요약
ESP32로 구동하는 전자종이 화면에서 GameBoy를 30FPS로 돌리는 영상입니다.
전자종이는 화면이 바뀌는 속도가 느려서 게임처럼 빠르게 움직이는 화면에는 맞지 않는다고 알려져 있습니다. 이 영상은 ESP32(와이파이를 내장한 소형 마이크로컨트롤러)로 전자종이 화면을 직접 구동해 GameBoy 게임을 초당 30프레임으로 보여 줍니다. 원문을 읽지 못했습니다. 영상 설명도 없어서 제목과 HN 댓글로만 정리했습니다.
HN 반응
- 전자종이가 이미 낼 수 있는 최고 속도라고 여겼다며 놀라는 반응이 많았지만, 업계가 이렇게 하지 않는 데는 화면 수명이나 패널별 보정 같은 이유가 있을 것이라는 의견도 나왔습니다.
- 빠르게 갱신하면 전력을 많이 써 전자종이의 장점이 사라진다는 반론에, 백라이트 화면 때문에 편두통을 겪는 사람에게는 꼭 필요하다는 경험담이 맞섰습니다.
이거 미쳤네요. 여기서 속도를 높이려고 쓴 방법 거의 전부가 전자잉크 디스플레이가 이미 하고 있을 거라고 제가 멋대로 생각했던 것들이에요. 워낙 느리니까 이런 온갖 수를 다 써 보고도 그 정도가 한계였나 보다 했거든요.
신경 쓰는 사람이 조금만 공을 들여도 훨씬 좋아질 수 있는 게 이것 말고 또 뭐가 있을지 궁금해지네요.
주사율을 올리면 전력 소모가 훨씬 커져서, 새로 고치지 않을 때는 전력이 전혀 필요 없다는 전자잉크의 장점이 사라집니다. 저는 전자잉크 리더기에서 빠른 새로 고침을 켜고 웹을 둘러본 적이 있는데, 배터리가 일반 백라이트 태블릿만큼 빨리 닳았습니다. 30FPS라면 전력 소모가 틀림없이 더 심할 것입니다.
그렇게 하지 않는 이유가 있을 수도 있습니다(수명이라든지?).
이 프로젝트에서는 파형(waveform)의 변화 횟수를 줄여서 전환을 빠르게 만든 것 같으니, 전력 쪽 수명 문제는 아닐 수도 있습니다. 오히려 전기를 덜 쓸 가능성이 높고요.
전력 수명이 아니라 디스플레이 자체의 수명을 말한 겁니다. 무리하게 굴리면 더 빨리 망가지기 마련이니까요.
정말 훌륭한 작업입니다. 기술적인 아이디어가 마음에 쏙 들었습니다.
그레이스케일은 디스플레이마다 따로 보정해야 하는 건가요? 그리고 디스플레이가 너무 덥거나 추우면 보정값이 어긋나는 식으로 환경 요인에 민감한지도 궁금합니다.
아니면 노화 때문에 어긋나기도 하겠죠.
전자잉크 업계가 아직 이걸 안 한 데는 분명 이유가 있을 거예요...
꼭 그렇지는 않을 수도 있어요. 그냥 "이 정도면 충분하니까 출시하고 다음 일 하자" 였을 수도 있잖아요.
표준 드라이버는 온도를 고려하는 걸로 알고 있습니다.
드라이버가 픽셀이 완전히 전환됐는지를 감지할 수 있다면 재미있겠습니다. 전환 시간을 재서 회색을 정확하게 만들어 낼 수 있을 테니까요.
가능한 일인지는 모르겠지만, 직접 피드백을 받는 방법이 있다면 정말 멋질 것 같습니다.
하지만 공식적으로 흑백만 지원하는 디스플레이라면, 드라이버는 동작 온도 범위 전체에서 가장 느린 전환에 걸리는 시간만 알면 됩니다. 그 시간을 온도와 상관없이 모든 전환에 쓰면 되니까요.
