[기타] [정보]-디지털 아날로그TV 볼때 테레비 크기로 따져본 시청거리 분석 이렇게 보아야 시력을 해치지않는다

[완도섬지기]

TV의 해상도와 시청거리

디지털 방송이 본격적으로 게시된 이후 디지털 TV의 보급이 꾸준히 늘고 있다. 특히 올해에는 월드컵을 앞두고 있는데다 PDP와 LCD의 가격이 대폭 하락하면서 디지털 TV에 대한 수요가 폭발적일 것으로 예상되고 있다. 하지만 막상 디지털 TV를 사려고 마음을 먹었더라도 고민되는 것이 상당히 많다.

먼저 어떤 종류가 최적의 화질을 보여줄 지 가장 고민이 된다. 예전에는 CRT-TV(브라운관) 하나밖에 없었기 때문에 거의 브랜드와 사이즈만 선택하면 되었다. 하지만 요즘은 CRT/슬림CRT, LCD, PDP, LCD프로젝션, DLP프로젝션 등 매우 많은 디스플레이 디바이스가 서로의 장점을 외치고 있어 선택하기가 여간 어려운 것이 아니다.

과연 어떤 디바이스가 최적일 지에 대해서는 다음 기회에 정말 제대로 된 가이드를 드리도록 하겠고, 일단 이번 기사에서는 여러분들의 가정 환경에 가장 적합한 크기와 해상도를 가진 디지털 TV를 선택하는 방법에 대한 가이드를 드리도록 하겠다. 인터넷을 돌아다니다 보면 이 문제 때문에 고민하는 분들을 많이 보게 되지만 의외로 제대로 된 답변을 얻기가 어렵다.

이번 기사에서는 바로 이 문제 - 몇 인치를 살 것인가, 해상도는 얼마가 적당한가, 얼마나 떨어져서 시청해야 하는가에 대해 고민해 보도록 하겠다.

※ 이미지 출처 : LG전자 TV 브로셔.

지식(?)검색 - TV의 적정 시청거리는 고무줄인가?

먼저 TV를 얼마나 멀리 떨어져서 봐야 하는지에 대한 질문들을 많이 보게 된다. 이런 질문을 하는 분들의 최대 관심사는 일단 '눈의 건강'인 것 같다. 하지만 최적의 화질로 감상하기 위한 적정 시청거리를 묻는 분들도 많다. 하지만 답변은 천차만별이다. 네이버의 지식검색 등을 통해 살펴 보면 실로 매우 다양한 답변이 나온다. 몇 가지 사례를 들어 보도록 하겠다.

"TV 위치는 적절한 시청거리를 유지해야 시력을 해치지 않는다. 이상적인 시청거리는 화면 인치수의 5~7배 정도." - 텔레비젼 사용시 주의사항, 어느 블로그에서.

"기본적으로 TV의 크기는 시청거리에 따라 결정하게 되는데, TV의 적정시청거리는 화면 인치수에 2.5를 곱해 알아볼 수 있다. 즉 32인치 TV는 약 2m(80인치), 42인치는 약 2.6m(101인치), 52인치는 약 3.3m(130인치) 정도가 적절한 시청거리다." - 디지털타임스 2005.05.06 기사(인터넷 구매가이드-마이마진 작성)중에서.

"TV의 시청거리에 대한 기준은 현재 문헌으로 제시된 바가 없어 K원 인간공학연구소의 P교수와 K대학교 L교수의 자문을 구한 결과 화면높이의 4～8배를 적정기준으로 추천하고 있으므로..." - 어느 석사학위 논문 중에서.

"화면과의 시청거리는 화면 대각선의 약 7배 거리 유지" - VDT 증후군 예방책(시력보호)라는 글 중에서.

"TV 화면 크기의 약 5-6배정도 떨어져서 보도록 한다." - 시력보호를 위한 TV/비디오 시청지도라는 글 중에서.

