[신문과 놀자!/눈이 커지는 수학]실감나는 온라인 영상의 비밀은 ‘화면 비율’에 있어요

극장에서 볼 수 있는 넓은 화면… 2.35:1 비율의 ‘시네마스코프’
가장 일반적인 화면비는 16:9… 최근 21:9 울트라 와이드 인기

지난해 12월 광주 국립아시아문화전당 창조원에서 대형 스크린을 통해 구현된 혼합현실 프로젝트. 동아일보DB

상훈은 얼마 전 세계적인 그룹 방탄소년단(BTS)이 ‘온택트’(Ontact·온라인을 통해 대면하는 방식. 비대면을 이르는 언택트(Untact)에 온라인을 통한 외부 연결(On)을 더한 용어) 콘서트를 진행했다는 보도를 접했습니다. 또 가수들이 여러 곳을 돌며 공연을 하는 한 TV 프로그램에서 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산을 방지하기 위해 베란다 콘서트 등 다양한 방식으로 공연을 진행하는 것을 보았습니다.

상훈: 방탄소년단의 첫 유료 온라인 콘서트인 ‘방방콘 더 라이브(The Live)’에 75만 명이나 접속해서 봤다고 하네요. 이제 집에서 온라인으로 콘서트를 즐기는 시대가 왔나 봐요.

엄마: 그래. 코로나19가 우리 생활에 많은 변화를 주고 있는데 그중 하나가 문화산업이 아닐까 싶구나. 무관중 공연이나 스포츠 중계, 온라인 콘서트나 드라이브 인 콘서트 등 새로운 문화가 등장하고 있네.

상훈: 그런데 공연장이나 스타디움은 생동감 있는 현장을 느끼려고 가는 건데, 이런 새로운 형태들이 그런 느낌을 전달할 수 있을까요?

엄마: 아직은 라이브 공연의 생생하고 섬세한 소리를 전달할 수 있는 방법, 관중들과 아티스트가 상호 작용할 수 있는 방법 등 해결해야 할 문제들이 많단다. 우선 온라인 중계는 시각적으로 접하는 부분이 많으니까 화면이 중요한데, 여기서 찾을 수 있는 수학을 한 번 살펴볼까?

○더욱 중요해진 온라인 출력 화면

최근 진행된 방탄소년단의 온라인 콘서트에서 단연 시선을 사로잡은 것은 ‘멀티뷰’ 시스템이었다고 합니다. 모두 6개의 앵글로 촬영한 화면을 통해 팬들이 보고 싶은 화면을 선택해 볼 수 있도록 했습니다. 메인 화면을 기본으로 풀샷, 클로즈업, 스카이뷰 등 서로 다른 각도에서 촬영한 화면을 제공한 것이지요. 방탄소년단 멤버들의 열정 넘치는 무대가 눈앞에서 보는 듯 생동감 있게 전달됐다고 합니다.

드라이브 인 콘서트의 경우 라디오로 음향을 전달하는 만큼 생생하고 섬세한 소리를 어떻게 전달하느냐가 관건이겠죠. 반면 온라인 콘서트의 경우는 화면 구성 및 어떤 영상으로 어떻게 보여주는가와 관련한 디스플레이도 중요한 요소입니다. 디스플레이는 색, 해상도, 화면 비율 등 다양한 요소가 화질을 결정합니다. 여기서는 화면 비율을 수학적으로 살펴보기로 하지요.

화면 비율을 표기하는 방식은 크게 두 가지입니다. 4:3, 16:9와 같이 비를 표기하는 방식이 있고, 가로의 값을 세로의 값으로 나눈 소수점으로 표기하는 방식도 있습니다. 4:3의 경우 소수점 표기법으로는 1.33:1이 되고, 16:9의 경우에는 1.77:1로 표현합니다.

화면 비율은 토머스 에디슨과 함께 영화 필름 영사기의 시초인 키네토스코프(Kinetoscope)를 발명한 윌리엄 딕슨에 의해 시작되었습니다. 키네토스코프는 필름을 초당 46장씩 빠르게 돌려 최초로 움직이는 이미지를 구현했습니다. 이때부터 영화의 필름 폭이 35mm로 정해졌답니다. 이후 소리가 들어가는 유성영화가 등장하면서 프레임 크기가 22mm×16mm(1.37:1)로 정해졌습니다. 기존에 딕슨이 만든 1.33:1보다 가로가 조금 더 넓은 면이 탄생하게 된 거죠. 이후 TV가 등장하면서 TV의 화면 비율은 극장의 화면 비율을 자연스럽게 채택하게 됐습니다.