이 디스플레이가 자성 입자 방식인지는 모르겠지만, e-paper와 e-ink는 같은 말이 아닙니다. LCD 기반인데도 e-paper라고 부를 수 있어요. 그래서 e-paper를 입자 기반이라고 단정한 이 영상은 오해의 소지가 있다고 생각합니다.
이제 헷갈리네요. 그럼 이건 e-paper인가요, e-ink인가요, 둘 다인가요, 둘 다 아닌가요?
한쪽이 다른 쪽의 부분집합인가요? 그렇다면 어느 쪽이 상위 개념인가요?
E Ink는 전기영동 디스플레이(자성 입자 방식)를 가리키는 상표명이고, 같은 이름의 E Ink라는 회사가 만듭니다.
E-paper는 누구나 어떤 디스플레이 방식에든 붙일 수 있는 비공식 분류예요.
이 영상과 글에 나온 디스플레이도 전기영동 방식이 맞지만, e-paper라고 불리는 디스플레이가 전부 그런 건 아닌데 그게 짜증스럽습니다. 예를 들면 이런 게 있어요: https://kentdisplays.com/products/color-epaper-displays/
이 디스플레이가 다들 e-paper라고 알고 있는 종류라면 뭐가 문제인가요?
"E-paper"는 의미하는 바가 거의 없습니다. "정적(static)"이라는 뜻일 수도 있고(그렇다고 꼭 "쌍안정"이거나 "효율적"인 것도 아닙니다), "반사형"이라는 뜻일 수도 있고요... 마케팅 용어입니다.
그러니 아니요, 거기에 실제로 "합의된 이해" 같은 건 없습니다.
그냥 마케팅 용어는 아니에요. 다들 반사형 화면, 그러니까 반사율이 진짜 종이에 어느 정도 가까운 화면이라는 뜻으로 받아들이잖아요.
저는 그 "다들"이 맞을지 확신이 없습니다. 물론 "반사형"(또는 그와 비슷하게 "시각 환경을 개선하는") 뜻이어야 하는 건 분명하지만, 쌍안정이나 그에 가까운 성질("효율적")을 뜻할 수도 있습니다. (종이에는 장점이 여러 가지니까요.) "더 나은 읽기"라는 특징에 다가가는 기술은 방식도 다르고 얻는 이점도 다릅니다. "전자 종이"라는 말은 워낙 모호해서, 온라인 뉴스 방송사가 웹으로 배포하는 콘텐츠(온라인 신문 아닌 신문과 잡지)를 "e-paper"라고 부르는 일까지 있습니다. 종합하면, 특정 맥락에서 무엇을 가리키는지 분명히 하지 않을 거라면 피하는 게 좋은 용어입니다.
제 말은 "소비자에게 단순하게 설명하려고 너무 쉽게 갖다 쓸 수 있는 말"이라는 뜻이었습니다.
기술적으로는 맞는 말이지만, 실제로 "e-paper" 디스플레이의 압도적 다수는 전기영동 디스플레이이고 대부분 E Ink라는 회사가 만든다고 확신합니다.
15~20년 전쯤에는 전기영동이 아닌 다른 원리로 반사형(= e-paper) 화면 기술을 만들려던 회사가 많았습니다. 자체 컬러를 구현하거나 픽셀 응답이 빠른 곳도 있었지만 전부 문을 닫았죠.
지금도 쓰이는 다른 주요 e-paper 종류는 단순한 반사형 그레이스케일 LCD뿐입니다. 이쪽은 쌍안정은 아니지만 픽셀 응답이 빠릅니다. 가장 큰 단점은 반사율이 훨씬 떨어져서 흰색이 꽤 회색빛으로 보인다는 점입니다.
저는 X3(ESP32로 구동하는 작은 전자잉크 디스플레이 기기)로 책을 읽고 있는데, 디스플레이 성능이 더 필요하지는 않지만 있으면 멋지겠네요! 이런 전자잉크 드라이버 개선이 다른 기기에도 내려오려면 얼마나 걸릴지 궁금합니다.
