말로만 듣던 ‘DSLR 급 폰카’ 진짜 등장했다

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GLASS

미국의 스타트업 ‘글래스 이미징(Glass Imaging)’이 스마트폰 카메라 사진 품질을 DSLR 수준으로 한 단계 올려놓을 기술을 22일(현지시간) 공개했다. 특수한 렌즈를 사용해 스마트폰에 탑재가 불가능했던 대형 이미지센서를 사용할 수 있게 만들었다.

◆ 한계 부딪힌 스마트폰 카메라…근본 원인은 ‘센서 크기’

스마트폰 카메라 화질이 좋아진 것을 보고 ‘디지털카메라 시대가 저문다’라고 표현하는 경우는 흔하다. 사진을 찍고 바로 SNS에 공유하거나 편집 앱으로 보정하기 편한 것과 같이 장점이 뚜렷하다. 하지만 화질 면에서 스마트폰 카메라는 아직 디지털카메라를 완벽하게 대체하지 못한다. 센서 크기가 작기 때문이다.

얇은 스마트폰 안에 대형 이미지 센서를 탑재할 수 없다 보니 좋은 화질의 조건인 ‘고화소’와 ‘저노이즈’를 만족시키기 어렵다. 센서 크기가 클수록 구현하기 쉬운 배경 흐림 효과 ‘아웃포커싱’도 일반적인 스마트폰 카메라 센서로는 잘 나타나지 않는다.

아웃포커싱 비교 (출처 : GLASS)

그래서 대부분의 스마트폰 제조사는 소프트웨어로 이를 보완한다. 강력한 노이즈 제거 알고리즘을 도입하거나, 순식간에 사진을 여러 장 찍어 합성하거나, 피사체를 제외한 배경에만 흐릿하게 처리해 간이 아웃포커싱을 구현한다.

하지만 아무리 우수한 알고리즘을 적용해도 소프트웨어로 만들어낸 사진이라는 느낌까지 지우기는 어렵다. DSLR이나 미러리스 카메라로 촬영한 사진과 비교해 보면 그 차이는 더욱 뚜렷하게 드러난다. 노이즈를 지우느라 사진이 유화처럼 뭉개지고, 아웃포커싱 모드로 찍은 사진은 피사체와 배경을 항상 완벽하게 분리해 내지 못한다.

만약 스마트폰에 더 큰 이미지 센서를 탑재할 수 있다면 이 한계를 손쉽게 극복할 수 있다. 화소수가 같다면 센서 크기가 큰 쪽의 수광률이 높아 노이즈가 감소하며, 야간에도 우수한 화질을 유지하기 용이해진다. 아웃포커싱도 자연스럽게 연출된다.

◆ 글래스, 아나모픽 렌즈 사용해 5배 이상 큰 이미지 센서 탑재

글래스 이미징이 사용한 아나모픽 렌즈(위)와 기존 방식 렌즈(아래) (출처 : GLASS)

글래스 이미징은 영화에 종종 사용되는 ‘아나모픽(Anamorphic) 렌즈’를 스마트폰에 접목했다.

영화에서 아나모픽 렌즈는 좌우로 긴 상을 필름 크기에 맞춰 홀쭉하게 줄이는 특수 렌즈로, 전용 영사기나 디지털 작업을 통해 다시 좌우로 늘려 본래의 넓은 화각으로 볼 수 있다.

글래스 이미징이 스마트폰에 적용한 특수 렌즈는 상을 위아래로 압축한다. 촬영 후 저장하는 과정에서 압축된 사진을 다시 올바른 종횡비로 복원한다. 기존 렌즈보다 가로로 긴 이미지 센서를 탑재할 수 있다.

아이폰13(파란색)과 글래스(보라색)의 센서 크기, 분홍색은 글래스의 종횡비 복원 후 가상 센서 크기 (출처 : 테크크런치)

프로토타입 제품에 탑재된 센서 크기는 24x8mm로, 아이폰13에 사용된 7x5mm 크기 센서보다 5.5배 정도 크다. 종횡비를 원래대로 복원한다면 24x16mm 크기 센서로 촬영하는 꼴인데, 이 정도 크기는 APS-C(크롭) DSLR·미러리스 카메라에 가까운 수준이며 지금까지 스마트폰에 탑재된 전례가 없다.

