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'하이 다이나믹 레인지(HDR)'란? 업계 리더가 설명한다: 1부

업계 주요 인사인 Bill Baggelaar가 HDR이 무엇인지 그리고 이것이 방송 미디어의 미래에 어떤 영향을 미칠 것인지에 대한 종합적인 내용을 친절하게 설명해 줍니다. Cine Alta Magazine의 Peter Crithary와 함께한 심층 인터뷰를 읽어보시기 바랍니다. 총 2부 중 1부

Bill Baggelaar

HDR에 대한 Bill Baggelaar의 설명

소니픽쳐스의 Colorworks and Post-Production Services 기술 부사장인 Bill Baggelaar는 영상 및 사운드 마무리 작업을 담당하는 기술 팀을 맡고 있습니다. Bill은 소니픽쳐스에서 팀원들을 이끌며 소니 전자가 세계 최초의 4K 비디오 서비스, 소니 4K Video Unlimited를 개발하는 데 큰 도움을 주었습니다. 소니픽쳐스는 UHD IMF로 완성된 타이틀을 현재 200편 넘게 보유하고 있습니다. 과거에 Bill은 워너 브라더스 스튜디오에서 13년간 피쳐 애니메이션, vfx, DI 및 비디오 마스터링 업무에 종사했습니다. 컴퓨터공학 학사학위를 받았으며, SMPTE의 회원이고, 다양한 산업 기술 기관에서 회사를 대표하고 있습니다.

Q: HDR(하이 다이나믹 레인지)의 배경에 대해 먼저 말씀해 주세요.

BILL BAGGELAAR: HDR은 새로운 것이 아닙니다. 오히려 대부분의 사람들이 이미 사용하고 있는 것이죠. 우리의 눈 자체가 HDR과 광범위한 Color gamut에 반응하는 장비인 셈입니다.

HDR로 콘텐츠를 시청하면 정말로 흥미진진합니다. 몰입감이 굉장히 뛰어나서 영화를 다시 한 번 보고 싶어질 정도죠. 전혀 다른 콘텐츠를 경험하는 기분이 듭니다. 전에는 보지 못했던 것들, 숨겨져 있어서 미처 눈치 채지 못했던 것들을 모두 볼 수가 있습니다.

Bill Baggelaar

인간의 눈은 화창한 날에 구름의 미세한 움직임까지 확인할 수 있을 뿐만 아니라 그늘 속을 들여다 볼 수도 있습니다. 어두운 환경의, 경우 빛이 거의 없거나 아예 없을 때도 미세한 부분을 볼 수 있습니다. 일부 카메라는 화창한 날에 이러한 빛의 변화를 감지하여 피사체를 좀더 선명하게 보여줄 수 있도록 발전했습니다. 그리고 어둠 속에서의 성능도 좋아졌습니다. 물론 우리의 눈만큼 뛰어나지는 않지만 센서 기술이 발전함에 따라 확실히 성능이 좋아졌어요. 그런데, 우리가 일반적으로 콘텐츠를 시청하는 데 사용하는 TV 세트나 기타 디스플레이 종류는 우리 눈보다 다이나믹 레인지가 훨씬 낮습니다. 콘텐츠를 촬영하는 데 사용되는 카메라도 마찬가지입니다. 따라서 지금까지는 TV 시청이 표준 다이나믹 레인지(SDR)로 이루어져 왔습니다. 이 방식에서는 디스플레이에 따라 대략 7-9 스톱의 노출이 가능합니다. 새로운 디스플레이에서는 이제 UHD(4K) 및 HDR(하이 다이나믹 레인지)를 통해 최대 20 스톱까지도 가능해졌죠. 하지만 소비자들에게 실용적인 것은 아마도 12-14 스톱 정도일 겁니다. 인간은 원래부터 콘트라스트에 민감한 존재라서 이 향상된 다이나믹 레인지를 통해 보면 선명도, 디테일, 색상, 채도가 개선된 것을 바로 느낄 수 있습니다. 이것은 현실에서는 매일 보지만 최신 소비자용 디스플레이나 심지어 극장에서도 실현할 수 없었던 것이죠. 또한 인간은 놀라울 정도로 적응력이 빠른 존재이기 때문에 특별히 어둡거나 밝은 곳에서 영화 또는 TV 프로그램을 볼 때 눈이 저절로 적응합니다. 따라서 콘트라스트가 맞지 않는 부분이 있더라도 눈이 빠르게 적응해서 아무런 문제 없이 볼 수 있습니다.

