TV의 휘도신호(Y)와 컬러TV의 색차신호(Cb, Cr)의 2종류의 신호로 분리하는 것이 필요했었던 것입니다. 흑백TV는 검은 색과 흰색으로 영상을 표현했었기 때문에 휘도신호만 있으면 영상표현이 가능했지만, 컬러TV는 여기에 색상신호까지 포함되어야 하기 때문이죠. 그래서 휘도신호와 호환성을 가지면서 동시에 컬러정보를 전달하기 위해서 만들어진 YCbCr신호가 탄생했습니다. Y는 휘도신호를, CbCr은 컬러신호를 담당합니다여기서 C는 색채를 나타내는 영어 Chroma에서 유래한 것입니다. 

Chroma 휘도정보(또는 명도정보)의 양에 비해서 색차정보(Cb, Cr)의 비중을 줄여서 영상을 인코딩하는 방식을 크로마 서브샘플링이라고 합니다.  이것은 사람의 눈이 밝기 변화에 가장 민감하게 반응하는 간상세포의 숫자가 색상을 인식하는 원추세포의 숫자에 비해서 월등하게 많은 성질을 이용한 것입니다.


관련 내용은 [TG 65 UHD TV 색공간을 알아보자 http://trigemblog.tistory.com/162]에서 더 상세하게 확인할 수 있어요.

 




2.4:4:4란?

이러한 컬러정보를 전송할 때에는 인코딩 과정이 필요합니다. 원본비율인 경우를 4 :4 :4로 가정하며, 4 :2 :2는 처음에 나오는 Y(휘도/ 여기서는 가장 앞의 숫자 “4”)에 대한 각 색의 비율이 50%인 것을 말합니다. 4:2:2이란 모든 화소는 휘도신호를 포함하고 있지만, 색차신호CbCr은 2화소당 1개의 휘도신호밖에 포함되어 않다는 뜻인데요. 예를 들어 어떤 영상의 경우에 샘플링 주파수가 74.25Mhz라고 하면, 휘도신호Y는그대로 74.25Mh로 샘플링이 되지만, 색차신호인 CbCr는 휘도신호의 절반인 32.155Mhz로 샘플링되어 지는 것을 의미합니다.



3.TG 70 UHD TV에서의 4:4:4지원여부 

그러면 TG 70 UHD TV가 지원하는 Chroma sampling에 대해서 알아보시기로 합니다.

4K UHD해상도에서 60Hz일 때 Chroma sampling 기준으로 4:4:4를 지원합니다.  

그래서 이것을 확인하기 위해서 아래와 같이 몇 가지 사진을 가지고 직접 확인해보도록 할게요.

[그림-1]에서 가장 왼쪽에 있는 입력사진을 동일한 PC에서 TG 70 UHD TV에서 70형 UHD TV로 출력한 뒤에 비교 촬영한 사진입니다.





[그림-1] 동일 입력 조건에서의 4:4:4 비교 사진 1번

  

가장 왼쪽의 “입력사진”을 보시면 Black/Red/Blue/Green의 색상과 상단&하단의 선을 한 픽셀 어긋하게 2개의 선으로 구성하여 TV에 나타나는 색상을 확인 할 경우 TG 70UHD는 입력사진처럼 Black/Red/Blue/Green의 색상과 한 픽셀씩 어긋나게 보이는 것처럼 똑같이 정상출력이 되는 것을 눈으로 확인할 수가 있습니다.





[그림-2] 동일 입력사진 조건하에서의 4:4:4 비교사진 2번

 

[그림-2]의 경우도 가장 왼쪽에 있는 표를 기준으로 해서 각각 촬영한 것을 비교한 것입니다.

이 경우 TG 70UHD TV는 왼쪽 입력사진과 같이 모두 정상적으로 출력이 되었습니다


이와 같이 TG 70 UHD TV는 4K UHD 해상도에서 60Hz조건에서 4:4:4를 지원한다는 것을 위에서 보신 바와 같이 아실 수가 있었습니다.  



왜 4:4:4가 필요한가?


그러면 왜 여기서 YCbCr의 4:4:4 크로마 서브샘플링이 중요한 지, 이야기해드릴게요. 일반적인 TV사용에서는 4:2:2로도 충분한 화질을 경험할 수 있습니다. 아직까지 우리가 TV에서 보는 대부분의 영상물들은 아직 4:2:0로 만들어지기 때문입니다. 





앞으로 나오는 동영상들이 4:4:4 크로마 컬러 샘플링을 적용해서 나올 예정인 만큼, Display에서 4:4:4를 지원하지 않고 4:2:2이나 4:2:0만을 지원한다면 원본영상에서 색차정보가 일부 누락되기 때문에 정확한 색상으로 동영상이나 PC사용을 하기 위하기 어려울 뿐만 아니라, 텍스트가 번지거나 화질이 감소하는 현상이 나타날 수 있습니다.



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Posted by TG가이드