갤럭시 S4의 디스플레이 Mobility Availity

2013.03.16 00:42 andu Edit

펜타일

이번 갤럭시 S4의 디스플레이는 고민할 것도 없이 펜타일입니다.

공개 전부터 디스플레이 접사사진이 나왔습니다.

Clien: 삼성 갤럭시 S IV 출시 전 리뷰 기사 올라와, 새로운 서브 픽셀 배열 확인
http://clien.net/cs2/bbs/board.php?bo_table=news&wr_id=1589555


서브픽셀 비교

Diagonal Pentile

위 이미지 아래의 갤럭시 S4 픽셀 구성을 보면 녹색은 바둑판식으로 배열되어 있는데,
빨강과 파랑 서브픽셀은 대각선으로 배열되어 있는 것을 알 수 있습니다.
이 점만 보면 기존 AMOLED 펜타일과 다를게 없습니다만,
처음 볼때 이거 펜타일인가? 싶을 정도로 느낌이 뭔가 다르다는 것을 느꼈을 겁니다.

이번 디스플레이에서 주목할 점이 있는데, 바로 기존과 좀 다른 서브픽셀 구성입니다.

위의 두 서브픽셀 구성과 달리 픽셀 단위를 구분하기 어렵습니다.
기존 디스플레이를 보면 한 묶음(픽셀존)이 어떤지 보면 구분이 되는데,
갤럭시 S4의 디스플레이에선 뚜렷히 구분되는 픽셀간의 공간이 없습니다.
이는 마치 완전히 새로운 픽셀 배치를 보는 듯 하게 만들죠.

하지만 그건 함정입니다.
잘 보면 기존 RGBG 펜타일의 배치와 별 다르지 않다는 것을 알 수 있습니다.

다만 완전히 다른 배치처럼 보이게 하는 요인이 있는데,
바로 픽셀피치가 서브픽셀마다 상하좌우로 존재한다는 점 입니다.
이런 배치는 어떻게 보면 CRT의 배치와도 비슷하게 보이지만, 엄연히 다릅니다.
CRT의 경우는 서브픽셀간 거리를 최소한으로 하기 위해 사용된 배치이지만,
이 Diagonal Pentile 배치는 그 반대라고 할 수 있습니다.

특이한 Pixel Zone

위의 각 기종별 사진마다 왼쪽 아래에 작게 픽셀을 잘라놓은 것을 보면
위의 두 디스플레이와 달리 아래쪽은 뭔가 미묘하게 잘린 것이라 말할 수 있는데,


표현비교

위의 사진들을 얼핏 보면 1:1 픽셀 매칭이 안되는 것 같지만
사진을 확대해서 잘 보면 픽셀 단위로 묶여서 작동하는 것을 알 수 있습니다.

필자는 위의 이미지의 글자의 픽셀 구성을 조사한 결과
이번 Diagonal Pentile의 서브 픽셀 구성이 다음과 같음을 확인했습니다.


서브픽셀 구성

이번 펜타일 디스플레이는 구성은 제가 Diagonal Pentile(이하 사선 펜타일) 이라고 이름붙였는데,
위 이미지를 보시다 시피 서브픽셀 배치가 사선이기 때문입니다.

서브픽셀의 배치나 위치만 보면 RGBG 펜타일에 해당합니다만,
한 픽셀 영역에서의 서프빅셀 비율이 확연하게 다릅니다.

먼저 RGBG 순서의 배열이 일렬이 아닌 지그재그 형태로 이루어져 있으며,
특히 기존 RGBG 펜타일이 RGB 스트라이프에서 두 서브 픽셀을 합친 형태의
서브픽셀 분배를 가져, 픽셀당 서브픽셀 비율이 2:1인 반면,
사선 펜타일은 픽셀당 각 2개의 서브 픽셀이 픽셀 존의 1/4씩만 차지하고 있는데,

이런 구성은 기존 펜타일 구성들이 2개 픽셀을 합치면
색상당 서브픽셀 공간 비율이 일치하는 반면,
이번 사선 펜타일의 경우는 2개 픽셀을 합치면
녹색 픽셀이 2배의 면적을 차지한다는 점 입니다.