◆ 장점은 향상된 디테일과 소프트웨어에 의존하지 않는 아웃포커싱

글래스 이미징의 기술은 스마트폰 카메라 센서 크기를 약 11배 키우는 셈이다. 화소수를 유지한 채 센서 크기가 커지면 픽셀 하나 당 크기도 그에 따라 커지므로 빛을 더 많이 받아들이게 된다. 빠른 셔터 속도를 유지하기 쉽고 저조도에서 사진에 노이즈가 끼는 것을 줄일 수 있다.

아이폰과 글래스의 디테일 비교 (출처 : GLASS)

저조도 환경에서 촬영한 사진 비교. 왼쪽이 아이폰, 오른쪽이 글래스 (출처 : GLASS)

해상도를 대폭 늘려 사진의 디테일을 향상시키는 것도 가능하다. 글래스는 프로토타입 제품과 아이폰으로 찍은 사진을 공개했는데, 아이폰으로 찍은 사진보다 글래스 프로토타입의 사진이 훨씬 세세한 부분까지 잘 보여준다. 저조도 환경에서 노이즈를 제거하느라 화질이 뭉개지는 아이폰과 달리 글래스는 작은 글씨와 눈금이 식별될 정도로 높은 화질을 유지했다.

아웃포커싱 정확도 비교 (출처 : GLASS)

아웃포커싱도 훨씬 자연스럽다. 아이폰을 비롯한 스마트폰에 탑재된 인공 아웃포커싱 모드는 피사체를 인식해 그 주변 배경을 임의로 흐리게 처리하는 원리가 적용됐다. 그렇다 보니 머리카락처럼 세밀한 부분까지는 미처 유지하지 못하고 배경과 함께 뭉개버리는 단점이 있다.

반면 글래스 프로토타입으로 촬영한 사진은 물리적으로 큰 센서가 자연스럽게 아웃포커싱을 연출한다. 소프트웨어에 의존할 필요도 없다. 삐죽 튀어나온 머리카락도 초점을 잡고 배경만 흐리게 연출된다.

◆ 구조적 단점 대부분 보완…납작한 보케는 취향 갈릴 듯

단점도 있다. 광학 줌을 사용할 수 없으며, 자동 초점 메커니즘이 기존에 비해 복잡하다. 왜곡과 수차 보정도 상당히 많이 적용돼야 한다. 하지만 광학 줌을 사용할 수 없는 건 기존 스마트폰 카메라에도 공통적으로 적용되는 사항이다. 자동 초점 방식과 왜곡·수차 보정은 제품 설계 과정에서 자연스럽게 해결된다.

아나모픽 렌즈 특성상 보케가 납작하게 눌려 보인다 (출처 : GLASS)

가장 큰 문제는 보케 모양이다. 보케는 아웃포커스 부분의 빛이 동그랗게 퍼진 것을 말한다. 보케 모양은 대부분 원형이며 조리개 형태에 따라 정다각형 모양을 띠기도 한다. 반면 아나모픽 렌즈로 촬영한 사진의 보케는 렌즈 구조 특성상 타원형으로 납작하게 눌린다.

◆ 스마트폰에 당장 도입 가능, 출시까지는 시간 걸려

글래스 프로토타입 (출처 : GLASS)

글래스 이미징은 현재 시중에 출시된 대부분의 스마트폰에 맞는 3세대 프로토타입을 만들었다고 알렸다. 어느 스마트폰 제조사와 계약하더라도 바로 도입 가능하도록 준비를 마친 셈이다. 단, 제조사와 계약을 성사시키더라도 실제 제품으로 만들어 출시하기까지는 1년 반에서 2년 정도 걸린다고 덧붙였다. 새로운 기술이 빛을 보려면 기존 방식과 전혀 다른 카메라를 탑재하는 스마트폰 제조사의 과감한 도전이 필요하다.

테크플러스 에디터 이병찬

tech-plus@naver.com​

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