○다양한 화면 비율의 세계

TV가 등장하자 사람들이 집에서도 언제든지 영상을 볼 수 있게 됐고, 극장을 찾는 관객 수가 하락할 것으로 예상됐기 때문에 영화 산업계는 큰 위기감을 느끼게 됩니다. 영화 산업계는 TV와는 다른 포맷을 채택해 경쟁력을 갖출 필요성을 느끼게 됐습니다. 이에 따라 가로 영상의 폭을 넓혀 생생한 현장감을 재현할 수 있는 와이드 스크린 포맷을 다양하게 만들게 됩니다. 대표적인 것이 전통적인 35mm 필름 폭에 2분의 1로 압축한 와이드 영상을 기록하는 구조로 만든 화면 비율 2.35:1의 ‘시네마스코프’입니다. (‘그림1’ 참조)

한편 16:9의 탄생 배경은 TV와 관련이 있습니다. 1980년대 후반 HDTV 표준을 정하면서 미국 영화텔레비전기술자 협회에서 16:9라는 화면 비율을 제시했습니다. 16:9(1.77:1)는 수학적으로 보면 1.33:1(4:3)과 2.35:1의 평균 수치에 해당합니다. 따라서 폭이 좁거나 넓은 와이드 스크린 비율의 영상이라도 16:9 포맷에서 시청하면 상하 좌우에 조금씩 공백이 들어가는 방식으로 영상을 효율적으로 표시할 수 있게 됩니다. 일종의 타협안인 것이지요. 화면 비율 16:9는 이후 DVD에서 HDTV, UHD까지 와이드 스크린의 표준으로 널리 쓰이게 됩니다.

디스플레이의 와이드 스크린의 변화는 지금도 진행 중입니다. 4:3에서 16:9로 와이드 스크린의 요구를 반영했듯이, 16:9보다 더 폭이 넓은 21:9 시장도 열렸다고 합니다. 국내 전자회사에서는 세계 최대의 가전 박람회에서 21:9 화면비율을 가진 105인치 울트라 와이드 TV를 선보였고, 최근에는 모니터 시장에도 21:9 화면비율의 인기가 높아지고 있답니다.

TV, 모니터, 휴대전화 등 가정용 디스플레이 장치의 화면 크기는 화면 비율에 상관없이 표시하기 위해 대각선의 길이를 인치 단위로 표시합니다. 소비자들의 이해를 돕기 위해 최근 출시되는 제품은 센티미터(cm) 단위로 표시되기도 하지만 통상 크기에 대한 감을 돕기 위해 인치 단위를 씁니다.

다양한 화면 비율에 따라 한 변의 길이가 같더라도 다른 수직인 한 변의 길이는 달라질 수 있습니다. 대각선의 길이가 같아도 당연히 가로와 세로의 길이가 달라지게 되는 것이지요. 이때 비례식과 직각삼각형의 성질로 제시된 화면의 크기가 있으면 비율에 따른 가로와 세로의 길이를 구할 수 있습니다.

○화면 비율 속 수학적 규칙

화면 비율에서 재미있는 수학적 관계를 생각해볼까 합니다. 이 관계를 이용하면 앞으로의 와이드 스크린 화면 비율을 예상해볼 수도 있습니다.

4:3의 비율을 분수로 표현하면 4/3가 되며, 이를 제곱하면 16/9이 됩니다. 4/3를 세제곱하면 64/27가 되며, 이는 약 21.3:9입니다. 현재 새로운 와이드 스크린으로 주목 받고 있는 21:9와 비슷한 비율이죠. 그렇다면 4/3를 네제곱 하면 어떨까요? 256/81이 되며, 소수점 비율로 나타내면 28.4:9가 됩니다. 단순한 규칙에 의한 수학적 추측일 뿐이지만 더 폭 넓은 와이드 스크린에 대한 요구가 있다면 언젠가는 28:9 비율의 포맷도 등장하게 될지도 모르겠습니다. (‘그림2’ 참조)

박지현 반포고 교사