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[etc] 4K의 세계에 어서오세요

Archost | 조회 2432 | 추천 9 | 2017.09.28. 19:52 http://drmola.com/pc_column/238847

만약 4K모니터로 넘어오실 계획이 있는데 몇가지 인터넷에 떠 도는 일부 소문 때문에 교체를 망설이고 계신 분들을 위해 작성했습니다.

 

목차


  1. Windows는 가능하다면 Windows 8.1이상을 사용하세요.
  2. 나에게 맞는 모니터의 크기는
  3. 최적 DPI스케일링
  4. Windows 의 HiDPI문제는 전적으로 Windows의 문제인가
  5. 지원 하지 않는 프로그램들의 예제와 해결책
  6. 개발자를 위한 HiDPI

 

Windows는 가능하다면 최소 Windows 8.1 이상을 사용하세요.


Microsoft는 Windows에 보다 나은 HiDPI를 지원하기 위해 많은 노력을 기울이고 있으며, 실제로도 Windows 10의 각 업데이트마다 HiDPI관련 API가 추가되고 있습니다. 이 때문에 고해상도 모니터와 HiDPI환경에서는 Windows 10을 사용하는것이 권장되고, 최소 Windows 8.1 이상을 사용하는것이 좋습니다.
특히 내부적으로 스케일링을 한 후 적당히 다운스케일링을 새로운 레거시를 위한 스케일링 기능은 Windows 10에서만 지원이 되고 있습니다.

 

 

나에게 맞는 모니터의 크기는


이 내용은 사람마다 다릅니다. 그렇지만 지금 FHD모니터를 사용하면서 충분하다면 동일 크기의 4K모니터를 사용하는것도 나쁘지 않습니다.
즉 27인치 FHD모니터를 사용하면서 딱 적당하다고 느끼고 계신다면 4K 27인치 모니터가 맞으실 수도 있습니다.

 

최적 DPI스케일링.

이 내용은 개개인이 추구하는 “고 해상도 모니터의 사용 목적은 무엇인가” 에 따라 다릅니다.
이 종류는 두가지로 압축할 수 있는데:

  • 첫번째는 더 높은 픽셀 밀도.
  • 두번째는 더 넓은 작업환경.

첫번째의 경우는 많은 스마트폰이 추구하는 개념입니다. 실질적인 공간은 동일하지만 더 높은 픽셀 밀도를 제공하여 인간이 픽셀을 구분할 수 없게 하여 선명한 화면을 제공하기 위한 방법입니다. 즉 애플의 레티나 디스플레이가 추구하는 방향입니다.
그렇지만 두번째는 이야기가 다릅니다.


두번째로, 4K모니터와 100% 스케일링 (1:1), 즉 스케일링을 사용하지 않고 그저 더 넓은 공간을 사용하기 위한 것으로 이 경우는 그냥 인치수가 큰 모니터를 사용하시는 편이 나으실 수 있습니다. 실제로 100%환경과 4K 27인치의 경우 모든것이 매우 작습니다.

그렇기에 첫번째 환경에 해당하신다면 200%스케일링을 사용하세요. 이 경우 100% FHD와 모든것이 동일하지만 DPI 때문에 매우 선명한 화면을 보실 수 있습니다.
다만 150% 과 같은 비 정수배 스케일링의 경우 비 지원 프로그램들과 각종 문제를 경험하실 수 있습니다.

 

DisplayPort 와 Windows

4K 해상도를 사용하기 위해서는 DisplayPort또는 HDMI를 사용하여야 합니다. 그런데 간혹 DisplayPort를 사용하는 환경에서 모니터의 전원을 끄면 장치가 분리되거나 부팅 화면과 같이 특정 화면이 표시가 되지 않는 등 문제를 호소하는 경우가 있습니다.

이 문제는 Windows의 문제도 아니고 그래픽 드라이버의 문제도 아닌 모니터의 문제입니다.

이 문제는 모든 DisplayPort 를 사용하는 모니터에서 나타나지 않으며 제조업체의 펌웨어 구현 능력에 따라 다릅니다.

델과 LG가 이런 문제에서 자유로운것으로 알려져 있습니다.

 

 

Windows의 HiDPI문제는 전적으로 Windows의 문제인가.


