로컬 디밍 이해하기: 콘트라스트 및 블랙 레벨 향상

로컬 디밍이란 무엇인가요?

기존 LCD 화면은 전체 LED 패널 수준에서 밝기를 조정합니다. 화면이 강조 표시되면 일부 부분이 너무 눈부시게 보입니다. 표시되는 경우 낮은 밝기에서, 를 사용하면 그림자 속 세부 정보를 볼 수 없습니다.

이 문제를 해결하기 위해 로컬 디밍이 발명되었습니다. 이 기술은 화면의 발광 영역을 독립적으로 제어 가능한 여러 영역으로 나누고 표시되는 콘텐츠에 따라 각 영역의 밝기를 조정하여 대비와 블랙 레벨을 향상시킵니다.

로컬 디밍의 기능

대비 향상

로컬 디밍에서는 화면이 알고리즘을 사용하여 콘텐츠의 밝기를 분석하고 휘도에 따라 여러 영역으로 나눕니다. 어두운 영역의 경우 화면은 백라이트 밝기를 줄여 검은색을 더 진하게 만듭니다. 밝은 영역의 경우 밝기를 적절히 높여 하이라이트를 더욱 선명하게 만듭니다. 이러한 방식으로 화면 대비 의 기능이 크게 향상되어 이미지를 더욱 입체적이고 사실적으로 만들 수 있습니다.

그림자 디테일 선명하게 만들기

화면 전체가 어두워지고 그림자 영역이 쉽게 탁해지는 기존의 글로벌 디밍에 비해 로컬 디밍은 전체 화면 밝기를 낮추면서도 어둡거나 그림자가 있는 영역의 디테일은 그대로 유지할 수 있습니다. 또한 어두운 영역의 검은색이 더 이상 밝거나 칙칙하지 않고 실생활에서 볼 수 있는 실제 검은색에 훨씬 더 가까워집니다.

전력 소비 감소

글로벌 백라이트가 있고 로컬 디밍이 없는 경우, 이미지의 90%가 검은색인 경우에도 LCD 뒤의 LED는 완전히 켜진 상태를 유지해야 합니다. 로컬 디밍 제어를 사용하면 저휘도 영역의 LED를 크게 어둡게 하거나 아예 비활성화하여 그림자 디테일을 개선하고 콘트라스트 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 메커니즘을 통해 로컬 디밍은 사용 중 전력 소비를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

로컬 디밍의 유형

글로벌 디밍

전역 디밍에는 백라이트 영역이 없습니다. 밝기를 조정할 때 화면 전체가 전체적으로 밝아지거나 어두워집니다. 이 방식은 상당한 비용 이점을 제공하며 저가형 LCD 및 비즈니스용 디스플레이에 일반적으로 사용됩니다.

또한, 보다 기본적인 기술이지만 특정 애플리케이션에는 매우 세밀한 화질이 필요하지 않기 때문에 장기적으로는 글로벌 디밍이 완전히 단계적으로 사라지지는 않을 것입니다.

직접 조명 로컬 디밍

백라이트 기술은 일반적으로 직접 조명과 엣지 조명 두 가지 유형으로 나뉩니다. 직접 조명 백라이트 기술에서는 LED 전구가 패널 뒤쪽의 전체 영역에 고르게 분포되어 있습니다.

직접 조명 로컬 디밍은 이러한 LED 전구를 일반적으로 2~32개 정도의 여러 구역으로 나눕니다. 작동 중에 이러한 구역은 전용 알고리즘을 기반으로 밝기를 독립적으로 제어할 수 있습니다. 엣지 조명 로컬 디밍에 비해 직접 조명 구역 디밍은 더 세밀하고 제어 가능한 구역을 허용하여 화면 전체에 빛을 더 고르게 분배할 수 있습니다.

엣지 조명 로컬 디밍

엣지 조명 백라이트 기술에서는 화면의 왼쪽과 오른쪽 가장자리를 따라 작은 LED 전구를 배치하고 미세 구조를 사용하여 패널 전체에 빛을 고르게 분산시킵니다. 엣지 조명 로컬 디밍은 제어를 위해 가장자리를 따라 LED를 그룹화하는 것으로, 일반적으로 작은 LED 전구를 4~16개의 영역으로 나누며 일부 모델에는 32개의 영역도 있습니다.

한편으로 엣지 조명 로컬 디밍은 더 적은 수의 LED를 사용하며 로컬 디밍 기능을 통해 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 반면에 빛이 측면에서 들어오기 때문에 특정 영역의 밝기가 고르지 않을 수 있습니다.