정말 멋집니다.
e-paper와 전자잉크 애호가라면 제 친구 Larry의 GitHub를 꼭 추천합니다.
https://github.com/bitbank2
대단한 최적화 작업을 하고 있어요.
전자잉크에 제약이 정말 많고, 그래서 이 영상이 인상적이라는 건 압니다. 그런데 초기 게임보이 화면에 쓰인 하드웨어는 어떤 한계 때문에 계속 인기를 끌지 못한 건가요? 위키백과에는 STN LCD였다고 나와 있던데요.
요즘은 (단순 반사형이 아니라) 반투과형 LCD를 씁니다. 제 Pebble에도 들어 있고, Daylight Computer도 그런 화면을 쓰는 최신 기기예요.
개인적으로는 흑백이면 아주 훌륭하다고 생각하지만, 컬러 방식은 서브픽셀 하나가 빛의 1/3밖에 반사하지 못해서 밝기가 떨어집니다. 그래서 백라이트가 필요한 상황이 더 많아집니다.
주변 빛을 이용했던 카시오 TV-21 휴대용 포켓 TV가 생각나네요: https://www.flickr.com/photos/42444189@N04/12369631603
초기 게임보이와 게임보이 포켓은 픽셀 응답 속도가 아주 나빠서 잔상이 심했는데, 영상에서 구현한 잔상과 크게 다르지 않을 겁니다. 나중에 나온 LCD는 잔상을 해결했지만, 반사율은 전기영동 방식 e-paper 화면을 따라잡지 못했습니다. 반사형 LCD는 늘 흰색보다 회색에 가깝습니다.
LCD는 본질적으로 (E Ink의 전기영동 화면처럼) 반사형도, (CRT나 OLED 화면처럼) 발광형도 아닌 투과형입니다. 반사형으로 만들려면 주변 빛이 액정과 편광 필터를 지나 화면 뒤쪽 거울면에 반사된 다음 같은 길을 다시 지나와야 합니다.
그런데 아쉽게도 액정은 빛을 아주 잘 투과시키지는 못해서, 특히 두 번 통과해야 하면 빛을 많이 흡수합니다. 발광 LED 백라이트를 쓰는 LCD는 빛이 한 번만 통과하면 되고 LED는 전력 효율도 아주 높으니 그냥 더 밝게 하면 되므로 문제가 없습니다. 하지만 반사형 화면에서는 주변 빛을 마음대로 키울 수 없죠.
기억나는데, 일부 게임보이 게임은 느린 응답 속도를 일부러 활용해서 은근한 효과를 냈습니다. 예를 들어 메트로이드 II에서 게임을 일시정지하면 화면 전체가 느리고 은은하게 맥동합니다. 실제로는, 에뮬레이터에서도 마찬가지인데, 화면이 픽셀을 일정한 속도로 깜빡이고 있을 뿐이고 옛 LCD의 느린 전환이 자연스럽게 밝기를 시간에 따라 부드럽게 만들어 준 겁니다.
메트로이드 2는 몰랐는데, 느린 픽셀 응답은 지구해방군 ZAS(그 외에는 엄청나게 비싼 슈팅 게임으로 유명한 일본 게임)에서도 투명한 배경 레이어를 만드는 데 쓰였습니다: https://youtube.com/watch?v=c8wXaiaYGAg
바보 같은 질문일 수도 있지만, 저는 전자잉크 디스플레이의 핵심이 비휘발성 표시, 그러니까 대체로 정지된 화면이 전원이 꺼져도 유지되는 것이라고 늘 생각했습니다. 이렇게 고속 구동에 집중하는 프로젝트라면, 그 시점에서 전자잉크 기술을 쓰는 실질적인 이점이 있나요?
틈새 용도이긴 한데, 저처럼 백라이트 화면이 편두통을 일으키는 사람에게는 기존 인터랙티브 UI를 쓰려면 고속 전자잉크가 거의 필수입니다. 15fps쯤이면 타이핑은 괜찮지만 마우스 커서는 영 별로예요. 야외에서 쓸 수 있는 것도 덤이고요. RLCD도 대안입니다.