"중요한 것은 TV 수상기를 얼마만큼 많이 보았느냐보다는, 수상기를 바라보는 환경이 어떠했느냐에 따라 이러한 피로감을 느끼는 정도가 다르다는 점이다. 따라서 TV 수상기를 볼 때는 화면을 너무 밝지 않도록 조절하고, 빛이나 풍경이 화면에 반사되지 않도록 해야 한다. VDT로부터 나오는 마이크로파나 화면상 정전기로부터 눈을 보호하기 위해 화면필터나 OA 유리를 사용한다. 같은 이유로 눈과 화면의 거리는 TV 브라운관 크기의 7~8배거리, 최소 2m 이상 유지한다." - 한국세라스톤 홈페이지 건강칼럼 중에서.

"현재까지 전자기파를 완전하게 차단할 수 있는 장치는 없으며 전자기파를 피하기 위해서는 텔레비젼은 2미터 이상, 컴퓨터 모니터는 60 cm 이상 떨어져 보는 것을 권한다. 눈의 피로를 줄이기 위해서는 텔레비젼의 경우 화면 크기의 5배 이상 떨어져서 보기를 권하며 똑바르게 앉은 자세가 좋으며 화면 상태를 좋게 맞추고 방안의 조명을 밝게 한다." - 인터넷으로 검색된 어떤 글에서.

"20인치 안팎의 TV가 2m정도의 거리를 유지해야 한다면 25인치 이상은 적어도 3m이상의 거리는 두어야 시력약화를 줄일 수 있다. TV시청시 시력저하의 원인이 되는 또 한가지 결정적인 요인은 바로 TV의 화질.화질의 상태가 나쁘거나 화면이 깜박거리면 눈이 쉽게 피로해져 시력장애의 주범이 된다. 화면이 지나치게 밝게 설정되어 있는 것도 좋지 않다." - 건강한 '눈'과 올바른 TV시청이라는 글 중에서.

필자가 인터넷 검색을 통해 찾아 본 내용들의 일부는 위와 같다. 이제 여러분들은 TV를 얼마나 떨어져서 봐야 하는지 감을 잡으셨는가? 아마도 더 혼란스러울 것이다. 화면크기의 2~3배 떨어져서 봐야 한다는 얘기도 있고, 5~7배를 떨어져서 봐야 한다는 얘기도 있다. 혹은 화질 보다는 시력보호의 차원에서 2~3m 이상을 권장하기도 한다. 도대체 어떤 것이 맞을까?

이러한 혼란은 한국에만 있는 것은 아니다. 다음은 미국의 ZDNet이라는 사이트의 기사 내용을 ZDNet Korea에서 한글로 번역한 기사의 일부이다. 위의 지식검색 결과가 대부분 CRT-TV를 시청할 때 시력보호라는 차원에서 작성한데 비해, 아래의 ZDNet 기사는 대형 디지털 TV의 화질에 초점을 맞춰서 산출한 결과라는데 의미가 있다. 여기서는 화면 카로 크기의 1.5 ~ 3배를 적정 시청거리에 대한 기본적인 법칙이라고 소개하고 있다. 예를 들어 42인치 와이드 TV인 경우 대략 1.6m 떨어져서 볼 것을 주장하고 있다. 과연 맞을까?

※ 이미지 및 내용 출처 : ZDNet Korea, 대형 TV 구매 포인트 10가지 중에서.

다음은 미국의 CNet이라는 사이트에서 게재하고 있는 DTV 구매가이드의 일부 내용이다. 미국에서는 2000년경에 CNet이 ZDNet을 인수했으므로 사실상 같은 회사에서 운영하고 있는 비슷한 내용의 뉴스 사이트이다. 여기서는 42인치 와이드 TV에 대해 5.3 ~ 10.5 feet 떨어져서 볼 것을 권장하고 있다. 미터(meter)로 환산하면 약 1.6 ~ 3.2m인 셈이므로 위의 ZDNet 기사와 일맥상통하는 내용이라 하겠다.