이는 서브픽셀당 면적 총량이 일치하지 않음으로써
출력 색상 불균형을 초래하는데, 이를 커버하기 위해서는
빨강/파랑 서브픽셀의 밝기를 녹색의 2배로 올려야 합니다.
하지만 아무리 기술이 향상돼도
한 세대에서 LED 밝기를 올리는 데는 한계가 있죠.

그렇다면 2배를 채우지 못하는 만큼
녹색 서브픽셀의 밝기를 내리는 수 밖에 없습니다.
이를 이번 갤럭시 S4 디스플레이가 어둡다는 평의
원인 중 하나일 것으로 추측하고 있습니다.

아, 그리고 위 서브픽셀 구성 이미지에서는 RGBG 순서로 표시하였지만
그 위 기기별 픽셀 표현 비교 이미지에서 확인한 순서는 GBGR 이었습니다.
이는 저번 갤럭시 노트2 때와 같은 상황인데,
이번에도 역시 디스플레이를 뒤집어 조립하는 듯 합니다.
서브픽셀의 시작은 빨강색이 먼저니까요.

지금 보니 삼성은 전통적으로 펜타일 디스플레이를 뒤집어서 쓰거나
녹색을 왼쪽으로 두는 듯 합니다. 옴니아2를 보니 마찬가지네요.
녹색이 모든 픽셀마다 하나씩 있기 때문에 일부러 기준점으로 쓰는 듯 보입니다.
그러니까 적어도 픽셀의 왼쪽은 빤듯하게 보이고 싶어 한다는 얘기.

서브픽셀이 마름모 꼴이다?

이번 디스플레이에 대해서 인터넷에 검색을 해 보니
마름모꼴로 4개 서브픽셀이 1픽셀이다 이런 소리들을 하던데, 어림 없는 소립니다.
삼성이 고ppi FHD를 적용하기 위해서 필요했던게 픽셀(서브픽셀)의 최소화인데,
서브픽셀을 4개로 늘이면 어쩌나요. 그것도 흰색을 추가한 것도 아니고 녹색을.
차라리 수명이 짧다는 파랑색이 추가된거면 이해하겠지만, 그것도 아니고.

CRT와 비슷한 느낌의 서브픽셀 배치인건 맞지만,
CRT와 LCD 이후의 픽셀단위 디스플레이를 그대로 두고 비교하는건 곤란합니다.
이전에 '펜타일 디스플레이의 진실'에서 언급했듯이
픽셀 하나에 모든 색이 서브픽셀을 넣으려고 픽셀존을 막 설정했다간
오히려 가독성을 심각하게 떨어트리는 원인이 됩니다.

CRT도 마찬가지입니다. CRT의 서브픽셀기준 ppi가 어떻게 될까요?
최소한 출력 해상도의 4배 이상입니다.
뒤집어 말하면 픽셀 하나가 RGB를 하나씩 포함하는 3개 이상.
대략 4~8개의 서브픽셀을 포함하고 있었을 것 입니다.

필자가 19인치 CRT로 2048x1536 해상도를 썼었는데,
당시 19인치의 권장 최대 해상도는 1600x1200이었습니다.
따라서 당연히 픽셀 누락이 발생했습니다.
당시 CRT에서 1개 픽셀이 4개 이상의 서브픽셀을 쓰게 됐던 이유는
방식이 레이저를 화면에 쬐는 형태였기 때문입니다.

그래서 해상도가 바뀔 때 마다 1픽셀당 서브픽셀 수가 바뀌었죠.
대부분 물리 ppi에 비해서 현격히 낮은 해상도를 사용하고 있었으므로
필자처럼 극한의 해상도를 사용하는게 아니면
픽셀이 뭉개지는 일은 일어날 리 없었죠.

그럼 다시 LCD 및 OLED로 돌아와 봅시다.
LCD부터는 픽셀당 서브픽셀이 가변이 아니라 1:1매칭이 되는 형식이었습니다.
CRT같이 대충 분사해서 표시하는 방식도 아니니
1픽셀에 색상별 1개 이상의 서브픽셀을 할당할 필요가 없지요.
일부러 할당하더라도 아무 이익도 없을 뿐더러 낭비만 발생합니다.

