다이나믹 레인지
Dynamic Range
자연음에서는 음원의 최소 음량과 최대 음량의 비(배율)를 가리키지만, 앰프의 음향 시스템에서는 남아 있는 잡음 레벨(잡음 레벨 이하의 신호는 잡음에 묻혀버린다)과 최대 출력의 레벨 비를 나타낸다. 양쪽 모두 그 비율을 데시벨(dB)로 표시하는데, 숫자가 클수록 음량의 차이는 크다. 오케스트라의 다이나믹 레인지는 80dB 이상이며, 이는 음량의 차이가 만 배 이상인 것을 나타낸다. 우리가 사용하고 있는 기기의 다이나믹 레인지는 레코더에서 60dB, 테이프에서는 70dB, CD 같은 디지털 기기에서는 신호 처리 기술이 적용되어 약 120dB, 앰프와 같은 전자 회로에서는 90dB 정도이다. 참고로 사람의 귀는 130dB이다.
이처럼 사람의 귀가 인지할 수 있는 다이나믹 레인지는 130dB이나, 1990년대를 기점으로 음역 전쟁이 시작되었다.
1990년 이전에 마스터링된 음원과 1990년 이후에 마스터링된 음원을 비교하면 컴프레서로 꽉꽉 채운 6dB 내외의 매우 협소한 다이나믹 레인지를 가지는데, 이는 단순히 ”음량이 크다” = ”소리가 좋다”라고 느끼는 수요층을 위해 무작정 음량을 올려서 내기에 음의 작고 큼 차이를 느끼기 힘들게 되었다.
그 외에 컴프레셔로도 완벽히 채우는데 실패하여 클리핑이 발생하는 등 문제가 발생하기도 한다. 또한 어설프게 컴프레싱을 걸어버리다가 고음은 다 날라가고 중저음만 남게되어 소리가 지나치게 붕붕거리고 질감이 많이 죽어버린 소리가 나오기도 한다.
표현할 수 있는 가장 어두운 정도와 가장 밝은 정도의 차이, 즉 명암비를 말한다.[1] EV 스톱(EV Stop(s), 줄여서 '스톱'이라고 부른다. 정식 명칭은 Exposure Value Stop(s)이다.)이라는 로그 수치 또는 cd/m²[2]라는 선형 수치로 표현할 수 있다. 8비트 및 10비트 SDR 영상의 경우 0~100 cd/m²(약 6.6439 스톱)까지의 DR을 가지고, 10비트 HDR10 규격의 HDR 영상의 경우 0~1000 cd/m²(약 9.9658 스톱)의 폭넓은 DR을 가지며, 12비트 돌비 비전 HDR 영상의 경우 디지털 시네마 카메라로 촬영한 RAW 원본[3]에 가까운 0~10000 cd/m²(약 13.2877 스톱)의 DR을 가진다.(1 cd/m² = 1 nits)
그러나 현실적으로 모바일 기기 쪽은 싸구려 액정들이 많이 탑재되어 있어서 6스톱도 안 되는 다이나믹 레인지를 갖고 있고 TV 쪽은 이제서야 HDR10에 대응하는 기기들이 나오고 있다. 돌비 비전은 가정용에는 채택된 기기가 거의 없을 정도로 보급률이 낮다. 하지만 현재 돌비 비전은 색 심도, 장면별 메타데이터 적용, 최대 다이나믹 레인지 등등 스펙 부분에선 가장 우월한 HDR 규격이다.[4] 다만 지금의 영상 기기나 디스플레이 기술로는 돌비 비전을 감당하기 어려운 한계가 있기 때문에, 방송용 및 가정용으로는 돌비 비전 대신 HDR10이 판정승을 거둔 것 뿐이다. 삼성전자의 퀀텀닷 디스플레이로도 HDR10 규격의 최대 밝기인 1000 cd/m²를 겨우 달성하는 정도이며, 그마저도 생산단가가 비싸서 상용화된 TV 및 모니터가 매우 고가이고 보급화가 아직 널리 이루어지지 않았다. 대신 돌비 비전은 할리우드의 영화 배급사와 극장 체인을 중심으로 서비스를 넓혀 가고 있다.