1] HDR “애니”: 향상된 콘트라스트 덕분에 전체적인 섀도우 디테일이 유지되고 불꽃의 글로우 효과가 줄어듭니다.



2]SDR “애니”: 원본 이미지

하지만 이제는 다이나믹 레인지가 높아진 디스플레이 덕분에 보다 디테일한 영상을 통해 몰입감을 높일 수 있습니다. 앞서 말씀드렸듯이 HDR에서는 색조가 향상되었을 뿐만 아니라 Color gamut도 더욱 광범위합니다. 따라서 HDR에서는 콘트라스트뿐만 아니라 해상도 그리고 심지어 컬러까지도 개선됩니다. 이 세 가지 모두를 결합함으로써 소비자용 디스플레이에서 이미지를 보다 정확하게 표현할 수 있습니다. 콘텐츠 제작자들의 입장에서는 현실에 가까운 이미지나 하이퍼 리얼 이미지를 표현할 수 있는 커다란 캔버스를 얻게 된 셈이죠. 극장용 영화를 완성할 때 우리는 TV 표준(Rec. 709)보다 광범위한 Color gamut인 P3 색 공간에서 작업합니다. 709. 때로는 SDR/Rec.709에서 표시할 수 없는 매우 특별한 컬러가 있습니다. 특히 자주색, 빨간색 또는 형광색이 그러한데, 이때는 소비자용 디스플레이의 Rec. 709에 맞도록 추가적인 컬러 보정을 통해 컬러를 누그러뜨려야 합니다. 파란색부터 주황색, 자주색, 녹색에 이르기까지 모든 컬러에 다양한 채도가 있기 때문에 이제는 과거에 불가능했던 것들을 소비자용 디스플레이에서 표현할 수 있을 뿐만 아니라 DP와 감독들이 관객들에게 보여 주고 싶어했던 그대로의 예술적 비전에 좀더 가까이 다가갈 수 있습니다.

HDR “어메이징 스파이더맨 2”: 하이라이트 디테일과 섀도우 디테일이 함께 유지됩니다. 다리의 케이블 등 원거리 피사체가 유지됩니다. 전체적인 색조 표현이 유지되므로 시청자가 이미지를 볼 때 몰입감이 더욱 높아집니다. 동시에 이미지 노이즈 레벨이 낮게 유지되므로 시청에 방해가 되지 않습니다.




SDR “어메이징 스파이더맨 2”: 원본 SDR 이미지

...어쨌든 모든 것은 처음 촬영할 때부터 시작되는 겁니다. 따라서 고품질 카메라로 촬영하는 데 주력하면, 현재는 HDR에서 처리할 수 없더라도 나중에 시장성이 있다고 판단될 때 HDR로 다시 처리할 수 있습니다.

Bill Baggelaar

Q: 그러니까 기술적으로 가능한한, 최대한 현실에 가까워지고 있는 것이군요?

BILL BAGGELAAR: 네, 하지만 몇 가지 예외는 있습니다. 현실에서는 화창한 날에 태양을 계속 바라볼 수 없잖아요? 눈이 아프기 때문인데, 이런 것까지 현실에 가깝게 만들 필요는 없겠죠. 콘텐츠를 보다가 사람들 눈이 다쳐서는 안 되니까요. 그러니까 일부 예외를 제외하고는 맞다고 할 수 있죠. 하지만 보다 현실적으로 표현하는 것이 가능하기는 한데, 현실적이라는 것에 굳이 초점을 맞춰야 하는지는 잘 모르겠습니다. 때로는 콘텐츠 제작자들이 비현실적인 것을 통해서 소비자들이 보다 정확하게 느낄 수 있도록 하겠다는 비전을 제시하기도 합니다. 현실에서 있을 법하지만 평소에는 볼 수는 없는 컬러를 창조하고 표현함으로써 몰입감을 더욱 높일 수도 있기 때문입니다. 앞으로는 현재의 디스플레이 기술로는 불가능한 방법으로 그러한 컬러를 표현할 수 있게 될 것입니다.