그러다 보니 초기의 LCD 모니터는 픽셀을 1:1로만 보여줘서
물리 화소 수보다 낮은 해상도로 화면이 출력될 때는
필요한 화소 수 만큼만 사용해서 보여줬었죠.
쉽게 말하면 FHD 해상도의 LCD일 때, 1024x768 해상도로 설정하면
화면 가온데에 1024x768 픽셀 만큼만 나오는거죠.
그런 문제점 때문에 언제부턴가 모니터 쪽에서
화면을 확대처리해서 전체화면으로 쏴 주는 기능을 도입하기 시작했죠.
물론 처리 방식에 따라 다르지만 그닥 깔끔하게는 안나옵니다.
화면 비율 처리도 수동조작해야해서 늘어진 화면을 보게되는 문제도 있고..

이런 점은 결국 OLED도 마찬가지인데,
삼성이 AMOLED에 고밀도를 적용하면서 서브픽셀을 3개 이상 사용할 여유는 없습니다.
갤럭시 S3가 펜타일로 나온 것이나, ppi가 조금 더 낮은 갤럭시 노트 2도
스프라이프를 쓰지 않고 기존 RGBG 펜타일과 유사한 느낌으로 배치한 것이 그렇죠.
이번 AMOLED에 고ppi를 적용 못해서 LCD로 나오는 것 아니냐는 말도 있었는데
삼성이 무슨 패기로 4개 서브픽셀 또는 불분명한 픽셀 존을 사용한다고 생각하는 것인지 모르겠네요.

삼성이 지금까지 화면 크기를 계속 늘려온 것도
AMOLED에 고해상도를 제공하기 위해 ppi를 낮추기 위한 목적을 포함하고 있는데,
이번 441ppi 제품에 서브픽셀을 3개 이상 사용한다는 것은 어불성설입니다.
유일하게 3년 연속으로 같은 해상도를 사용했을 때가 옴니아2-갤럭시S-갤럭시S2때 였는데,
갤럭시 S2에 와서야 겨우 RGB 스트라이프를 적용했습니다. 물론 화면은 계속 커졌죠.
역시 갤럭시S2 HD가 4.65인치로 나오고 갤럭시 S3에서 4.8인치로 커졌음에도 펜타일이었고,
갤럭시 노트2의 5.5인치에서도 RGB 스트라이프를 적용하지 못했는데,
5인치에 FHD를 적용하는데 펜타일을 벗어날 수 있다는 것 자체가 말이 안되죠.

다만 펜타일이니 아니니 보다 해상도가 깡패기 때문에 커버되는 겁니다.
근데 그걸 1개 픽셀이 마름모 꼴이라며 펜타일이 아니라는 소리는 그냥 한숨만 나옵니다.

서브픽셀 공백

자, 그 외의 사항을 꼽자면 바로 픽셀피치인데요,
기존 디스플레이와는 다르게 픽셀피치(픽셀간 거리)가 픽셀 존 밖에 있는것이 아닌,
안쪽에 그것도 1/2이나 차지하고 있습니다.
기존 픽셀당 픽셀피치를 전부 모으면 픽셀존의 1/4쯤 차지한다고 치고
LED가 같은 밝기라면 최종적으로 보이는 밝기가
최소한 1/3은 더 떨어진다는 얘깁니다.

삼성은 왜 이런 단점투성이인 방법을 도입했을까....

일단 기술적인 면에서 비교대상인 LCD의 경우,
기술이 거의 한계에 다다를 정도로 많이 발전된 것이기 때문에
여러가지 진보된 방법들이 구현되어 있는데,
그 중 하나가 고밀도 픽셀 지원을 위해서 회로 접점부를
LCD 표면부의 밑에 구성하는 것 입니다.

