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스마트 세상

휴대폰 카메라의 성능 - 스마트폰 카메라의 화소와 센서 구별하기

키스 키스세븐 2015. 5. 27. 16:00
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[휴대폰 카메라의 성능 - 스마트폰 카메라의 화소와 센서 구별하기] 




신제품 스마트폰이 출시될 때마다 휴대폰 카메라의 화소 수는 마케팅 광고에서 빠지지 않습니다. 예전과 달리 휴대폰 카메라가 휴대에 간편하여 디지털 카메라 만큼 애용되기 때문입니다. 최근엔 셀피(셀카족) 사진부터 가족사진, 여행사진 등이 스마트폰 카메라로 더 많이 애용되고 있습니다. 






이미지를 이해하면 휴대폰 카메라도 이해된다 


예전엔 130만 화소만 되어도 신기술이라고 놀라워했었는데, 1300만 화소는 물론이고 1600만 화소도 뛰어 넘는 시대가 되었습니다. 물론 이미 2000만 화소, 4000만 화소 휴대폰 카메라도 나오긴 했습니다. 

기업들은 전략적으로 화소 높이기 경쟁을 하며 휴대폰 성능을 과시하고 있는 중입니다. 

그러나... 


카메라 전문가들은 여기에 물음표를 달고 있습니다. 스마트폰 카메라의 화소수가 뭐가 그리 중요하냐는 것입니다. 카메라 전문가들은 화소 수 보다는 이미지센서를 더 중요하게 살피고 구입하라고 조언합니다. 

휴대폰 화소수가 높다면 물론 장점이긴 하지만 이미지센서의 화소 처리능력이 약하면 별 장점이 아니라는 것입니다. 그래서 DSLR 성능보다 났다고 광고하는 휴대폰 카메라 광고에 대해 눈속임이라고까지 표현하기도 합니다. 




(휴대폰 카메라를 이해하려면 화소수가 아니라 이미지센서를 이해하자)



카메라의 화소와 이미지센서에 대해 이해하려면 먼저 이미지파일에 대해 이해해야 합니다. 

사진을 찍으면 스마트폰은 사진이 들어갈 면적을 바둑판처럼 가로와 세로로 나눕니다. 이때 생긴 작은 정사각형들의 개수가 바로 화소입니다. 정확한 표현은 아니지만 1200만 화소라고 하면 가로 40만 칸, 세로 30만 칸으로 나누어서 1200만개의 정사각형이 들어간 바둑판을 만드는 것처럼 생각하면 이해가 쉬울 것입니다. 

그리고 작은 정사각형들에 색들을 입힌다면 그림이 됩니다. 가까이서 보면 모자이크가 된 것처럼 무슨 그림인지 구분 가지 않겠지만 멀리서 보면 사각형들이 모여서 선이 되고 도형이 되고 근사한 사진으로 보이는 것입니다. 

이렇게 사진파일은 만들어지고 스마트폰의 화면을 통해서 보여지게 됩니다. 




(폰 카메라가 DSRL에 상대가 되지 않는 이유 - 이미지센서의 크기 때문)






화소만 높다고 사진 화질이 좋은 것은 아니다 


카메라는 세 가지 기본요소로 사진의 화질을 결정합니다. 

우선 좋은 렌즈로 빛을 받아들여야 하고 많은 화소수를 표현할 줄 알아야 하며 우수한 이미지센서로 사진을 만들어낼 수 있어야 합니다. 

더불어 디지털 스마트폰 카메라의 중요한 요소로 이미지변환 애플리케이션이 받춰줘야 합니다. 


카메라 렌즈의 중요성은 익히 알려져 있기 때문에 논란이 되고 있는 휴대폰 카메라의 화소수와 이미지센서의 관계를 이해해야 하겠습니다. 

흔히들 화소와 이미지센서의 이해를 돕기 위해 빗물과 양동이를 많이 인용합니다. 

비가 오는 날 여러 개의 양동이를 마당에 잔뜩 놓고 비를 받았다고 할 때, 화소 수는 양동이의 개수를 의미하고 이미지센서는 양동이가 설치된 땅의 면적을 의미합니다. 위에서 말한 작은 정사각형들 대신 양동이를 놓았다고 생각하고 빛 대신 빗물을 받는다고 가정해 봅시다. 


같은 면적에 100개의 양동이를 사용하는 것보다 100만개의 양동이를 사용한다면 물론 더 세밀히 빗물을 받아낼 수 있을 것입니다. 

그러나 좁은 땅에 작은 양동이만 잔뜩 있다면? 

거추장스럽게 개수만 많을 뿐 한 번에 많은 양의 빗물을 모을 수가 없습니다. 카메라는 셔터를 누르는 순간에 빛을 받아들입니다. 

좁은 공간에 양동이를 많이 놓겠다고 한다면 결국 더 작은 양동이를 쓰게 되고 폭우가 아닌 가랑비라면 아예 빗물이 받아지지 않은 양동이도 생깁니다. 

이것이 노이즈입니다. 빛이 충분치 않은 곳에서 화소만 높은 카메라로 찍으면 노이즈가 많아지는 것은 그 때문입니다. 

이것이 화소수를 높인다고 스마트폰 카메라의 사진 화질이 그 만큼 좋아지지 않는 이유입니다. 