Q: 그런 결과를 얻기 위해서는 카메라의 성능이 더욱 향상되어야 하는 건가요? 아니면 포스트 프로덕션 과정에 더 가까운 건가요? 둘 다 해당되는 건가요?

BILL BAGGELAAR: 어느 정도는 둘 다 해당됩니다. 당연히, 처음부터 이미지 자체에 좀 더 많은 정보가 들어 있으면 좋습니다. 따라서 포스트 프로덕션 과정에서 이미지를 최대한 활용하기 위해서는 카메라가 보다 높은 다이나믹 레인지와 넓은 Color gamut으로 촬영할 수 있어야 합니다. 꼭 넓은 소스로 꼭 시작해야 한다는 것은 아니지만, "좁은" 소스에서 시작하면 효과가 약해집니다. 예상 디스플레이보다 해상도가 높고, 다이나믹 레인지가 높고, Color gamut이 넓은 카메라로 촬영하면 조금 더 나은 결과를 얻을 가능성이 높아집니다. 실제로, 우리는 일반적으로 그렇게 하고 있습니다. 우리는 S-Log1, 2 또는 3으로 촬영할 수 있는 소니 카메라를 가지고 있을 뿐만 아니라 P3보다 훨씬 넓은 가멋인 S-Gamut도 가지고 있죠. 그리고 Rec. 2020과 함께 사용할 경우 S-Gamut은 Rec. 2020보다도 훨씬 더 넓어집니다. 필름은 원래부터 넓었지만, 다수의 기타 디지털 카메라도 현재의 디스플레이 그리고 가까운 장래에 등장할 예정인 디스플레이보다 더 넓은 Color gamut을 가지고 있습니다. 따라서 보다 넓은 Color gamut으로 시작하는 것이 디스플레이에서 컬러를 표현하는 데 도움이 됩니다.

HDR “블랙리스트”: 섀도우 디테일이 유지되면서도 머리맡 전등의 하이라이트가 유지됩니다. HDR 디스플레이에서는 그림자 속을 볼 수 있는 반면, SDR 디스플레이에서는 그냥 검게만 보입니다.



SDR “블랙리스트”: 일반 TV 세트에서 이 장면을 볼 수 있도록 모든 섀도우 디테일을 높였지만, 전체적으로 이 장면이 실제보다 더 밝게 보이는 현상이 발생합니다.

Q: 처음에 정보를 제대로 담아서 촬영하지 못하면 포스트 프로덕션에서 해당 정보를 추출하여 작업할 수 없는 거군요?

BILL BAGGELAAR: 그렇습니다. 처음부터 고해상도, HDR(하이 다이나믹 레인지), 넓은 Color gamut으로 시작하는 매우 중요합니다. 소니 카메라는 현재 이용할 수 있는 것보다 더 높은 다이나믹 레인지와 넓은 Color gamut을 제공합니다. 따라서 RAW로 촬영해 놓으면 나중에 콘텐츠 제작자들이 이제는 때가 되었다고 판단했을 때 다시 처리하여 HDR 디스플레이에 적용할 수 있습니다.

Q: 그렇다면 이제 촬영 감독들은 (매우 넓은 레인지를 촬영할 수 있는 적절한 카메라를 사용할 때) HDR(하이 다이나믹 레인지)에 최적화된 환경에 맞게 조명을 맞추고 작업해야 한다는 것을 알고 있어야 겠네요?

BILL BAGGELAAR: 그렇죠. 이것이 HDR을 제대로 배울 수 있는 하나의 기회가 될 것이라고 생각합니다. HDR이란 무엇이고 조명에 어떤 영향을 미치는가? 어떤 SDR 기술을 그대로 사용할 수 있는지 그리고 어떤 것들을 바꿔야 하는지를 고민해야 할 필요가 있습니다.

Q: 네, 저도 그런 질문을 하려던 참입니다.