반면, LED의 경우 다이오드라는 특성 때문인지
접점을 표먼 밑으로 향하는 방법을 적용하지 못한게 아닐까 추측됩니다.
LED와 회로간의 접점이 평면상에 위치한다면
화면 영역에서 발광이 안되는 접점부도 같이 포함되어야 하는 것이고,
기존 픽셀밀도의 화면에서는 서브픽셀 밖의 픽셀피치 영역이
그 역할을 했을 것 입니다.

만약 이번 갤럭시 S4의 디스플레이처럼 고밀도를 적용해야 한다면?
LCD의 경우 고밀도 구현시 픽셀피치를 극한으로 줄일 수 있었지만,
LED의 경우에는 비 발광 영역을 줄이는데 한계가 있었던 것이고,
그에 따라 픽셀존의 반을 접점 면적에 투자해야 했을 것으로 봅니다.

결국 그 결과가 사선 펜타일로 나타난 것이죠.

어두워서 잘못했네

이렇게 이번 갤럭시 S4의 화면이 어두울 수 밖에 없는 점을 알아봤는데,
이러한 요인으로 인한 사용상 영향은 어떨까요?

일단 장점만 보자면 어두운 검정색을 들 수 있습니다.


흑색 표현

이렇게 검정색이 어둡게 되면, 어두운 곳에서 검은 화면을 볼 때
뿌연 느낌의 화면을 보지 않아도 되게 됩니다.
또한 밝기 표현 범위가 넓어져 더 섬세한 밝기 표현이 가능해 지지만,
갤럭시 S4의 경우 최대밝기 다운으로 Trade off 하였으므로 패스.

단점으로서도 최대밝기가 어두워진 것으로 인해
햇빛 밑에서 화면 보기가 '더' 어려워 집니다.
게다가 검은색이 어두운 것은 햇빛 앞에서는
조금 밝은 검정색까지 그냥 검게 보이기 때문에
미묘하게 작은 밝기로 출력되는 부분은 인식이 불가하게 되죠.

그 외 장점?

삼성이 AMOLED로 5인치 FHD 화면을 적용 할 수 있게 되었습니다.

이제 레티나도 이긴다?

아이폰의 레티나가 326ppi이고 갤럭시 S4가 441ppi이니
'이젠 아이폰보다 더 좋다'라고 생각하는 사람도 많을걸로 압니다.
하지만 정말 그럴까요?

LCD처럼 1:1 픽셀 매칭되는 디스플레이부터는 클리어타입이라는 기술이 적용됩니다.
픽셀이 칼로 자른 듯 네모낳기 때문에, 곡면 표현이 많은 폰트를 출력하게 되면
계단현상이 생기게 되는데, 이에 서브픽셀 배치를 활용하여
폰트의 출력 해상도를 높히는게 클리어타입입니다.

한 픽셀이라도 각 서브픽셀의 위치가 다르기 때문에
RGB 스트라이프만 해도 같은 줄에서 R과 B를 서브픽셀길이 방향의 한 선에 출력해보면
마치 같은 픽셀 라인이 아닌 것 처럼 보이게 됩니다.
이런 특성을 이용해 검정 배경에 흰 글자를 예로 들면,
픽셀 내에서 왼쪽 편에 글자의 경계면이 세로로 지나는 부분은
해당 픽셀에 검정색을 출력하지 않고 빨강색을 출력함으로써
글자의 해상도가 결과적으로 3배 높아지게 되죠.

특히 흰 색은 처음부터 흰색으로 출력되는게 아니라
RGB 색상이 모두 빛을 내는 것이 결과적으로 흰색으로 인식되는 것이기에,
옆 픽셀이라도 연이은 픽셀의 서브픽셀이 추가로 빛을 내도
하나의 개체처럼 인식되게 됩니다.

하지만 ppi가 낮은 화면에서는 상대적으로 눈이 띄죠.
특히 PC용 모니터같이 밀도가 낮은 모니터는
서브픽셀과 서브픽셀의 간격보다, 픽셀과 픽셀의 간격이 더 넓기때문에
더더욱 눈에 띄게 됩니다.
그래서 제가 클리어타입을 몰랐을 땐, 왜 글자 경계면이
빨갛고 파랗게 빛나나 하는 생각을 가졌을 정도니....

