[기획]삼성 '네오 QLED'가 구현하는 생동감 있는 영상의 비밀

삼성전자 네오 QLED 8K

삼성전자 프리미엄 TV인 QLED가 올해 전 세계 시장에서 연간 판매 1000만대를 돌파할 것으로 예상된다. 글로벌 시장조사업체 옴디아에 따르면 이미 상반기에 400만대 판매를 달성했고, '상저하고' 트렌드를 감안할 때 목표인 1000만대를 무난히 달성할 것으로 보고 있다.

올해는 특히 퀀팀 미니 LED를 적용한 '네오(Neo) QLED' 출시로 기존 QLED TV를 한 단계 진화시켰다. 보다 높은 수준의 '보고 듣는 즐거움'을 지향하는 소비자 요구에 맞춰 기술적 한계를 극복하고 전에 없던 혁신 요소를 접목해 네오 QLED를 탄생시켰다. 화질과 사운드를 혁신한 네오 QLED 핵심 기술을 짚어 본다.

◇네오 QLED의 시작…먼지처럼 작은 '퀀텀 미니 LED'

다양한 혁신 기술이 집약된 네오 QLED, 그 시작점은 기존 LED 높이 40분의 1에 불과한 '퀀텀 미니 LED'다. 개발자들은 마치 먼지와 같은 크기로 LED 소자를 줄이고 빛을 부드럽게 펼쳐주는 '마이크로 레이어'를 LED 소자에 넣어 칩 자체가 빛을 퍼뜨릴 수 있게 했다. 수많은 LED 소자 간 이질적 노이즈를 없애고 자연스러운 표현이 가능해진 이유다.

기존 LED 소자를 활용한 TV에서는 LED 위에 렌즈를 한 겹 더 씌워 빛을 확산하는 작업이 필수다. 퀀텀 미니 LED는 소자 자체 크기를 줄인 것에 더불어 위에 씌우던 렌즈도 걷어내 LED 소자를 더 많이, 촘촘하게 배치한 것이다. 삼성전자는 마이크로 LED 등 차세대 디스플레이에 대한 양산 노하우가 이미 축적돼 있어 미니 LED와 같이 미세한 소자를 다루는 데 훨씬 경쟁력을 발휘할 수 있었다.

◇정교한 제어로 극강 디테일 표현…로컬 디밍의 신세계 '퀀텀 매트릭스'

'로컬 디밍(Local Dimming)'은 백라이트를 다수의 영역으로 구분해 영상에 따라 화면에서 어둡게 표현해야 할 부분은 어둡게 하고 밝게 표현해야 할 부분은 더 밝게 해 최적의 화질을 구현하는 기술이다. 명암비를 높여 현실에 가까운 화면을 구현하고 소비전력도 대폭 개선할 수 있다.

네오 QLED에 적용된 보다 진화한 로컬 디밍 기술이 바로 '퀀텀 매트릭스'다. 기존 10비트에서 12비트(총 4096단계)로 빛의 밝기를 조절할 수 있게 됐다. 만약 밝기 단계가 세밀하지 않을 경우 툭툭 끊기는 듯한 느낌은 물론 인접한 영역에도 빛이 스며들 수 있다. 퀀텀 매트릭스는 같은 색도 수십 가지 단계로 나눠 뭉침 없이 표현하고 블루밍(빛이 퍼지는) 현상 없이 모든 색을 있는 그대로 재현한다. 예를 들어 TV로 게이밍을 즐길 경우, 어두운 동굴 속 악당과 장애물을 육안으로 확실히 파악하고 구분할 수 있다. 또 어두운 부분에서 사용하지 않는 남는 전력을 밝은 부분으로 끌어와 최대한 집중시키는 기술도 접목해 최대 4000니트 밝기를 구현함으로써 화질을 크게 개선했다.

◇16개 뉴럴 네트워크로 더 정교해진 AI 업스케일링…'네오 퀀텀 프로세서'

최고의 시청 경험을 위해서는 디스플레이와 더불어 '고화질 콘텐츠'도 뒷받침돼야 한다. 이에 네오 QLED는 어떤 콘텐츠가 들어와도 최적화된 고화질로 자동 변환해주는 화질 엔진을 적용했다. 최첨단 인공지능(AI) 기술이 집약된 '네오 퀀텀 프로세서'가 바로 그 주인공이다.

“인터넷 속도와 상관없이 최상의 화질로 '넷플릭스'를 보고 싶어요” “풀HD(FHD) 콘텐츠도 8K 수준으로 볼 순 없을까요?” 이런 소비자의 질문에 응답한 것이다.