※ 내용 출처 : CNet의 'TV Buying Guide' 중에서.

최적의 화질을 위한 적정 시청거리는?

위의 사례를 보면 한국의 인터넷 사이트나 블로그에 올려져 있는 내용들에 비해 미국의 CNet 등에서 가이드하고 있는 내용이 훨씬 구체적이고 합리적인 것으로 보인다. 하지만 42인치 TV를 1.6 ~ 3.2m 앞에서 보는 것이 정말 합리적인 것일까? 혹시 42인치 정도의 TV를 가진 분들은 한번 실험해 보시기 바란다. 아마도 1.6m라는 거리는 매우 당황스러운 수준인 경우가 많을 것이다. 그렇다면 적정 시청거리, 혹은 적절한 해상도와 화면크기를 선택하는 기준은 무엇일까? 고려해야 할 사항들을 모두 열거해 보면 아래와 같다.

1) 시야각과 몰입효과

우리가 보다 더 큰 TV를 원하는 이유는 바로 우리의 눈을 가득히 채워 주기를 바라기 때문이다. 그래야 자신이 영화속에 들어가 있는 것과 같은 현장감을 느끼면서 몰입할 수 있다. TV와 VTR의 보급이 급격히 늘어나던 80년대에 영화업자들이 선택한 전략이 바로 와이드 스크린을 통해 시야각을 넓혀 더욱 실감나는 영상을 보여주자는 것이었고, 대성공을 거두었다.

그렇다면 얼마나 큰 화면을 봐야 충분한 현장감을 느낄 수 있을까? 인간의 시각은 한쪽 눈만 뜰 경우 수평 160도, 수직 175도의 시야를 가진다고 한다. 하지만 양쪽 눈을 모두 뜰 경우에는 수평 200도, 수직 135도이고, 양쪽 눈을 모두 떴을 때 겹치는 시야각은 수평 120도, 수직 135도이다. (Wandell, 1995) 결국 두 눈을 모두 뜨고 볼 때에는 가로로 120도 정도에 들어오는 물체만 식별할 수 있다는 얘기이므로 화면을 설계할 때 이를 기준으로 할 수 있을 것이다.

※ 이미지 출처 : Digital Video & HDTV

하지만 120도의 시야각을 확보하는 것이 현실에서는 그리 쉽지가 않다. 예를 들어, 40인치 LCD-TV로 수평 120도를 확보하기 위해 얼마나 가까이서 봐야 하는지를 실험해 보았다. 계산도 해 보고 실제 각도기를 가지고 측정해 보니 최소한 화면의 크기(대각선) 보다 가까이 가야 했다. 40인치 TV를 이렇게 가까이에서 볼 수는 없는 노릇이므로 '시야각과 몰입효과'를 고려한 적정 시청거리의 따지는 것은 큰 의미는 없게 된다. 위의 그림에서 보듯이 Full HD급 TV를 볼 때 얻을 수 있는 일반적인 시야각은 33도 정도에 불과하다.

2) 해상도와 화질(이미지 선명도)

위에서 본 바와 같이 최적의 몰입도를 위해 시야를 꽉 채워주는 것이 극장에서는 어느 정도 가능하겠지만 가정에서는 거의 불가능하다. 여러 사람이 편안한 거리에서 보려면 거실의 한 쪽 q벽을 모두 스크린으로 덮어야 하는데... 프로젝터를 사용한다면 모를까 직시형 TV라면 거의 불가능하다. 100인치가 넘는 PDP가 나오기는 했지만 천문학적인 가격은 고사하고, 일반적인 가정집이나 아파트로 운반하거나 설치하는 것 자체가 대단한 공학적 도전이 되기 때문이다.