하여튼 픽셀 단위인 이미지로 표시되는 것이 아닌
벡터 데이터인 폰트가 화면에 출력되며,
그런 글자들을 읽는 일이 매우 많은 이상,
클리어타입의 영향은 절대적입니다.

지금까지 언급한 바와 같이 폰트 출력시에는
클리어타입에 의해 서브픽셀 단위로 화면에 출력하게 됩니다.
따라서 이 경우 인치당 픽셀 수인 ppi보다는
서브픽셀당 픽셀 수인 sppi가 화면의 선명도 기준이라 할 수 있습니다.

sppi는 ppi x 픽셀당 서브픽셀 수 이므로,
441ppi인 갤럭시 S4는 441 * 2 = 882sppi,
326ppi인 레티나 아이폰은 326 * 3 = 978sppi 가 됩니다.

클리어 타입의 영향을 받지 않는 이미지 및 영상 출력 면에서도
펜타일의 표현이 그리 좋지 않음을 감안하면,
sppi에서 밀리는 갤럭시 S4는 선명도 전반에서
여전히 레티나 아이폰을 넘지 못한다고 할 수 있겠습니다.

물론 다른 400대 ppi의 RGB 디스플레이와 비교하면 답이 안나오죠.
따라서 갤럭시 S4의 디스플레이의 의의는 AMOLED를 선호하면서도
5인치에 FHD를 원하던 사람을 충족시켜준다는데 있는겁니다.
뭐, AMOLED가 싫은 사람은 갤럭시 노트 3가 LCD라는 루머도 있으니
갤럭시 노트 3를 기다리는 것도 괜찮겠지요.


RGB Stripe가 아닌 AMOLED 디스플레이는 색상별로 질감 표현이 제각각이기 때문에 대략 좋지 않습니다.

xda-developers: Show Your Samsung S4 Screen
http://forum.xda-developers.com/showthread.php?p=39258301#post39258301

뭐, 이 말에 폭 기준으로 글자수를 맞춰 화면을 확대하고 '갤럭시 S4 쪽이 더 선명하다'
또는, 거기에 '화면이 더 커서 그만큼 더 멀리 두고 보면 동급 또는 그 이상의 선명도다'
이런 생각을 하는 사람도 있을 듯 싶은데,

태블릿처럼 인치 그룹의 갭이 큰 제품이면 몰라도
3~5인치 전후의 스마트폰들은 같은 폭에서 같은 글자 수 기준이 아니라
실제 같은 글자 크기 기준으로 맞추고
선명도는 조금 덜해도 이쪽은 화면이 넓어서
더 많은 글자를 한 줄에 볼 수 있다고 하는게 맞지요.

그렇지 않으면..레티나 아이패드 나올 때의 애플의 말처럼
'화면이 더 커져서 그만큼 더 멀리 두고 보므로
아이폰보다 ppi가 낮아도 레티나다'라는 논리를 답습하게 되ㄴ....

물론 애플의 논리가 틀렸다는 얘기가 아니고,
삼성 지지자들이 그런 애플의 논리를 많이 평가절하한 바가 있으므로,
'너네는 논리까지 카피캣이냐' 따위의 말을 들을 수도....

Diamond Pentile?

이 위의 사진을 보다 보면 거기 써 있는 글자대로
픽셀존이 다이아몬드 아닌가 하는 생각이 들게 되는데,
이는 루머때부터 서브픽셀이 다이아몬드 배치라는 얘기가 있었으니
더욱 그럴 듯 합니다.

하지만 저는 위에서 언급했듯, 삼성이 AMOLED에서 441ppi의 고밀도를 구현하는데,
서브픽셀을 4개나 쓸 여유는 없다는 점을 근거로 들었습니다.
근데 만약 진짜 다이아몬드의 4개 서브픽셀 모델이라고 치면 상황은 더 심각해 집니다.