네오 퀀텀 프로세서의 가장 큰 혁신 포인트는 기존 1개 뉴럴 네트워크를 16개로 늘렸다는 점이다. 현존하는 수많은 콘텐츠를 종류별로 맵핑해, 업스케일링 수준을 대폭 향상시키기 위해서다. 영상이 입력되면 먼저 해당 영상 속성을 실시간으로 분석하고 16개 뉴럴 네트워크 중 해당 영상에 가장 최적화된 뉴럴 네트워크가 적용돼 업스케일링 해 주는 방식이다. 즉 16개 뉴럴 네트워크가 각각 다른 역할을 부여받은 만큼, 더욱 세밀한 임무 수행이 가능해진다.

저해상도와 고해상도 사이의 차이를 메우는 방식도 정교해졌다. 만약 픽셀 사이 간격이 벌어졌을 때, 단순히 같은 픽셀을 반복해서 붙여넣을 경우 영상이 뭉개지고 흐릿해진다. 네오 퀀텀 프로세서는 신경망 학습을 통해 지속적으로 상관관계를 분석하고 픽셀 간 변화를 예측해 실제와 가까운 형태로 픽셀 사이를 메운다. 때문에 저해상도 영상이 입력되더라도 실시간으로 패턴을 분석해 최적의 솔루션을 대입할 수 있다.

◇몰입감을 높여주는 AI 기반 사운드 혁신

삼성전자는 사용자들이 초대형·초고화질 TV의 진면목을 제대로 경험할 수 있도록 사운드를 정교하게 디자인했다. TV가 놓인 공간 크기와 제품 설치 방법 등을 분석해 최적의 사운드로 맞춰주고 내장된 여러개 스피커를 이용헤 사물의 움직임을 따라가며 생생한 사운드를 제공한다.

최근에는 TV를 놓는 공간은 물론 시청 패턴과 자세까지, TV를 감상하는 형태의 '틀'이 사라지고 있다. 자신의 생활 환경에 따라 모든 것을 '맞춤형'으로 배치하는 사용자들이 늘고 있기 때문이다.

삼성전자는 사용자들이 언제나 사운드를 최상으로 즐길 수 있도록 자동으로 공간 변화를 측정해 최적의 소리를 맞춰주는 '스페이스 핏' 기능을 적용했다. 먼저 TV에 내장된 마이크를 통해 커튼, 카펫, 벽 등 소리에 영향을 미치는 전체적인 요소를 파악한다. 예를 들어 거실에 TV가 놓인 경우, 카펫에서 중고역대 소리를 흡수한다고 판단되면 이를 기반으로 중고역대를 높이는 보정을 이어간다.

스탠드, 벽걸이 등 설치 조건이 바뀌었을 때도 마찬가지다. TV를 벽에 가까이 붙여 설치할 경우 뒷공간이 좁아짐에 따라 저역대 소리가 변화할 수 있는데 스페이스 핏 기능으로 이를 미리 파악하고 보정해 보다 선명한 소리를 제공한다. 이 기능은 업계 최초로 독일 인증 기관 VDE(Verband Deutscher Elektrotechniker)의 '공간 최적화 사운드(Spatial Sound Optimization)' 기술을 인증받았다.

사운드 채널 정보가 고도화된 다양한 콘텐츠가 쏟아지고 있는 지금, 이를 즐기기 위한 방법도 변하고 있다. 영화처럼 실감 나는 형식의 멀티채널 소스는 기본이고 홈 엔터테인먼트 확장으로 대화면이 트렌드가 되며 여러 명이 함께 콘텐츠를 감상하는 일도 비일비재하다. 이때 스크린 외곽에서도 소리의 쏠림 없이 최적의 사운드를 감상할 수 있는 장소, '스위트 스폿(Sweet Spot)'을 넓히는 것이 관건이다. 삼성전자는 홈 엔터테인먼트 시스템의 멀티채널 스피커를 TV 속에 넣어 화면 속 물체를 따라 소리도 함께 움직이는 '무빙 사운드(OTS·Object Tracking Sound)' 시스템으로 이를 해결했다. 네오 QLED 8K 최고 사양 모델에는 한층 진화한 'OTS 프로' 버전이 도입돼 기존 6개 스피커에 2개 센터 스피커가 추가된 총 8개 스피커가 탑재됐다. 이를 통해 화면 속 물체가 움직이면 사운드 움직임을 표현할 수 있는 최적의 위치에 배치된 스피커가 소리를 내 화상과 음상을 일치시키는 원리다. 좌우 스테레오는 물론 입체감이 풍부해져 실제 그곳에 있는 듯 차원이 다른 경험이 가능해진다.

15년 연속 글로벌 시장 1위를 달려온 삼성 TV의 저력은 다양한 혁신 기술이 시너지를 이룬다는 점이다.

삼성전자 관계자는 “네오 QLED는 단순히 작은 LED로 만들어진 디스플레이가 아니다”면서 “소자 제작부터 정밀 제어까지 사용자들이 아름다운 영상을 만날 수 있도록 수많은 기술이 복합적으로 맞물려 있다”고 말했다.