풀 어레이 로컬 디밍

풀 어레이 로컬 디밍(FALD)은 일반적으로 백라이트를 수백 또는 수천 개의 구역으로 나누어 구역 수를 크게 늘림으로써 직접 조명 로컬 디밍을 기반으로 합니다. 또한 FALD에는 불균일한 밝기를 최소화하기 위해 확산 필름 및 콜리메이팅 필름과 같은 고급 구성 요소가 통합되는 경우가 많습니다.

이 기술을 통해 화면은 인상적인 명암비와 HDR 성능을 구현하는 동시에 전력 효율을 개선할 수 있습니다. FALD는 일반적으로 하이엔드 LCD TV, 모니터 및 전문가용 디스플레이에 사용됩니다.

다양한 디스플레이 기술의 로컬 디밍

기존 LED-LCD

기존 LED-LCD는 일반적으로 구역 수가 적거나 아예 구역이 없으며 일반적으로 전역 디밍을 사용합니다. 기술이 발전함에 따라 엣지 조명 및 직접 조명 로컬 디밍이 점차 채택되고 있지만 조명 제어 정밀도는 여전히 제한적입니다.

미니 LED

미니 LED 백라이트는 풀 어레이 레이아웃을 사용하며 더 많은 수의 구역으로 FALD 기술을 업그레이드합니다. 미니 LED는 500개 또는 5,000개 이상의 구역을 가질 수 있습니다. 오늘날의 LCD 백라이트 기술 중 미니 LED는 가장 진보된 옵션이며, LCD 기술이 제공할 수 있는 최고의 성능을 보여줄 수 있습니다.

마이크로 LED 및 OLED

자체 발광 LED 디스플레이 기술인 마이크로 LED와 OLED는 특정 영역의 밝기를 제어하기 위해 로컬 디밍에 의존하지 않습니다. 두 기술의 디밍 단위는 픽셀입니다. 즉, 각 픽셀은 독립적으로 제어 가능한 디밍 단위로 작동합니다.

따라서 마이크로 LED와 OLED는 모든 디스플레이 기술 중 최고의 디밍 성능을 제공하며, 블랙 레벨과 HDR 효과는 LCD 화면보다 우수합니다.

다양한 기술에 따른 로컬 디밍 비용 및 가격 비교

글로벌 디밍 기능이 있는 기존 LED-LCD

로컬 디밍이 없는 LCD 화면에는 관련 스마트 알고리즘이 필요하지 않으므로 모든 디밍 기술 중에서 가장 저렴한 옵션입니다. 일반적으로 저가형 또는 구형 LCD 화면만 로컬 디밍을 사용하지 않으며 가격이 가장 낮습니다. 예를 들어, 보급형 TCL 스마트 TV의 가격은 $129.99입니다.

로우존 로컬 디밍

기존의 글로벌 디밍 스크린에 비해 구역 디밍이 적용된 디스플레이는 백라이트 모듈, 드라이버 IC 및 백라이트 제어에 추가 비용이 발생합니다. 그러나 구역 수가 적기 때문에 LED의 수와 드라이버의 복잡성이 낮기 때문에 전체 비용은 크게 높지 않습니다.

FALD 및 미니 LED

기본 로우존 PWM 알고리즘에 비해 FALD는 고속 동적 로컬 디밍 알고리즘과 여러 개의 LED 드라이버 IC가 필요하므로 비용이 추가됩니다. 미니 LED는 직경 10~100μm의 소형 LED를 사용하여 수천 개의 구역을 구현하지만 표준 FALD에 비해 비용이 훨씬 높습니다.

OLED 및 마이크로 LED

앞서 언급했듯이 OLED 및 마이크로 LED 기술의 각 픽셀에는 매우 높은 제어 정밀도를 제공하는 드라이버 IC가 필요합니다. 특히 마이크로 LED 디스플레이의 마이크로 LED는 더 비싸고 고정밀 공정 및 복잡한 구동 시스템과 결합되어 마이크로 LED는 시장에서 가장 비용이 많이 드는 디스플레이 기술이 되었습니다.

로컬 디밍의 적용 시나리오

TV 및 모바일 디바이스

TV의 경우 글로벌 디밍부터 미니 LED 및 최첨단 마이크로 LED에 이르기까지 거의 모든 유형의 로컬 디밍을 볼 수 있습니다. 영역의 수에 따라 HDR 성능도 결정됩니다. 일반적으로 로컬 디밍 시스템의 영역이 많을수록 TV의 색 성능이 향상됩니다.

휴대폰의 경우 로컬 디밍의 목적은 화면 밝기를 낮추거나 동영상을 재생할 때 우수한 어두운 디테일 성능을 유지하는 것입니다. 그러나 화면 크기가 작기 때문에 LCD 휴대폰 디스플레이는 백라이트 영역이 일반적으로 2~16개로 적은 반면, 일부 휴대폰 화면은 iPhone 12 이상 모델과 같은 OLED 기술을 사용하여 LCD 화면에 비해 더 나은 구역 설정 및 어두운 디테일 성능을 얻을 수 있습니다.