절반만 맞습니다.
나머지 책임은 서드파티 개발사에 있습니다.

우선 타 OS의 경우, 많은 리눅스 배포판들은 GUI환경을 위해 X.org또는 Wayland를 사용하나, 대부분의 Distro는 X.org를 바로 사용하지 않고 GTK를 UI드로잉에 사용합니다. 리눅스 또한 X.org를 사용하여 바로 X.org를 사용하여 직접 UI를 드로잉 할 수 있지만 보통은 그렇게 하지 않고 GTK위에서, GTK 라이브러리로 UI를 드로잉 하기 때문에 GTK+ 라이브러리 자체의 업데이트를 통해 이러한 문제를 해결하는것이 Windows에 비해 대응이 쉽습니다. 실제로 Qt나 WxWidgets 과 같은 라이브러리 또한 GTK를 사용하여 그리도록 되어 있습니다. (wxX11과 같은 X11의 백앤드를 통해서 직접 그리는 기능도 제공하지만 거의 사용되지 않습니다)


macOS의 경우 Quartz API를 사용해 직접 다룰수 있긴 하나 대부분  코코아 프레임워크를 통해서 프로그램을 작성하며, 이 경우 따로 신경쓸 필요 없이 HiDPI 지원을 포함해 입력기 지원등의 문제를 경험할 일이 상대적으로 적어지게 됩니다.
실제로 Cocoa 프레임워크가 아닌 Carbon프레임워크를 사용하는 Steam의 경우 유니코드 입력은 매우 심각하며, HiDPI환경에서 Windows의 HiDPI미지원 프로그램같이 흐릿하게 나옵니다.

 

그에 비해 Windows는 레거시에 대한 지원에 대해서 집착이란 표현을 사용해도 될 정도 입니다.
또한 Windows는 프로그램 개발에 Win32라 불리는 Windows API를 제공하며 이 API는 Windows의 대부분을 코어에 근접하게 접근할 수 있는 기능들을 제공합니다.
UI또한 마찬가지로 모든것을 프로그래머가 직접 컨트롤 하게 되는데 프로그래머의 HiDPI에 대한 이해와 이런저런 이유 등으로 문제가 생기는 경우가 다수입니다.

그 예로 Windows의 GUI와 함께 이야기 할 때 빼놓을 수 없는 GDI또한 이러한 문제를 가지고 있습니다. Windows의 탄생과 함께 한 GDI는 지금와선 느리고, 제한도 많은 퀴퀴한 인터페이스 입니다. Microsoft또한 이런 문제를 인지하고 있기 때문에 GDI(+)는 현재 Deprecated 된 상태이며 이를 대체하기 위해 Direct2D/DirectWrite를 사용하도록 하고 있습니다. 특히 HiDPI에서는 스케일링을 사용하기 때문에 GPU가속을 받을 수 있는 Direct2D와 DirectWrite에 비해 극히 제한적으로 그래픽 가속을 사용하며 대부분의 작업을 CPU에 의존하는 GDI는 이러한 환경에서 당연히 느릴 수 밖에 없습니다. 여기서 문제는 GDI는 단순히 Deprecated만 되어 있을 뿐 사용시에 별다른 문제를 일으키지 않기 때문에 여전히 사용되고 있습니다.

 

정리하자면 Microsoft는 충분한 정보와 API를 제공하고 있지만 개발자가 관심이 없습니다.

 

 

지원하지 않는 프로그램들의 예제와 해결책


  1. 그냥 흐릿하게 나오는 프로그램들
  2. 사용자의 오버라이드를 아예 무시하는 프로그램들
  3. 그냥 사용하기

 

widgets1.PNG

figure 1-1. Windows Scaling 재설정

 

3dcoat1.jpg

figure 1-2. 향상된 스케일링 옵션이 작동하지 않는 경우

 

그냥 흐릿하게 나오는 프로그램들의 경우 100%지원한다고 할 수 는 없지만 어쨌든 가능성은 있습니다. 프로그램 속성에서 High DPI 스케일링 재정의 옵션을 체크 후 어플리케이션을 설정 후 실행시켜 봅니다. 이 경우 레이아웃이 망가지는 경우가 있는데 이런 경우 시스템 (향상됨) 옵션을 사용하는 방법도 있습니다. 확대가 되지 않는 부분은 어쩔 수 없지만 상당히 보기 좋게 나옵니다. 다만 향상된 스케일링을 사용하는 경우 호환성 문제가 있는 프로그램들이 간혹 있기 때문에 테스트 후 사용하시기 바랍니다.