(화소 수는 이미지 크기의 선명도에 관계되고 화질은 이미지센서에 관계된다)



그러나 같은 수의 양동이로 빗물을 받더라도 넓은 땅위에 많은 양동이를 놓고 받으면 더 많은 양의 빗물을 받아낼 수 있습니다. 

비를 받는 땅의 면적이 넓은데 양동이 수를 적게 설치하고 싶다면 큰 양동이를 놔서 빈 공간을 없애주면 되기 때문에 문제가 없습니다. 즉, 폭우가 아니더라도 빈 양동이는 찾아볼 수가 없습니다. 

그래서 800만 화소의 휴대폰 카메라가 1200만 화소보다 화질이 좋은 경우도 있는 것입니다. 


양동이가 설치된 면적을 이미지센서라고 생각한다면 더 풍부한 빛을 받아내기 때문에 사진의 화질이 좋아지고 색감도 풍부해지는 것을 알 수도 있습니다. 비를 받는 땅의 면적이 넓어지면 더 많은 비를 받을 수 있으니까요... 

새로운 스마트폰이 출시될 때마다 휴대폰 카메라의 화소가 많으면 무조건 좋은 것처럼 광고를 하지만, 작은 이미지센서를 가진 휴대폰 카메라는 화소가 많아봐야 노이즈만 더 생기고 화질의 향상은 생각만큼 파격적으로 좋아지지 않는다는 말입니다. 




(카메라의 영역에 도전하는 휴대폰 카메라)






화소는 사진 크기에, 이미지센서는 화질에 영향을 미친다 


물론 화소가 많으면 장점도 있습니다. 

작은 사이즈의 휴대폰 액정화면으로 볼 때는 화소의 장점을 잘 못 느끼겠지만 사진으로 인화한다면 얘기가 달라집니다. 사진으로 인화하기 위해서는 사진의 크기를 확대해야 하기 때문입니다. 휴대폰으로 볼 때는 화면을 꽉 차게 보이는 큰 사진 같지만 사진으로 인화할 때는 어림도 없이 작은 크기이므로 수첩만한 사진으로 뽑는다 해도 확대는 반드시 필요합니다. 

그런데 화소가 적은 사진을 확대하면 해상도가 떨어지게 됩니다. 간격이 넓어지기 때문입니다. 

그러므로 큰 이미지로 확대할 때는 분명히 화소가 많아야 뭉개지지 않는 사진을 만드는데 유리합니다. 


하지만 양동이가 설치된 면적이 넓다는 것은 빗물을 많이 받게 되는 것처럼 빛의 정보가 많이 저장되는 것을 의미하기 때문에, 적은 크기의 이미지센서는 풍부한 색감과 화질을 저장할 수는 없습니다. 색의 정보는 선명도뿐만 아니라 색상, 명도, 채도 등의 다양한 정보가 들어가야 하는데 크기가 작은 이미지센서로는 이것을 충분히 다 담을 수 없기 때문입니다. 

그러므로 화소는 사진의 크기와 세밀성에 관계된 것이겠지만 색감과 선명도, 품질을 좋게 하려면 이미지센서가 커야 한다는 결론을 내릴 수밖에 없습니다. 




(화소의 크기만 강조하는 광고에 속지 말라는 것이 결론)



일반적으로 DSLR에 사용되는 이미지센서의 크기에 비해 휴대폰 카메라에 들어가는 이미지센서는 어쩔 수 없이 1/30도 안 되는 크기의 센서가 들어갑니다. 휴대폰의 크기가 작고 다른 부품도 들어가야 하기 때문에 어쩔 수 없는 일입니다. 

이미지센서가 작으니 화소수를 늘리더라도 생각하는 만큼의 화질개선은 적습니다. 사진을 자세히 찍을 수는 있지만 정보를 많이 찍을 수는 없기 때문입니다. 

현재까지는 노키아의 휴대폰 카메라가 가장 큰 이미지센서를 사용했었고 애플의 아이폰, LG의 G시리즈, 삼성의 갤럭시의 순으로 스마트폰 카메라의 이미지센서 크기가 큰 것으로 알려져 있습니다. 

휴대폰으로 사진을 많이 찍는다면 고려해 볼만하겠습니다. 폰카전용이 아니라 소장용 사진을 찍을 것이라면 특히 그러합니다. 


마지막으로 휴대폰 카메라로 찍은 사진의 화질이 좋아지는 조건이 하나 더 있는데, 소프트웨어입니다. 각 스마트폰 업체마다 소프트웨어 개발에도 많은 공을 들이고 있는 중입니다. 

사진의 화소와 이미지센서가 좋지 않더라도 최적화되고 보정이 뛰어난 이미지 처리 소프트웨어를 탑재한 스마트폰은 실제보다 좋은 화질을 보여줍니다. 몇몇 제조사들은 이 점에서 뛰어나기 때문에 하드웨어에 상관없이 화질이 좋게 느껴지기도 합니다. 

[저작권법 표시] 이 글의 원본: 키스세븐(www.kiss7.kr)

멋진 사진은 렌즈 - 이미지센서 - 소프트웨어의 3박자가 맞아 떨어져야 완성됩니다. 


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