펜타일의 구분에는 한 가지만 있는 것이 아닙니다.
먼저 펜타일 AMOLED나 RGBW 펜타일의 LCD처럼
부족한 수의 픽셀로 색 집합 단위가 2개 픽셀로 묶인 상황에서
균일하게 색상을 배치하기 위해, 다른 서브픽셀 묶음의 픽셀을
1픽셀씩 교차배치해서 이루어지는 펜타일과

알 수 없는 이유로 픽셀이 라인마다 픽셀 반 길이만큼 물려서 배치된,
마치 벽돌을 쌓은 듯 한 형태의 픽셀존을 가지는 펜타일이 있습니다.
그에 해당하는게 이전 포스트 '펜타일 디스플레리의 진실'의
첫 이미지인 FujiFilm F100fd의 화면이라고 할 수 있습니다.

전자의 경우는 픽셀 구성원이 하나 부족하더라도
픽셀 개념은 명확히 있습니다.
반면 후자의 경우 픽셀이 라인마다 반씩 틀어져 있기 때문에
그 참상은 이루 말할 수 없는데,
한번 '펜타일 디스플레이의 진실' 포스트의 첫번째 사진에서
글자가 어떻게 표현되고 있는지를 보세요.

그것도 아니라면 더욱 막장인데,
CRT처럼 명확한 픽셀 구분을 포기한 경우입니다.
이 경우 낮은 해상도의 디스플레이에
압축 해상도로 고해상도 모드를 돌리는 것과 다를 바 없지요.

차라리 그냥 다이아몬드 형태가 아니길 빕니다.

근데 그냥 아니라고 하기엔 위의 사진에서
맨 아래 왼쪽의 사진의 흰 색 부분의 도트피치가 너무 눈에 밟힙니다.
근데 또 웃긴건, 그 위의 사진의 흰색 출력 부분은
다이아몬드 모양이 세로가 아니라 가로가 됐다는 것이죠.
노란색도 ^ 모양으로 배치된 것처럼 보입니다.
거기에 또, 왼쪽 아래 사진의 노랑색을 보면 균등하게 X자로 보입니다.

그래서 좀 더 명확한 서브픽셀 구별이 가능한 사진을 참고하자면

BestBoyZ: Galaxy S4: Nahaufnahmen des 1080p Full HD Super AMOLED-Displays
http://bestboyz.de/galaxy-s4-nahaufnahmen-des-1080p-full-hd-super-amoled-displays/

SeeKo: 갤4 더더욱 확대샷.jpg
http://www.cdpkorea.com/zboard4/zboard.php?id=freeboard&no=530065

또 이렇습니다. 이렇게 보면 또 너무 균일하죠.
차라리 저 위 사진이 렌즈 확대 비율이 애매해서
센서의 화소에 동조가 발생한 것이라고 생각하는게
그럴 듯 해 보일 정도입니다.

그래서 좀 더 생각을 해 보자면,
저렇게 뚜렷한(다이아몬드 형태처럼 보이게 만드는)
픽셀피치가 나타면서 위치마다 제각각인 이유는

삼성의 441ppi AMOLED 공정이 아직 안정되지 않아서
서브픽셀의 배열이 같은 화면에서도 구간마다
픽셀피치에 차이가 발생한다는 가정도 생각해 볼 수 있겠습니다.

결국 어느쪽이든 좋은 사항은 아닌 것 같군요..

여튼 아직도 의문을 품은 디스플레이라 할 수 있겠네요.

어떤 면에선 저렇게 나올거면 녹색 서브픽셀 하나를 흰색으로 대체하고
배열을 45도 돌려서 RGBW Sqare로 만들지 그랬나 싶습니다.
물론 그랬다간 해상도가 960x540의 qHD가 됐겠지만.....

그래도

이전에 '펜타일 디스플레이의 진실' 포스트에서 마지막으로 언급한 바와 같이
400ppi를 넘으면 펜타일도 별로 상관 없을 것이라고 한 말 그대로
441ppi인 갤럭시 S4의 디스플레이가 펜타일이라는 것에 대해서는 딱히 우려할 필요가 없습니다.
RGBW Sqare의 qHD와 Diagonal Pentile의 FHD를 놓고 봐도 후자가 더 유리하니 말이죠.

물론 필자의 눈에는 여전히 펜타일 배치가 눈에 띌 듯.

그래 이번엔 600ppi 가보자!!

(?)

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