순차 주사 방식

순차 주사 방식(順次走査方式, 영어: progressive scanning, noninterlaced scanning)은 각 필름 프레임의 모든 선들이 순서대로 그려지는 움직이는 그림을 표시, 저장 또는 전송하는 포맷이다. 이는 각 프레임의 홀수 라인, 그 다음 짝수 라인(각 이미지는 비디오 필드라고 함)이 번갈아 그려져 실제 이미지 프레임 수의 절반만 비디오를 생성하는 데 사용되는 기존 아날로그 텔레비전 시스템의 비월 주사 방식과 대조된다.^[1] 이 시스템은 1936년 영국 알렉산드라 궁전에서 존 로지 베어드의 240라인 텔레비전 전송에 사용되었을 때 "순차 주사"로 알려졌다. 이는 1920년대에 30라인을 사용한 베어드의 실험 전송에도 사용되었다.^[2] 순차 주사 방식은 21세기 초부터 컴퓨터 화면에서 보편적으로 사용되었다.^[3]

인터라인 트위터

재생률을 3배 늦출 때의 인터라인 트위터. 인디언-헤드 테스트 패턴을 사용하여 시연.

이 대략적인 애니메이션은 순차 주사 방식과 비월 주사 방식을 비교하고, 비월 주사와 관련된 인터라인 트위터 효과도 시연한다. 왼쪽에는 두 개의 순차 주사 이미지이 있다. 가운데에는 두 개의 비월 주사 이미지이 있고, 오른쪽에는 라인 더블러가 있는 두 개의 이미지이 있다. 원본 해상도는 위에 있고 공간 위신호 제거가 적용된 이미지는 아래에 있다. 비월 주사 이미지는 순차 주사 이미지의 절반 대역폭을 사용한다. 가운데 열의 이미지는 왼쪽 이미지의 픽셀을 정확히 복제하지만, 비월 주사 방식은 세부 사항이 트위터링되도록 한다. 실제 비월 주사 비디오는 트위터링을 방지하기 위해 이러한 세부 사항을 흐리게 처리하지만, 아래쪽 행의 그림에서 볼 수 있듯이 이러한 부드럽게 처리(또는 안티앨리어싱)는 이미지 선명도를 희생시킨다. 오른쪽 아래 그림에 표시된 라인 더블러는 가운데의 이전에 비월 주사된 이미지를 왼쪽 상단에 표시된 순차 주사 이미지의 전체 품질로 복원할 수 없다.

참고: 재생률이 3배 느려졌고, 해상도가 일반적인 비월 주사 비디오 해상도의 절반 미만이기 때문에 시뮬레이션된 비월 주사 부분의 깜박임과 이 예시에서 검은색 선의 가시성이 과장되어 있다. 또한 위의 이미지는 PC 모니터나 LCD 또는 플라즈마 기반 텔레비전 세트와 같이 비월 주사 방식을 지원하지 않는 모니터에서 순차 주사 이미지와 동일한 모드로 비월 주사 이미지를 표시했을 때 어떻게 보이는지를 기반으로 한다.

저장 또는 전송에서의 사용

순차 주사 방식은 DVD에 필름 기반 자료를 스캔하고 저장하는 데 사용되며, 예를 들어 480p24 또는 576p25 포맷으로 사용된다. 순차 주사 방식은 1990년대 초 그랜드 얼라이언스의 HDTV 기술 표준에 포함되었다. 미국에서는 HDTV를 통한 모든 필름 전송이 순차 주사 방식으로 방송될 것이라고 합의되었다.^[4] 신호가 비월 주사 방식으로 전송되더라도 HDTV는 이를 순차 주사 방식으로 변환한다.^[5]