전문가용 사용

일반적으로 영화 제작, 의료 영상, 감시 디스플레이와 같은 전문 분야에서는 어두운 영역 렌더링에 높은 정확도가 필요하므로 로컬 디밍이 더욱 중요해집니다. 예를 들어, 영화 포스트 프로덕션에서는 HDR 보정 및 사진의 사실성 복원이 필요합니다. 따라서 로컬 디밍 및 지능형 알고리즘에 대한 요구 사항은 매우 높습니다.

옥외 상업용 디스플레이

For 옥외 광고 디스플레이, 의 경우 주변 조명이 지속적으로 변경됩니다. 따라서 최적의 시각적 성능을 유지하려면 낮과 밤의 주기에 따라 화면의 밝기를 조정해야 합니다. 일반적으로 옥외 광고 디스플레이는 소비자 TV나 모바일 기기처럼 매우 세밀한 화질을 요구하지 않으며, 일반적으로 20개 미만의 디밍 존을 포함하며 일부는 글로벌 디밍만 사용합니다.

로컬 디밍의 단점

블루밍

백라이트 LED가 통합되어 있기 때문에 로컬 디밍으로 인해 밝은 영역이 어두운 영역으로 빛이 유출되어 그림자가 더럽게 보이거나 씻겨져 보이는 후광이 발생할 수 있습니다. 헤일로 효과는 일반적으로 100개 미만의 디밍 영역과 같이 상대적으로 적은 수의 디밍 영역이 있는 TV에서 가장 두드러집니다.

불충분하게 부드러운 전환

파티션 수가 특히 적거나 알고리즘이 특히 거친 경우, 파티션 간 밝기 변화가 고르지 않고 접합부에서 불합리한 밝기 차이가 발생하는 경우가 종종 있습니다. 특히 엣지 조명 로컬 디밍을 사용하는 디스플레이에서 이 문제가 가장 많이 발생합니다.

미성숙한 소프트웨어 알고리즘

알고리즘은 영역 기반 디밍을 처리해야 할 뿐만 아니라 적시에 응답하고 부드럽게 전환할 수 있도록 강력한 기술 지원도 필요합니다. 알고리즘이 충분히 성숙하지 않았는데도 너무 많은 디밍 영역을 제어해야 하는 경우 디스플레이에 블루밍, 화면 고스트, 디테일 재현 불량, 작동 중 밝기 불안정 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

픽셀 수준 파티셔닝을 달성하기 어려운 경우

디밍 영역의 수가 많을수록 영역 밝기 계산을 위한 재생률, 영역 간 조명 보정, 플리커 억제 등 알고리즘 부하도 증가합니다. 공장에서 각 픽셀을 개별적으로 제어할 수 있는 OLED 및 마이크로 LED와 달리 LCD 패널에서 픽셀 수준의 조닝을 달성하는 것은 매우 어렵고 거의 불가능에 가깝습니다.

자주 묻는 질문

로컬 디밍이 다음에 영향을 미칠 수 있습니까? 눈의 피로?

백라이트 영역의 밝기가 고르지 않거나 밝기 변동, 후광 현상이 나타나면 눈의 피로를 유발할 가능성이 높습니다. 그러나 더 많은 영역과 더 스마트한 알고리즘이 있다면 눈의 피로를 크게 피할 수 있습니다. 또한 OLED 및 마이크로 LED와 같은 자체 발광 디스플레이는 이러한 문제가 거의 나타나지 않습니다.

디밍 영역의 수가 증가함에 따라 화면의 전력 소비도 그에 따라 증가하나요?

전력 소비량을 계산하는 것은 복잡한 과정입니다. 로컬 디밍 기능이 있는 디스플레이의 전력 소비량은 콘텐츠 유형, 디밍 영역의 수, 디밍 알고리즘의 효율성에 따라 달라집니다. 어두운 영역의 밝기를 낮추면 실제로 에너지를 절약할 수 있습니다. 그러나 디밍 영역이 많을수록 백라이트 제어 회로와 드라이버 IC가 더 복잡해져 전력 소비가 늘어납니다.

프로젝터, AR 또는 VR에 로컬 디밍 기술이 사용되나요?

예. LCD 화면과 달리 프로젝터는 일반적으로 디지털 마이크로미러 또는 액정 조명 밸브와 결합된 제어 가능한 광원을 통해 국소 밝기를 제어하는 반면, VR 및 AR 장치는 일반적으로 각 픽셀의 밝기를 독립적으로 조정할 수 있는 OLED 또는 마이크로 LED 디스플레이를 사용합니다.

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