옛날 패미컴 화면은 왜 그렇게 아른아른 흔들렸을까 — NES 컴포지트 영상의 비밀

요즘 레트로 게임을 즐기는 분들 사이에서 옛날 브라운관 TV(CRT)에 진짜 패미컴을 물려서 하는 게 유행이에요. 그런데 그렇게 해보면 묘한 걸 느껴요. 화면이 미묘하게 아른아른 흔들리고, 색이 바뀌는 경계선마다 무지개 같은 얼룩이 스멀스멀 어른거리거든요. 이게 그냥 기기가 낡아서 그런 게 아니라, NES(북미판 패미컴)가 화면 신호를 만들어내는 방식 자체에서 나오는 현상이에요. 왜 이런 일이 벌어지는지, 아래로 내려가면서 하나씩 풀어볼게요.

먼저, ‘컴포지트 영상’이 뭐냐면

옛날 게임기를 TV에 꽂던 그 노란색 단자, 기억나시죠? 그게 컴포지트 영상이에요. 특징은 ‘선 하나에 모든 걸 다 실어 보낸다’는 거예요. 화면의 밝기 정보(명암), 색 정보, 그리고 “여기서 한 줄 끝, 다음 줄 시작” 하고 알려주는 동기 신호까지 전부 한 가닥 전선에 욱여넣어요.

여기서 색을 어떻게 실어 보내느냐가 핵심인데요. 색은 약 3.58MHz로 아주 빠르게 진동하는 ‘반송파(subcarrier)’라는 물결에 얹어서 보내요. 그런데 무슨 색인지(빨강이냐 파랑이냐)는 이 물결의 세기가 아니라 ‘물결의 위상(phase)’, 그러니까 물결이 언제 출렁이기 시작하느냐 하는 타이밍으로 정해져요. TV 입장에서는 이 타이밍을 재려면 ‘기준점’이 필요하겠죠? 그래서 매 줄이 시작될 때 ‘컬러버스트(colorburst)’라는 기준 신호를 먼저 딱 보내줘요. “이게 위상 0이야, 여기 맞춰서 색을 읽어” 하고 알려주는 거예요.

NES의 영리하지만 삐딱한 꼼수

보통의 게임기나 방송 장비는 이 색 신호를 규격에 딱 맞게 만드는 전용 회로를 써요. 그런데 NES는 원가를 아끼려고 아주 영리하면서도 좀 삐딱한 방법을 골랐어요. 그림을 그리는 칩(PPU)이 색을 ‘규격대로 계산해서 인코딩’하는 게 아니라, 그냥 반송파 주파수로 켰다 껐다 하는 네모난 파형을 위상만 조금씩 바꿔가며 직접 툭툭 뱉어내요. 색깔마다 시작 타이밍을 살짝 다르게 해서요. 만들기는 싸고 간단한데, 문제는 이게 ‘규격에 맞는 깔끔한 신호’가 아니라는 거예요.

가장 큰 문제가 바로 제목에 나온 ‘줄마다 위상이 어긋나는(phase altering by line)’ 현상이에요. 한 줄에 들어가는 색 물결의 개수가 딱 떨어지는 정수가 아니라서, 다음 줄로 넘어갈 때마다 기준 위상이 조금씩 밀려요. 게다가 NES는 홀수 프레임마다 점 하나 분량의 타이밍을 슬쩍 건너뛰는 꼼수까지 써요. 그 결과 TV가 “위상 0이 여기야” 하고 기준을 잡아도, 실제로는 줄마다 프레임마다 그 기준이 조금씩 흔들리는 거예요. 그러면 똑같은 색인데도 화면상 위치가 미세하게 좌우로 떨리고, 색 경계에서 점들이 스멀스멀 기어가는(dot crawl) 무지개 얼룩이 생겨요. 우리 눈에는 그게 ‘아른거림’으로 보이는 거고요.

이 결함이 만든 뜻밖의 예술

재밌는 건, 이 ‘결함’이 그 시절 게임의 표현 방식과 아예 한 몸이 됐다는 거예요. 개발자들은 컴포지트 특유의 번짐과 위상 섞임을 역으로 이용했어요. 예를 들어 서로 다른 색 점을 촘촘히 번갈아 찍으면, TV의 뭉개짐 덕분에 실제 팔레트엔 없는 새로운 색이나 반투명 유리, 물, 안개 같은 효과처럼 보이게 만들 수 있었죠. 그래서 요즘 에뮬레이터들이 오히려 골머리를 앓아요. RGB로 너무 깔끔하게 뽑아버리면 ‘원작자가 의도한 색’이 사라져버리거든요. 그래서 Mesen이나 blargg의 NTSC 필터처럼, 일부러 이 아른거림과 번짐까지 정교하게 재현해주는 기능이 따로 붙어 있어요.

한국 개발자에게 주는 생각거리

당장 실무에 쓸 기술은 아니에요. 하지만 배울 점이 은근히 많아요. 첫째, ‘싸게 만들려는 하드웨어의 꼼수’가 어떻게 예측 못 한 부작용을 낳는지 보여주는 아주 깔끔한 사례예요. 스펙 시트만 봐서는 절대 안 보이는, 물리 계층에서 벌어지는 일이죠. 둘째, 신호를 위상에 실어 보내고 기준점으로 다시 복원한다는 아이디어는 지금의 무선 통신(변조·복조)과 뿌리가 같아요. 옛날 TV 신호를 이해하면 요즘 통신도 덜 낯설어져요. 셋째, ‘정확한 에뮬레이션’이란 결국 원본의 결함까지 복원하는 일이라는 것, 즉 디지털 보존(preservation)의 관점을 배우게 돼요.

정리하면, 패미컴 화면의 아른거림은 고장이 아니라 원가 절감형 설계가 남긴 ‘지문’ 같은 거예요. 여러분은 어떠세요? 이렇게 하드웨어의 결함이 오히려 그 시절 특유의 감성을 만들어낸 다른 사례, 떠오르는 게 있나요?