따라서 얼마나 큰 TV를 살까, 얼마나 높은 해상도를 선택할까, 그리고 얼마나 가까이에서 볼까하는 문제는 결국 화질을 기준으로 생각할 수 밖에 없다고 하겠다. 필자는 '화질'을 '디스플레이의 총체적 이미지 만족도'라고 규정하기 때문에 여기에는 선명도, 색감, 노이즈 등 모든 요소가 포함이 된다. 일반적으로 흔히 얘기하는 화질 보다는 더 큰 개념이고, 이 컬럼에서 말하고자 하는 것은 좁은 의미의 화질, 즉 '선명도'를 말한다.

선명도의 개념으로 화질을 따질 때 우리 눈의 특성을 먼저 고려해야 한다. 과학자들의 실험에 따르면 우리 인간의 눈은 대략 1초에 60번 이상의 속도로 이미지를 바꿔 주면 자연스러운 연속동작으로 인식한다고 한다. 다른 말로 바꾸면 60Hz 이상으로 화면을 갱신해 주기만 하면 되기 때문에 TV의 경우 굳이 100Hz와 같은 높은 화면주사율을 갖게 하기 위해서 많은 자원(video bandwidth)을 낭비할 필요가 없다는 것이다. 이것을 시간주파수(temporal frequency)에 대한 시각적 민감도라 할 수 있다.

한편, 우리의 눈은 공간주파수(spatial frequency)에 대해서도 유사한 특성을 가진다고 한다. 아래의 그래프는 공간주파수(cycles per degree)에 대한 Contrast Sensitivity Fucntion(CSF)를 나타낸 것이다. 예를 들어, 1도의 시야각 안에 약 8개의 줄(stripe) 반복되는 경우를 가장 잘 구분하고, 그 이상으로 올리면 점차 구분력이 저하되다가 약 60개가 되면 흑백의 선으로 인식하지 못하고 회색으로 느낀다는 것이다. (Contrast Sensitivity of the Human Eye and Its Effects on Image Quality, Barten)

※ 이미지 출처 : Webvision

따라서 60cycles/degree 이상의 공간주파수는 의미가 없다는  시각적 특성을 이용하면 화면크기나 해상도에 따른 적정 시청거리를 구할 수 있고, 반대로 시청거리가 고정된 경우 어느 정도의 해상도면 부드러운 영상으로 느낄 수 있는지를 계산할 수 있는 것이다. 이것은 우리가 프린터에서 흔히 사용하는 DPI(Dots per Inch)와도 같은 개념이다. 인쇄물의 경우 아래의 사진에서와 같이 실제로는 매우 작은 점들로 구성되어 있지만 적절한 거리에서 보면 부드러운 이미지로 보인다. 밀도(density)를 알면 이미지를 얼마나 떨어져서 봐야 할 지를 계산할 수 있고, 반대로 보는 거리가 정해져 있다면 얼마나 도트를 작게 만들어야 할 지를 산출할 수 있는 것이다.

그럼 지금부터 적절한 시청거리를 산출하기 위해 쉬운 산수를 해 보도록 하겠다. 아래의 그림은 공간주파수가 60cpd가 되는 거리를 찾기 위한 간단한 도식이다.

* PH : 화면의 수직 길이(높이)

* VR : 화면의 수직 해상도

* VD : 시청거리

* h : 시야 1도에 해당하는 화면 높이

* a : 시야 1도

* r : h안에 있는 스캔라인의 수(픽셀의 수)

Tan(a/2) = 0.5h / VD 이므로  h = 2* VD * Tan(0.5a)가 된다.  

한편 r = VR * ( h / PH )이므로 h를 대입하면 r = 2*VD*Tan(0.5a) * (VR/PH)가 된다.

이를 다시 VD로 정리하자면 VD = r*PH / (2*VR*Tan(0.5a)가 된다.