 

 

3dsmaxhidpi.PNG

Figure 2-1. DPI를 지원하지 않는데다 사용자의 설정까지 무시하는 최악의 경우

 

manifest.PNG

Figure 2-2. DPI 스케일링을 지원하지 않는다는 내용을 Manifest에 추가

 

 

3dsmaxmanifest.PNG

Figure 2-3. Manifest 적용 후

 

두번째로 사용자의 오버라이드를 아예 무시하는 프로그램들이 있습니다.
제일 안 좋은 케이스에 속하는데 이 경우 시스템의 옵션을 아예 무시하기 때문에 최악의 케이스에 속합니다.
그 예로 Autodesk의 3ds max 가 있습니다. 2017과 그 이후 부터는 HiDPI를 완벽하게 지원하기 때문에 문제가 없지만, 라이센스나 환경 문제로 계속 구버전을 사용하여야 하는 경우 거의 사용이 불가능할 정도의 모습을 보여줍니다. Figure 2-1

 

이런 어플리케이션의 경우 DPI를 지원하지 않는다고 Manifest에 선언을 해 주어야 합니다.

여기에는 Manifest파일을 바이너리에서 추출해서 다시 Sign하는 방법도 있지만 상당히 번거로운데다 자기 자신의 해시를 체크하는 프로그램들의 경우 이 경우 바이너리 변조로 판단해 실행을 거부하는 경우가 있습니다.

 

https://support.microsoft.com/en-us/help/912949/some-third-party-applications-that-use-external-manifest-files-stop-wo

위 방법은 외부 Manifest파일을 읽도록 하는 방법입니다.

 

레지스트리 편집기의 HKLM\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\SideBySide

항목에서 PreferExternalManifest 이름의 DWORD 변수를 추가한 뒤, 값은 1을 넣고 재부팅합니다.

 

또는 관리자 권한으로 

reg add HKLM\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\SideBySide /v PerferExternalManifest /t REG_DWORD /d 1

명령을 실행하여 값을 추가합니다.

 

이후 다음과 같은 값을 메모장 등의 에디터에 붙여넣고 실행파일이름.exe.manifest이름으로 실행파일과 동일한 위치에 저장합니다.

즉 실행파일의 이름이 foo.exe 라면 foo.exe.manifest 로 저장하시면 됩니다.

 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>

<assembly xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1" manifestVersion="1.0" xmlns:asmv3="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3">

<dependency>
  <dependentAssembly>
    <assemblyIdentity
      type="win32"
      name="Microsoft.Windows.Common-Controls"
      version="6.0.0.0" processorArchitecture="*"
      publicKeyToken="6595b64144ccf1df"
      language="*">
    </assemblyIdentity>
  </dependentAssembly>
</dependency>

<dependency>
  <dependentAssembly>
    <assemblyIdentity
      type="win32"
      name="Microsoft.VC90.CRT"
      version="9.0.21022.8"
      processorArchitecture="amd64"
      publicKeyToken="1fc8b3b9a1e18e3b">
    </assemblyIdentity>
  </dependentAssembly>
</dependency>

<trustInfo xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3">
  <security>
    <requestedPrivileges>
      <requestedExecutionLevel
        level="asInvoker"
        uiAccess="false"/>
    </requestedPrivileges>
  </security>
</trustInfo>

<asmv3:application>
  <asmv3:windowsSettings xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">
    <ms_windowsSettings:dpiAware xmlns:ms_windowsSettings="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">false</ms_windowsSettings:dpiAware>
  </asmv3:windowsSettings>
</asmv3:application>

</assembly>

간혹 SxS를 적극적으로 사용하는 프로그램들의 경우 위의 Manifest가 호환성 문제를 일으키는 경우가 있는데 이 때는 mt.exe 또는 기타 리소스 추출 도구로 Manifest를 추출 후 그 XML안에 

  <asmv3:application>
    <asmv3:windowsSettings xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">
      <dpiAware>false</dpiAware>
    </asmv3:windowsSettings>
  </asmv3:application>

의 내용을 별도로 추가하여야 합니다.

