픽셀(디스플레이)

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마리오의 픽셀 아트. [1]

1. 개요2. 유래3. 구조4. 픽셀과 용량5. 픽셀이 이름에 들어가는 것들

5.1. 픽셀 그래픽을 사용하는 게임들

6. 응용

6.1. 게임 그래픽

7. 관련 문서

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1. 개요

Pixel ｜ 화소(畫素)

픽셀(pixel, px) 또는 화소(畫素)는 사각형의 점으로, 디지털 화상을 구성하는 기본적인 단위이다.

'픽처 엘리먼트(Picture Element)'의 준말이며, 어휘 '화소' 역시 이를 직역한 것이다. 이 점 하나에 해당 색의 정보(빨간색, 초록색, 파란색, 투명도 등)가 담겨져 있으며, 이는 곧 그림의 용량과 직결된다. BMP, GIF, JPEG, PNG가 픽셀을 사용하는 대표적인 포맷으로, 이를 '비트맵 이미지'라고 한다. 연속적인 값으로 그림을 그리는 벡터 이미지와는 대비된다.

화소는 컴퓨터 그래픽과 이를 처리하는 전자기기에서 이미지의 크기와 출력을 나타내는 도량형으로 쓰이기도 한다.[2]

2. 유래

사실 픽셀이라는 개념의 시초는 컴퓨터가 발명되기 훨씬 이전인 19세기 후반으로 거슬러 올라간다. 조르주 쇠라(Georges Seurat)와 파울 시냐크(Paul Signac) 등이 그림을 점으로 찍어서 표현하는 점묘화(點描畫) 기법을 만들었는데, 여기서 픽셀 개념이 만들어졌다고 봐도 손색이 없다.

파일:external/upload.wikimedia.org/Georges_Seurat_035.jpg

조르주 쇠라의 그림 중 일부를 확대한 것. 점이 눈에 보인다.

하지만 이 당시는 주류가 아니었다. 손으로 일일이 점을 찍어야 하는지라 그냥 슥 그리는 것에 비해 엄청난 노가다였기 때문이다.[3] 오랜 시간이 지나고 나서야 텔레비전 등 디스플레이의 발명 및 발전으로 비슷한 기법이 생겨나서(물론 위의 점묘화와는 달리 각 점이 일렬로 배치되었으며, 말 그대로 순식간으로 점을 찍어낸다) 지금에 이르렀다.

최초의 디지털 이미지는 1957년에 러셀 커쉬와 동료 과학자들로 말미암아 제작된 아들 워든의 사진(176x176 픽셀)이다("Boeing Man").

3. 구조

맨 위의 이미지는 색 배합이 완료된 상태이지만, 실제로는 RGB 등의 서브픽셀[4]의 조합으로 이루어진다. 돋보기로 모니터를 들여다보면 다음과 같을 것이다. ~~모니터에 눈을 가까이 하기만 해도 거의 보인다 눈 나빠지니 조심하자~~

파일:external/upload.wikimedia.org/RGBpixels.png

~~왠지 보면 눈이 아파 온다~~

물론 모든 디스플레이가 저런 모양은 아니다. 텔레비전의 경우 가로축으로 지그재그 모양을 하고 있으며, AMOLED 등 일부 픽셀의 폭을 2배로 해 놓은 펜타일 배치도 있다. 또한 제품마다 해상도 및 밀도[5]가 다르기 때문에 픽셀의 크기도 제품에 따라 달라지게 된다. 이 중 유명한 것이 Retina 디스플레이로, 1인치에 픽셀이 300도트 이상 들어가는 정도의 밀도일 경우 눈으로 픽셀을 구별할 수 없을 정도라는 것에 착안해서 스티브 잡스가 만들어낸 광고 문구다.[6]

디스플레이 중 LCD는 해상도와 픽셀 수가 1:1 대응[7]해야만 최상의 화질을 보장하는데, 이를 만족하지 않는 경우 화면이 일그러져 보이거나 옆쪽 혹은 위쪽을 잘라먹는다. 단 픽셀 수를 정하는 세로와 가로가 x의 배수이고 해상도와 픽셀 수의 비가 x²:1에 해당하는 경우에 한해 그런 현상은 일어나지 않는다.

또한 아주 가끔 게임의 요소로 이를 넣는 경우도 있는데, 가령 배경 색과 1만큼 차이나는 글자를 삽입한다던가 1픽셀짜리 점을 클릭해야 한다던가 혹은 클릭해야 하는 오브젝트가 충분히 크더라도 보호색이거나 지나치게 투명하다던가...

4. 픽셀과 용량

원래 비트맵이라는 용어는 0과 1을 픽셀 하나로 지정하는 것에서 비롯됐는데, 구현 방식 상 흰색 아니면 검은색 [8]이라는 간단한 색만 낼 수 있었다. 하지만 컴퓨터의 발달로 픽셀 안에 여러 색을 욱여넣을 수 있게 되면서(정확히는 CGA, EGA, VGA로 그래픽 카드가 발전하면서), 이제는 어지간해서는 32비트(RGBA 8비트씩) 컬러를 사용하며, 전문가 한정으로 40비트(RGBA 10비트씩) 이상을 사용하는 지경이 되었다. 다만, 비트 수가 커질수록 그림의 용량도 커지고 그만큼 더 높은 수준의 컴퓨터 처리 능력을 요구한다.

벡터 그래픽이나 3D개체는 렌더링이라는 최종 과정에 도달하기 전에 픽셀 단위로 변환해서 그려내는데 이를 래스터화(Rasterization)라고 하며, 그래픽 카드의 성능은 이를 얼마나 빨리 실시간으로 처리하는가라는 방향으로 이뤄지고 있다. 2000년대 후반 이후에는 연산 성능만 부각되어 묻혔을 뿐, 성능에 영향을 주는 매우 중요한 기능이다.