즉, 시청거리는 화면의 크기(높이)에 비례하고 수직해상도에 반비례한다는 사실을 알 수 있다. 다른 말로 하면 화면이 커질 수록 멀리서 봐야 하지만 해상도가 높다면 가까이서 시청해도 부드럽고 자연스러운 이미지를 얻을 수 있다는 뜻이다. 화면의 크기와 해상도는 제품마다 다 다르기 때문에 각각의 경우에 대해 모두 계산을 해 보면 다음과 같다.

위의 표를 보면 이런 식의 추론을 할 수 있는 것이다. 예를 들어, 40인치 SD급 TV를 샀다면 약 3.6m 정도는 떨어져서 봐야 이미지가 충분히 매끄럽게 보이지만, HD급을 샀을 경우에는 약 2.4m 정도 앞에서 봐도 매끄럽게 보인다는 것이다. 반면에 40인치 Full HD급 TV를 샀다면 약 1.6m 정도에서 봐도 선명하게 보이게 될 것이라 하겠다.

반대로 얘기하자면 집이 커서 TV와 소파와의 거리가 4m 정도 된다면 40인치 SD급 TV를 사서 보더라도 선명도가 괜찮게 보인다는 뜻이 된다. 물론 더 많이 떨어져서 보게 되므로 시야각이 좁아져 몰입도는 더 낮아지게 될 것이고, 특히 그렇게 큰 집에 사는 사람이 굳이 SD급을 살 이유는 없을 것이다. 일반적인 한국인의 주거환경을 고려한다면 40인치나 50인치 HD급이 제격이라 하겠다.

여기서 ZDNet에서 가이드했던 내용과 비교해 보자. ZDNet에서는 42인치 와이드 TV라면 1.6m 정도 떨어져야 한다고 했으며, 60인치 와이드 화면은 2.3m 떨어질 것을 주장했었다. 위의 표에서 보면 40인치 FHD급이 약 1.6m이고, 60인치 Full HD급이 2.38m로 ZDNet의 주장과 거의 일치한다. 다시 말해서 ZDNet이나 CNet의 가이드는 Full HD급을 기준으로 최소한의 시청거리를 안내해 준 것이라고 할 수 있다. 사실 인간의 시각적 특성은 시간과 공간이 복합적으로 작용하는 동영상에 대해서는 민감도가 더 떨어진다. 따라서 시공간적주파수(spatio-temporal frequency)를 감안한다면 SD나 HD급이라 하더라도 ZDNet의 가이드가 대략 맞을 수 있을 것이다.

한편 위의 결과를 화면 사이즈에 따른 시청거리로 계산하면 어떻게 될까? 당연히 해상도에 따라 다를 수 밖에 없는데 정리하자면 아래와 같다. 앞서 설명드린 동영상에 대한 복합적 시각 특성과 개별 가정의 시청환경이 매우 다를 것이므로 단순히 HD급이라면 화면크기의 2~3배 떨어져서 보고, Full HD급이라면 약 2배 정도 떨어져 보면 된다고 외우시면 되겠다.

* SD급 : 화면 크기(대각선)의 약 3.5배 (화면 높이의 약 7.2배)

* HD급 : 화면 크기(대각선)의 약 2.3배 (화면 높이의 약 4.8배)

* Full HD급 : 화면 크기(대각선)의 약 1.6배 (화면 높이의 약 3.2배)

좀더 쉬운 계산법을 알려 드리자면 다음과 같다. 1도 시야에 60cpd의 공간주파수를 계산해 보면 3438이 된다. 이 밀도값에 화면의 높이를 곱하고 다시 수직해상도(480, 720, 1080 등)으로 나눠주면 아주 쉽게 (최적의 화질을 볼 수 있는) 시청거리를 계산할 수 있다.

* 밀도(density) = 60 / 1도 = 3438

* 시청거리 = 3438 * 화면높이 / 수직해상도

   ( Viewing Distance = 3438 * Picture Height / Vertical Resolution )