 

MG_2085.jpg

figure 3. 프로그램이 스케일링을 사용하지 않게 하고 출력한 예제

 

 ​​​​​세번째로 그냥 사용하기 입니다.

일단 200%스케일링 환경에서는 1 픽셀을 2x2픽셀로 표현할 수 있기 때문에 FHD에서 보이는 화면처럼 보이긴 합니다. 대신 HiDPI의 선명함을 경험할 수는 없습니다. 비 정수배 환경에서는 흐릿하게 보이는데 개발사에서 수정해 주기를 기대해 주는것 외에는 방도가 없습니다.

Adobe Creative Cloud의 경우 프로그램마다 다릅니다.


HiDPI를 완벽하게 지원하는 경우 150%같은 비 정수배 스케일링 지원에 문제가 없지만 Photoshop의 경우는 최신 버전인 CC 2017.1.1 도 100%와 200%만 지원하는 반쪽짜리 HiDPI 기능을 제공합니다. 이 문제는 다음 메이저 버전인 CC 2018에서 해결될 것으로 알려져 있습니다.

 

 

개발자를 위한 HiDPI


  • C/C++
  • Python
  • Java

 

Lazarus LCL.PNG

Figure 3-1. Lazarus 의 HiDPI지원을 위한 Manifest옵션

 

vs.PNG

Figure 3-2. Visual Studio의 HiDPI Manifest옵션

 

C/C++애플리케이션 이라면 꼭 WinAPI를 생으로 사용하기 보다는 다른 위젯을 사용하거나 백엔드를 C/C++로 구현하되 C#의 WinForm이나 Lazarus-Pascal의 LCL을 프론트엔드로 사용하는것을 사용하는 편이 더 간단하기도 하고 신경쓸 문제가 적어집니다. WinForm은 HiDPI를 잘 지원하며 LCL 또한 HiDPI를 빌드 옵션에서 설정할 수 있습니다.
또한 WxWidgets이나 QT(5) 같은 위젯 라이브러리도 HiDPI 지원에 도움이 될 수 있습니다.

그렇지 않고 꼭 WinAPI를 사용하여야 한다면 다음과 같은 방법이 있습니다.
일단 MFC는 별로... 추천하고 싶지 않습니다. Visual Studio에서 WYSIWYG를 할 수 있다는 장점이 있긴 한데 Sizer와 같은 Layout 관련 기능들이 매우 부실해서 스케일시 레이아웃이 깨지거나 하는 문제가 있습니다.

  • SetProcessDpiAwareness와 SetProcessDPIAware
  • Manifest

첫번째로 직접 기능을 호출하는 방법입니다.
이 방법은 단순히 호출하는것을 끝으로 Windows에게 해당 프로세스가 DPI 스케일링을 지원한다고 알려줌으로써 HiDPI의 스케일링 효과를 받을 수 있습니다.
여기에는 두가지 관련 함수가 있는데
먼저 SetProcessDPIAware는 User32.dll에서 심볼을 제공하며 Windows Vista 부터 사용이 가능합니다. 하지만 Microsoft 이 함수 대신 SetProcessDpiAwareness() 사용을 권장하고 있습니다.
SetProcessDpiAwareness() 는 Windows 8.1부터 사용이 가능하며 ShCore.dll에서 심볼을 제공합니다. SetProcessDpiAwareness()는 한가지 인자를 넣어줘야 합니다.

typedef enum _PROCESS_DPI_AWARENESS { 
  PROCESS_DPI_UNAWARE            = 0,
  PROCESS_SYSTEM_DPI_AWARE       = 1,
  PROCESS_PER_MONITOR_DPI_AWARE  = 2
} PROCESS_DPI_AWARENESS;

  • 0 은 프로세스에게 이 프로그램은 DPI를 지원하지 않는다고 알려줍니다. 이 경우 스케일링을 사용하지 않습니다.
  • 1은 시스템에게 DPI스케일링이 사용 가능하다고 알려줍니다. Windows 10에서는 이 경우 가장 큰 모니터 스케일링을 기준으로하며 그보다 작은 환경으로 모니터가 이동되는 경우 축소시켜서 보여줍니다.
  • 2는 프로세스가 각 모니터마다 각기 다른 DPI를 지원한다고 알려줍니다. 프로세스 윈도우가 각기 다른 스케일을 넘나드는 경우 Windows가 WM_DPICHANGED 이벤트를 전달합니다. 이 이벤트가 발생하는 경우 UI를 다시 그리는 등 별도의 작업을 필요로 합니다.