동영상이나 게임 분야에서는 HDR10 포맷을 중심으로 HDR이 확산되고 있는 추세이다. 플레이스테이션 4 프로, 엑스박스 원 S, 엑스박스 원 X, 크롬캐스트 울트라는 HDR10을 지원하고 유튜브, 넷플릭스 등에서도 HDR10과 HLG를 지원한다. 4K 해상도의 영화를 배급하는 UHD 블루레이에서는 10비트 SDR 영상과 HDR10 영상을 담을 수 있다.
Windows 10 버전 1703(크리에이터 업데이트, 레드스톤 2 빌드)부터 셰이더 모델 6.0이 기본 적용[5]되고 HDR 밝기 영역에 대한 HDMI 출력을 지원함으로써 게임과 영상에서 HDR 출력을 지원한다. 이 때를 기점으로 게임 개발사들이 HDR 밝기로 렌더링하고 SDR 변환을 거쳐서 SDR 밝기로 화면을 출력하던 톤매핑을 버리고 진짜 HDR 출력을 지원하는 게임들을 출시할 것으로 예상된다. 콘솔 쪽에서는 이미 2016년 플레이스테이션 4 프로와 엑스박스 원 S 출시 이후로 HDR10 규격을 중심으로 HDR 출력을 지원하는 게임들을 출시하거나 기존 타이틀에서 HDR에 대응하는 업데이트를 내놓았다. PC 쪽에서는 2016년 NVIDIA 지포스 10 시리즈, AMD 라데온 400 시리즈 등 그래픽 카드(정확히 GPU) 단계에서만 HDR 출력을 지원했지, OS 단계에서는 Windows 10을 기준으로 2017년 버전 1703(크리에이터 업데이트)이 나올 때까지 HDR 출력을 지원하지 못했기 때문이다.
1. 음향
자연음에서는 음원의 최소 음량과 최대 음량의 비(배율)를 가리키지만, 앰프의 음향 시스템에서는 남아 있는 잡음 레벨(잡음 레벨 이하의 신호는 잡음에 묻혀버린다)과 최대 출력의 레벨 비를 나타낸다. 양쪽 모두 그 비율을 데시벨(dB)로 표시하는데, 숫자가 클수록 음량의 차이는 크다. 오케스트라의 다이나믹 레인지는 80dB 이상이며, 이는 음량의 차이가 만 배 이상인 것을 나타낸다. 우리가 사용하고 있는 기기의 다이나믹 레인지는 레코더에서 60dB, 테이프에서는 70dB, CD 같은 디지털 기기에서는 신호 처리 기술이 적용되어 약 120dB, 앰프와 같은 전자 회로에서는 90dB 정도이다. 참고로 사람의 귀는 130dB이다.
1.1. Loudness war
이처럼 사람의 귀가 인지할 수 있는 다이나믹 레인지는 130dB이나, 1990년대를 기점으로 음역 전쟁이 시작되었다.
1990년 이전에 마스터링된 음원과 1990년 이후에 마스터링된 음원을 비교하면 컴프레서로 꽉꽉 채운 6dB 내외의 매우 협소한 다이나믹 레인지를 가지는데, 이는 단순히 ”음량이 크다” = ”소리가 좋다”라고 느끼는 수요층을 위해 무작정 음량을 올려서 내기에 음의 작고 큼 차이를 느끼기 힘들게 되었다.
그 외에 컴프레셔로도 완벽히 채우는데 실패하여 클리핑이 발생하는 등 문제가 발생하기도 한다. 또한 어설프게 컴프레싱을 걸어버리다가 고음은 다 날라가고 중저음만 남게되어 소리가 지나치게 붕붕거리고 질감이 많이 죽어버린 소리가 나오기도 한다.