BILL BAGGELAAR: HDR을 어떻게 받아들여야 하는가 말이죠? 상황에 따라 접근 방식은 여러 가지가 있을 수 있습니다. 그림자가 매우 어둡고 그 속의 디테일을 굳이 사람들에게 보여 줄 필요가 없다고 판단될 때는 굳이 최신 기술을 사용할 필요가 없습니다. 포스트 프로덕션에서는 언제든지 일반 기술을 사용하여 디테일을 줄일 수 있습니다. 하지만 HDR에 맞게 조명을 조절하는 것을 터득하기까지는 시간이 좀 걸릴 겁니다. 감독들과 DP들은 여전히 조명을 통해 관객들의 시선을 유도해야 합니다. 따라서 모든 사람들이 이 요령을 터득할 때까지는 시간이 좀 걸릴 것으로 생각합니다.

HDR “어메이징 스파이더맨 2”: HDR 디스플레이에서 이 장면의 효과는 대단합니다. 일렉트로의 형광색 파란 피부가 높은 채도로 표현되는 한편, 어두운 그림자는 “글로우”의 영향을 받지 않습니다. 따라서 일렉트로의 눈이 좀더 잘 보입니다.



SDR “어메이징 스파이더맨 2”: 원본 SDR 이미지 — 일렉트로의 피부 디테일이 흰색에 고착되기 시작합니다.



Q: 소비자용 디스플레이에 대해 이야기를 나눠보겠습니다. HDR을 완전히 표현할 수 있는 TV, 어느 정도 표현할 수 있는 TV, 전혀 표현하지 못하는 TV를 어떻게 구분할 수 있나요?

BILL BAGGELAAR: 소비자들의 입장에서는 구분하기가 어렵습니다. 이것은 정말 어려운 문제이고, 업계에서도 이에 대해 고민하고 있습니다. 우리는 HDR(하이 다이나믹 레인지)의 정의를 내리기 위해 다양한 대화를 하고 있죠. 대체적인 합의는 이루었지만, 모든 스튜디오와 CE 제작자들이 다 동의하고 있는 것은 아닙니다.

Q: 그렇군요. 그렇다면 HDR의 기본 요소는 무엇인가요?

BILL BAGGELAAR: 최소 조건 말씀하시는 거죠? 업계에서 아직 이에 대한 합의가 이루어지지 않았습니다. 저는 HDR이 성공하기 위해서는 이것에 대한 합의가 조속히 이루어져야 한다고 봅니다. 그래야 콘텐츠를 어느 정도의 수준으로 처리할 것인지 그리고 소비자들이 HDR이라고 정의된 디스플레이 제품들에서 어느 정도 수준의 화질을 체험하게 될 것인지를 결정할 수 있기 때문입니다. 우리는 HDR(하이 다이나믹 레인지)의 기준이 최소 1000니트(nit)여야 한다고 제안했으며, 콘트라스트 비율과 최소 픽 브라이트니스(peak brightness)에 대한 기준도 제시했습니다. 어쨌든 소비자들이 HDR 환경에서 어느 정도의 화질을 기대할 수 있는지를 쉽게 알 수 있도록 만들어야 합니다. 따라서 소비자들이 디스플레이를 구입할 때 올바른 결정을 내릴 수 있도록 업계에서 최소한의 기준을 마련하여 고지할 필요가 있습니다.

Q: 그렇다면 지금은 Rec. 2020이 기준인가요? 이 기준을 충족하면 되는 건가요?

BILL BAGGELAAR: Rec. 2020은 하이 다이나믹 레인지를 지정하는 것이 아닙니다. Rec. 2020은 순전히 Color gamut과 해상도에 관한 기준일 뿐입니다. 현재 우리는 Rec. 2020이 하이 다이나믹 레인지라는 개념은 물론 다이나믹 레인지 최소 밝기 같은 개념도 포함함으로써 Rec. 2020(4K/UHD)이 진정한 기준이 될 수 있도록 노력하고 있는 중입니다. 하지만 Rec. 2020의 조건이 무엇이 되어야 하는지, 이와 함께 다른 추가 사양을 만들 것인지 또는 이것을 더 광범위한 업계 표준으로 만들 것인지에 대해서는 다른 이들의 동의를 얻어야 합니다.

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*실제 HDR 디스플레이 없이는 효과를 설명하기가 어려울 수 있습니다

자세한 내용은 소니 프로페셔널 솔루션 스페셜리스트에 문의하십시오.