TV, 비디오 프로젝터, 모니터에서의 사용

순차 주사 방식은 모든 LCD 컴퓨터 모니터와 대부분의 HDTV에 사용된다. 대부분의 음극선관(CRT) 컴퓨터 모니터와 CRT 방식 디스플레이(예: SDTV)는 완전한 수직 해상도를 달성하기 위해 비월 주사 방식을 사용해야 했지만, 수직 해상도를 절반으로 줄이는 대신 순차 주사 비디오를 표시할 수 있었다. HDTV가 보편화되기 전에는 일부 텔레비전과 비디오 프로젝터가 하나 이상의 전체 해상도 순차 주사 입력과 함께 생산되어 이러한 디스플레이가 PALPlus, 순차 주사 방식 DVD 플레이어 및 특정 비디오 게임 콘솔과 같은 포맷을 활용할 수 있게 했다. 초기 HDTV는 480p 및 720p의 순차 주사 해상도를 지원했으며, 1080p 디스플레이는 더 높은 비용으로 제공되었다. UHD가 출시되었을 때, 2010년대에 소비자 시장에 TV가 등장했지만, 역시 순차 주사 해상도를 사용했으며, 일반적으로 4K HDTV의 경우 엄청난 가격으로 판매되었거나^[6] (8K HDTV) 아직 프로토타입 단계에 있었다.^[7] 이후 소비자용 4K HDTV 가격이 하락하여 더 저렴해졌고, 이는 소비자들 사이에서 보급률을 높였다. 컴퓨터 모니터는 훨씬 더 높은 해상도를 사용할 수 있다.

순차 주사 방식의 단점은 동일한 프레임 크기와 수직 재생률을 가진 비월 주사 방식 비디오보다 더 높은 대역폭을 필요로 한다는 것이다. 이 때문에 1080p는 방송용으로 사용되지 않는다.^[8] 비월 주사 방식이 원래 사용된 이유에 대한 설명은 비월 주사 방식을 참조하라. 비월 주사 비디오를 순차 주사 포맷으로 변환하는 기본 원리와 장단점에 대한 심층적인 설명은 디인터레이스를 참조하라.

장점

순차 주사 방식의 주요 장점은 움직임이 더 부드럽고 사실적으로 보인다는 것이다.^[9] 인터라인 트위터와 같이 동일한 라인 속도의 비월 주사 비디오와 관련된 시각적 아티팩트가 없다. 프레임에는 비월 주사 아티팩트가 없으며 스틸 사진으로 캡처하여 사용할 수 있다. 순차 주사 방식에서는 인터라인 트위터와 눈의 피로를 줄이기 위해 의도적인 흐림(때로는 안티앨리어싱이라고 함)을 도입할 필요가 없다.

DVD 영화 및 비디오 게임과 같은 대부분의 미디어의 경우, 비디오는 비월 주사 디스플레이에서 재생될 때 인터라인 트위터를 완화하기 위해 제작 과정 자체에서 흐리게 처리된다. 결과적으로 비디오를 순차 주사 방식으로 볼 때 원본 비디오의 선명도를 복원하는 것은 불가능하다. 이에 대한 사용자 친화적인 해결책은 디스플레이 하드웨어와 비디오 게임이 비디오를 마음대로 흐리게 처리하거나 원래 선명도를 유지하는 옵션을 제공하는 것이다. 이를 통해 시청자는 비월 주사 및 순차 주사 디스플레이 모두에서 원하는 이미지 선명도를 얻을 수 있다.

순차 주사 방식은 또한 480p를 1080p HDTV에 표시하기 위해 업스케일링하는 것과 같이 동일한 비월 주사 비디오보다 더 높은 해상도로 스케일링하는 데 더 선명하고 빠른 결과를 제공한다. CRT 기술을 기반으로 하지 않는 HDTV는 비월 주사 비디오를 기본적으로 표시할 수 없으므로, 비월 주사 비디오는 스케일링 및 표시되기 전에 디인터레이스되어야 한다. 디인터레이스는 눈에 띄는 시각적 아티팩트 및 비디오 소스와 디스플레이 장치 간의 입력 지연을 초래할 수 있다.

같이 보기

• 1440p
• 디인터레이스
• 고효율 비디오 코딩
• 순차 분할 프레임: 비월 주사 장비 및 미디어를 사용하여 순차 주사 비디오를 획득, 저장, 수정 및 배포하도록 설계된 체계