그림을 주욱 이어붙인 움짤 및 동영상도 마찬가지이며, 이것 때문에 압축 알고리즘이 생겨났다고 해도 과언이 아니다.[9]

5. 픽셀이 이름에 들어가는 것들

5.1. 픽셀 그래픽을 사용하는 게임들

6. 응용

비트맵 이미지의 최소단위이기 때문에 이 단위로 그림을 작업하는 것이 도트 노가다이며, 주로 저해상도 게임 등에서 많이 쓰인다. 이외에도 점 하나에 모든 색 정보가 들어가 있으므로 비연속적인 값이 많은 사진을 저장하기가 편하다. 대신 점으로만 이루어진 그림의 특성상 확대/축소에 매우 취약하며, 이 경우 계단 현상이 생긴다. 물론 포토샵 등을 포함한 어지간한 그래픽 툴에는 자체적인 보정 기능이 있지만, 점차 화질이 ..희생될 수밖에 없다.

최근에는 군용 위장 패턴 중에도 픽셀을 이용하는 경우가 많다. 국군에서도 사용중인 픽셀 무늬 전투복을 생각하면 이해가 쉽다. 물론 이건 사람이 노가다해서 점을 찍는게 아니라 원하는 지형의 색상 정보를 컴퓨터로 합성해서 적절한 형태로 배열하는 것이다. 픽셀 위장 패턴이 도입된 초기에는 픽셀의 네모난 형태가 자연에 존재하지 않는 부자연스러운 모양이기 때문에 위장 효과가 떨어질 것이라는 우려의 목소리가 있었지만, 실제로 제작해보고나니 사람의 눈이 부자연스러운 형태인 픽셀 패턴을 그대로 인식하는 것이 아니라, 오히려 픽셀의 경계선이 흐릿하게 뭉뚱그려져 인식된다는 것이 밝혀져 기존에 널리 사용되던 얼룩무늬 패턴과 비교해도 전혀 부족함이 없는 우수한 위장 성능을 가진다는 사실이 받아들여졌다. 다만 최근 들어서 멀티캠과 같은 얼룩무늬 모양의 패턴으로 회귀하는 경우도 나타나고 있지만, 여전히 많은 국가에서 디지털 패턴 형태의 위장무늬를 채용하고 있다.

6.1. 게임 그래픽

파일:external/upload.wikimedia.org/Cave_Story_gameplay.gif

픽셀 그래픽으로 만들어진 인디 게임 동굴 이야기

게임에서의 픽셀 그래픽은 도트 그래픽과 구분된다. 정확히 말하자면 픽셀은 도트의 세부 분류. 주로 8비트 ~ 16비트 콘솔 시대 풍의 도트 그래픽을 보통 픽셀이라고 칭한다. 상대적으로 제작 난이도가 낮고 시간이 지나도 시대를 덜 타서 인디 게임에서 많이 쓰인다. 게임 엔진들이 싸고 좋은 것들이 있지만, 픽셀 자체를 좋아하는 사람들이 많기도 하다. 예전에는 정말로 도트 그래픽이 최선이여서 그렇게 표현할 수밖에 없었지만[14], 요즘은 일부러 도트, 픽셀로 만들다보니 고전 게임들의 도트 그래픽과 확실히 비교된다. 서술 시 유의.

Steam에서 분류 장르 중 '픽셀 그래픽'이 있다.

7. 관련 문서

클리어타입

[1] 어느 정도 퀄리티가 있는 그림을 그리기 위해서는 최소 3000픽셀 이상, 세세하게 표현하기 위해서는 110만 픽셀 이상 필요하다.[2] 폰카의 성능을 500만 화소 등으로 보통 말하는데 여기서 화소가 이 픽셀의 총 개수를 말한다. 여담으로 500만 화소는 한 변의 길이가 2,200 픽셀인 정사각형의 넓이와 비슷하다(사진 결과물을 정사각형으로 출력하는 경우는 드물기 때문에, 보통은 3:2 비율의 사진이 일반적이고, 이 경우 가로 2,800 x 세로 1,800 정도의 사진이 결과물로 나온다. 2,800 x 1,800 = 5,040,000)[3] 쇠라의 작품이 별로 없었던 것도 여기에 기인한다. 31살 한창 나이에 요절한 점도 있지만.[4] 픽셀보다 작은 단위.[5] 픽셀 피치(Pixel pitch) 또는 ppi라고 한다.[6] 그 기준을 임의로 설정하고 이후 제품군에 따라 그 기준마저 임의로 바꿨으므로 기술용어가 절대 아니다. 또한 당연하게도 가까이에서 자세히 보면 픽셀이 보인다.[7] 이는 곧, 디스플레이가 지원하는 최대 해상도로 설정함을 의미한다. 다만 화면 크기에 비해 해상도가 너무 높을 경우 가독성에 문제가 생길 수 있는데, 그래서 생긴 것이 HiDPI.[8] 엄밀히는 ON/OFF. 당시에는 컬러 모니터가 없었으며 대부분의 모니터는 진한 녹색이었다.[9] 특히 손실 압축 포맷은 그림과 동영상에 압도적으로 많이 쓰인다.[10] 스위스 소재의 프로게임단.[11] 도트가 최선이였던 게임도 많기 때문.[12] 라이덴 2와 라이덴 파이터즈 시리즈에만 해당 3편부터는 3D이다.[5세대까지] [14] 그렇다고 해서 당시 모든 게임들이 그런 것만은 아니다.