사용자 입장에서 가장 이상적인 경험은 PROCESS_PER_MONITOR_DPI_AWARE (2) 입니다.

대신 손이 많이 가겠죠.

 

DirectX, OpenGL과 같은 별도의 컨텍스트를 사용하는 경우.

이 문제는 여러 게임에서도 볼 수 있는 문제점중 하나입니다.
4K모니터에서 해상도를 설정하는 경우 FHD까지만 선택이 가능하거나 경계선 없는 전체화면을 사용하는 경우 실제로 렌더링은 FHD로 렌더링이 되고 스케일링이 이루어지는 문제입니다.
가능하다면 컨텍스트를 불러오기 이전 창 생성 즉시 DPI 관련 API를 호출하시기 바랍니다.
물론 별도의 라이브러리를 불러오는 방식이기 때문에 보안에 신경을 쓰시기 바랍니다. (Library hijack)

사실 그냥 하위 호환성은 신경 쓰지 않고 아예 코드 안에 심는 방법도 있습니다.

 

System Portability와 Compiler Portability를 위해 Manifest를 사용하기.
Microsoft가 추천하는 방법입니다. 위의 방식인 직접 함수를 호출하는 방법은 Race Condition에 영향을 받을 수 있고 (특히 GetProcessDpiAwareness등과 같은 함수를 별도로 호출하는 경우)  보안 문제가 있을 수 있기 때문에 Manifest를 사용한 접근을 추천하고 있습니다.

또한 GCC를 Windows에서 사용하는 MinGW같은 컴파일러를 사용하는 경우 몇가지 옵션이 아직까지는 지원이 되지 않고 있으며 그렇기에 Backward compatibility 또한 지원하는 호환성을 생각한다면 Manifest를 사용한 접근을 하시기 바랍니다.

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn469266(v=vs.85).aspx

 

 

wx.png

figure 4. Python 스케일링 예제

Python

파이썬은 Tkinter자체 위젯 툴킷뿐만 아니라 Wx, QT등 다른 위젯 라이브러리를 불러오는것이 가능합니다. 하지만, Python 해석기 자체가 DPI지원 관련 API를 따로 불러오지 않기 때문에 이 경우 따로 호출하는것이 필요합니다.

창을 호출하기 전에 역시나 상기 라이브러리를 불러 온 후 심볼을 실행시키시면 됩니다.
불러오는 OS에 따라 심볼이 지원되지 않거나 GetProcessDpiAwareness의 경우 Windows 8.1 이전의 OS에서 지원하지 않기 때문에 분기 처리를 하는 등 별도의 Exception 처리가 필요합니다.
그리고 불러온 후 각 위젯을 상대적 위치로 변경하는것이 필요합니다. (기존 절대값 * 배율)

nativefactor = windll.user32.GetDpiForSystem() # 100% 의 DPI인 96

windll.user32.SetProcessDPIAware() # Windows에게 현재 프로세스가 DPI 스케일링을 지원함을 알림

scaledfactor = windll.user32.GetDpiForSystem() # 200% 이므로 96 의 2배인 192를 출력

factor = scaledfactor / nativefactor # 최종 스케일은 192/96 = 2

이제 저 factor 값을 클래스화 시키던지 함수화 시키던지 해서 배치하시면 적당히 잘 알아서 확대되어 나오게 됩니다.

물론 비트맵 리소스와 같은 데이터도 준비해 두어야 하겠죠.

 

Java
Java의 경우 Java 9 를 기준으로 Swing라이브러리가 절대값으로 배치해도 일단은 잘 나옵니다.
하지만 구버전 Java 의 경우 System.load 등으로 별도의 DPI API호출과 UI배치가 필요합니다.
 

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