2. 영상
표현할 수 있는 가장 어두운 정도와 가장 밝은 정도의 차이, 즉 명암비를 말한다.[1] EV 스톱(EV Stop(s), 줄여서 '스톱'이라고 부른다. 정식 명칭은 Exposure Value Stop(s)이다.)이라는 로그 수치 또는 cd/m²[2]라는 선형 수치로 표현할 수 있다. 8비트 및 10비트 SDR 영상의 경우 0~100 cd/m²(약 6.6439 스톱)까지의 DR을 가지고, 10비트 HDR10 규격의 HDR 영상의 경우 0~1000 cd/m²(약 9.9658 스톱)의 폭넓은 DR을 가지며, 12비트 돌비 비전 HDR 영상의 경우 디지털 시네마 카메라로 촬영한 RAW 원본[3]에 가까운 0~10000 cd/m²(약 13.2877 스톱)의 DR을 가진다.(1 cd/m² = 1 nits)
그러나 현실적으로 모바일 기기 쪽은 싸구려 액정들이 많이 탑재되어 있어서 6스톱도 안 되는 다이나믹 레인지를 갖고 있고 TV 쪽은 이제서야 HDR10에 대응하는 기기들이 나오고 있다. 돌비 비전은 가정용에는 채택된 기기가 거의 없을 정도로 보급률이 낮다. 하지만 현재 돌비 비전은 색 심도, 장면별 메타데이터 적용, 최대 다이나믹 레인지 등등 스펙 부분에선 가장 우월한 HDR 규격이다.[4] 다만 지금의 영상 기기나 디스플레이 기술로는 돌비 비전을 감당하기 어려운 한계가 있기 때문에, 방송용 및 가정용으로는 돌비 비전 대신 HDR10이 판정승을 거둔 것 뿐이다. 삼성전자의 퀀텀닷 디스플레이로도 HDR10 규격의 최대 밝기인 1000 cd/m²를 겨우 달성하는 정도이며, 그마저도 생산단가가 비싸서 상용화된 TV 및 모니터가 매우 고가이고 보급화가 아직 널리 이루어지지 않았다. 대신 돌비 비전은 할리우드의 영화 배급사와 극장 체인을 중심으로 서비스를 넓혀 가고 있다.
동영상이나 게임 분야에서는 HDR10 포맷을 중심으로 HDR이 확산되고 있는 추세이다. 플레이스테이션 4 프로, 엑스박스 원 S, 엑스박스 원 X, 크롬캐스트 울트라는 HDR10을 지원하고 유튜브, 넷플릭스 등에서도 HDR10과 HLG를 지원한다. 4K 해상도의 영화를 배급하는 UHD 블루레이에서는 10비트 SDR 영상과 HDR10 영상을 담을 수 있다.
Windows 10 버전 1703(크리에이터 업데이트, 레드스톤 2 빌드)부터 셰이더 모델 6.0이 기본 적용[5]되고 HDR 밝기 영역에 대한 HDMI 출력을 지원함으로써 게임과 영상에서 HDR 출력을 지원한다. 이 때를 기점으로 게임 개발사들이 HDR 밝기로 렌더링하고 SDR 변환을 거쳐서 SDR 밝기로 화면을 출력하던 톤매핑을 버리고 진짜 HDR 출력을 지원하는 게임들을 출시할 것으로 예상된다. 콘솔 쪽에서는 이미 2016년 플레이스테이션 4 프로와 엑스박스 원 S 출시 이후로 HDR10 규격을 중심으로 HDR 출력을 지원하는 게임들을 출시하거나 기존 타이틀에서 HDR에 대응하는 업데이트를 내놓았다. PC 쪽에서는 2016년 NVIDIA 지포스 10 시리즈, AMD 라데온 400 시리즈 등 그래픽 카드(정확히 GPU) 단계에서만 HDR 출력을 지원했지, OS 단계에서는 Windows 10을 기준으로 2017년 버전 1703(크리에이터 업데이트)이 나올 때까지 HDR 출력을 지원하지 못했기 때문이다.
2.1. 관련 문서
[1] 관용도, 정확하게는 노출 관용도와 착각하는 경우가 많은데, 관용도는 후보정으로 노출을 변경 했을 때 이미지가 깨지지 않는 지를 나타내는 용어로 다이나믹 레인지와는 전혀 다른 용어다. 물론 CMOS 센서 특성 상 다이나믹 레인지가 우수하면 관용도도 좋다.[2] 니트(nit)라고도 부른다.[3] 영화용 디지털 카메라의 DR은 대개 14~16스톱 정도이다.[4] 물론 20스톱 가량의 DR을 갖고 있는 인간의 눈에 비추어 보면 돌비 비전도 현실 세계의 명암을 완벽하게 표현하기에는 부족함이 많다.[5] Windows 10 버전 1607(레드스톤 1)부터 지원.