디스플레이 주사율과 FPS

안녕하세요. 매일 IT, 밀릿입니다. 올해 초 출시된 삼성의 플래그십 스마트폰 모델 '갤럭시 S20'은 카메라 동영상 촬영 능력에 집중한 퍼포먼스를 과시하며 많은 사람들의 관심을 끌었습니다. 울트라 모델의 100배 줌만큼이나 사람들의 이목이 집중됐던 부분은 8K 동영상 촬영을 지원하는 부분이었고, 과거 전문 촬영 장비를 사용해야 가능하던 초고화질 동영상 촬영이 이제는 한 뼘 정도의 스마트폰 기기로 이뤄질 수 있다는 점은 놀라움에 가까웠습니다. 그리고 이렇게 동영상 촬영이 간편해지면서 일상에서도 개인이 제작한 다양한 고화질 영상을 유튜브 등의 동영상 스트리밍 플랫폼을 이용해 접할 수 있게 되었습니다. 하지만 아무리 좋은 촬영 장비로 고화질의 동영상을 촬영했다고 하더라도 그것을 재생할 디스플레이 출력장치가 없다면 우리는 제한된 해상도에서 동영상을 재생할 수밖에 없고 영상 콘텐츠가 표현하는 색감과 요소들 중 많은 부분을 놓칠 수밖에 없습니다. 그래서 이제는 일반적인 동영상 재생을 위해서도 기본적으로 FullHD 해상도를 지원하는 모니터 정도 수준은 되어야 하며 디스플레이의 크기가 커짐에 따라 요구되는 해상도 또한 커지게 됩니다. 

그리고 해상도만큼이나 디스플레이의 성능에 영향을 미치는 것이 바로 주사율, 화면 재생 빈도라는 요소입니다. 또한 초당 프레임을 의미하는 Frame per second, FPS라는 수치도 있습니다. 이번 포스팅에서는 동영상 재생과 관련하여 PC의 출력장치 중 하나인 디스플레이 모니터의 성능을 나타내는 이러한 요소들의 의미가 서로 어떻게 다른지, 그리고 최근 들어 사람들이 주목하기 시작한 이유는 무엇인지에 대해 같이 알아보는 시간을 가지려고 합니다.

 

 

우선 주사율이란 모니터가 프레임을 얼마나 자주 교체하는가에 대한 수치입니다. 주사율은 클럭 수치를 나타낼 때와 마찬가지로 'Hz' 단위를 사용하며, 수치가 높을 수록 성능이 우수한 디스플레이로 여겨집니다. 게이밍 모니터는 144Hz 주사율을 광고하며 끊김 없는 자연스러운 화면 전환을 광고합니다. 하지만 사실 주사율만 단독으로 높아서는 전체적인 영상 재생이나 게임 플레이에 영향이 미미합니다. 부드러운 화면 전환을 위해서는 주사율과 별도로 FPS라는 개념을 알아야 합니다. 앞서 언급한 대로 FPS란 초당 프레임 재생률을 의미합니다. 1초에 얼마나 많은 프레임이 디스플레이에 표시되는가 하는 것을 뜻합니다. 예를 들어 1초에 24 프레임을 출력할 수 있다면 이 장치의 초당 프레임은 24 fps입니다. 하지만 각 프레임에서 프레임으로 전환될 때 동일한 데이터가 몇 번 출력되느냐에 따라 주사율은 달라집니다.

 

CPU의 클럭에 대해 공부할 당시 1 클럭을 '한번'으로 표현했고 '1Hz'로 나타냈습니다. 주사율도 이와 마찬가지로 1Hz마다 그래픽 장치는 디스플레이에 프레임 데이터를 전송하는데, 몇 Hz마다 다음 프레임으로 전환되는가에 따라 1초에 전송되는 Hz의 수치가 달라질 것입니다. 만일 한 프레임에 3Hz가 소요된다면 1초에 24프레임이 재생되므로 총 주사율은 72Hz가 될 것입니다. 주사율 수치가 높아졌지만 사실 이는 초당 프레임 FPS가 낮아서 계산된 수치이기 때문에 화질이 좋아졌다고 말할 수는 없습니다. 가장 화질이 좋아지기 위해서는 초당 프레임이 높아서 잘게 쪼개진 이미지를 고주사율로 재생해야 하는 것입니다. 이 경우 세밀하게 쪼개진 이미지 프레임이 빠르게 재생되므로 디스플레이 이용자는 피사체의 움직임을 더욱 자연스럽다고 느낄 것입니다.

이러한 주사율과 FPS의 개념은 고사양의 게임을 플레이할 때 특히 중요하게 여겨집니다. 최근에 출시된 게임들은 사실적인 그래픽 묘사를 통해 게이머들이 실제와 유사한 캐릭터의 움직임, 환경 묘사 등을 경험하도록 하고 있습니다. 그리고 이러한 그래픽을 구현하는 데에는 사용자가 조작하는 캐릭터의 모션에 맞춰 주변 그래픽이 얼마나 자연스럽게 반응하는가에 크게 영향을 받습니다. 만일 FPS 수치가 고정되어있다면 개발자들이 아무 걱정할 필요가 없겠지만, 초당 프레임 전송율은 CPU와 GPU의 데이터 연산 처리량에 따라 달라집니다. 만일 처리해야 하는 데이터 량이 갑자기 증가한다면 연산 장치에 부하가 걸릴 수밖에 없고 데이터 처리 속도 저하는 FPS와 직결되기 때문입니다. 데이터 전송량이 갑자기 증가하는 경우는 온라인 게임 등에서 사용자 외 다수의 다른 플레이어가 캐릭터 주변에 밀집해 전체 데이터 처리량이 증가하거나, 사용자가 캐릭터를 조작하여 빠른 반응이 필요한 총기 사용, 이동 등의 동작을 취할 때 일어나는 현상입니다.

이렇듯 게임 환경은 단순히 디스플레이의 성능에 좌우되는 것이 아니라 그래픽카드, CPU, 쿨링 시스템 등에 의해 종합적으로 영향을 받습니다. 만약 일시적인 PC의 성능 저하로 프레임 전송율이 떨어진다면 사용자는 게임 이용에 불편함을 느낄 수밖에 없을 것입니다. 즉각적이고 사실적인 묘사가 이뤄지는 FPS 게임 등을 즐기는 경우 고작 몇 프레임 차이로 승패가 갈리는 수도 있기 때문에 프로게이머나 게임 전문 스트리머들은 PC를 초고사양을 맞춰 사전에 이런 문제를 예방하고자 하는 것입니다. 

 

 

이번에는 디스플레이 주사율과 초당 프레임 전송율의 역할, 그리고 실제 사용에서 각각 어떤 부분을 의미하는지에 대해 간략히 살펴보았습니다. 고화질 동영상을 보기 위해 무조건 높은 주사율의 모니터를 구매해야 하는 것은 아니며, PC의 활용 방향에 따라 적절한 수치의 디스플레이를 구매한다면 낮은 주사율의 제품으로도 충분히 매끄러운 동영상 재생이 가능했습니다. 그리고 아무리 디스플레이 성능이 좋더라도 전체적인 PC의 데이터 연산 처리 능력이 받쳐주지 않는다면 성능은 제한됩니다. 이러한 부분을 잘 고려해서 자신에게 적합한 출력 장치를 선택해야 할 것입니다.