이미지센서
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8 posts렌즈를 사용하지 않고 고화질 이미지를 촬영할 수 있는 이미지센서 개발 중
디지털 사진은 렌즈를 통해서 들어온 빛과 외부의 상을 광학 정보를 전기 신호로 변환해 주는 이미지센서에 저장이 됩니다. 따라서 렌즈도 중요하고 이미지센서도 중요합니다. 그럼에도 사용해보면 디지털카메라 쪽은 렌즈가 사진 결과물에 큰 영향을 주는 걸 알 수 있습니다. 반면 소형 카메라 또는 스마트폰은 렌즈 보다는 이미지센서가 더 중요합니다. 그럼에도 렌즈도 무시 못합니다. 이렇게 작은 칩이 카메라 모듈입니다. 저 안에 렌즈와 이미지센서와 손떨방인 액츄에이터도 들어가 있습니다. 정말 조막만한 크기에 이 모든 것이 들어가 있습니다. 이 분야에서 가장 뛰어난 기술을 가진 회사가 삼성전자와 소니입니다. 두 회사는 이미지센서를 아주 잘 만들죠. 그리고 그 앞을 구성하는 렌즈, 액추에이터 같은 걸 넣어서 카메라 모듈로 만드는 회사가 삼성전기와 LG 이노텍입니다. LG 이노텍은 애플 아이폰 카메라 모듈 납품 업체로 유명하죠. 그런데 렌즈를 사용하지 않고 고화질 이미지를 촬영할 수 있는 이미짓네서가 개발되고 있네요. 코네티컷 대학에서 만들고 있는 렌즈 없는 카메라 코네티컷 대학의 생물의학, 생물공학 혁신센터 소장인 '구오앙 젠'이 이끄는 연구팀이 이미징에 대해서 재정의 할 수 있는 새로운 혁신적인 기술을 선보였습니다. 이 기술은 이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)가 블랙홀 촬영을 가능케한 기술인 합성 개구 촬상법을 이용합니다. 먼저 이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)가 궁금하실텐데 이 이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)는 전 세계에 분포되어 있는 전파망원경의 위치의 차이인 위상차를 이용해서 멀리 있는 피사체를 전파로 촬영하는 기술입니다. 연구팀이 개발한 이 기술을 MASI 즉 멀티 스케일 개구 합성 이미저라는 기술입니다. 이 기술을 이용하려면 다중 광학 센서를 물리적으로 완전히 동기화해야 하는데 나노미터 수준의 정확도가 필요로 합니다. MASI는 각 센서가 개별적으로 빛을 측정하고 이걸 계산하는 알고리즘으로 돌리면서 데이터를 동기화 합니다. 위 이미지는 MSAI를 사용해서 촬영한 총알 표면 이미지입니다. 쉽게 말해서 카메라로 여러장의 사진을 촬영한 후 이걸 합성해서 고해상도 이미지를 만드는 것과 같습니다. 렌즈로 빛을 집광하지 않고 광파를 포착해서 사용하기에 렌즈가 필요 없다 기존 카메라는 광학 도구인 렌즈로 외부의 상과 빛을 집광합니다. 그러나 이 MASI는 렌즈를 사용하지 않고 상단에 배치된 코드화 센서 어레이를 붙인 후에 물체에 전파를 쏴서 돌아오는 광파를 잡아낸 후 이걸 계산 알고리즘을 사용해서 빛을 이미지로 만들어 냅니다. 이후 위상 동기화 기술을 통해서 좀 더 구체적이고 정확한 모습을 구현합니다. 즉 이전의 카메라는 렌즈를 이용했다면 이 MASI는 파동장을 이용해서 물체를 파악하고 소프트웨어 기술로 최적화하는 기술입니다. 기존 광학 렌즈의 색수차나 회절 한계나 여러 광학 기술의 한계를 극복할 수 있습니다. 또한 렌즈 없이 고해상도 이미지를 만들 수 있습니다. 또한 몇 cm 떨어진 위치에서 마이크로 레벨의 해상도의 이미지를 만들 수도 있습니다. 예를 들어 책상 건너편의 인간의 머리카락의 미세한 모습도 담을 수 있습니다. 이 기술은 촬영 카메라 쪽보다는 산업용 의학용으로 사용될 것으로 보이네요.
후지 GFX100RF 중형 카메라 조작성과 디자인 살펴보기
후지필름은 참 다양한 미러리스를 선보이고 있습니다. 독특하게도 소니, 니콘, 캐논, 파나소닉과 달리 풀프레임 미러리스는 안 만듭니다. 크롭 미러리스와 라지 포맷이라고 하는 중형 카메라를 만듭니다. 이미지센서가 크기도 하고 화소수가 1억 2백만 화소가 넘는 제품들이 있어서 주로 상업 사진가, 스튜디오 작가들이 애용합니다. 상업 사진들은 초대형으로 출력해서 사용할 경우가 많고 그래서 고해상도 고화질 카메라가 필요로 하죠. 그런데 올 초에 후지필름은 독특한 카메라를 선보입니다. 바로 후지필름 GFX100RF 입니다. 이 카메라를 남대문 카메라 상가이자 후지필름 공식대리점인 '디지탈 창신' 사장님이 반나절 대여해 주어서 체험해 볼 수 있었습니다. X100VI를 확장한 듯한 후지 GFX100RF 후지 GFX100 RF를 처음 봤을 때 후지 X100VI라는 레인지파인더 필름 카메라 디자인의 카메라의 사촌인 줄 알았습니다. 디자인이 비슷해요. 그러나 GFX100RF가 상하로 좀 더 깁니다. 그거 말고는 버튼 배치나 외형이 비슷합니다. 둘 다 레인지파인더 필름 카메라 디자인을 베이스로 하고 있습니다. 크기는 풀프레임 미러리스 크기 정도로 133.5×90.4×76.5mm이고 무게도 735g으로 가볍습니다. DSLR과 레인지파인더 카메라의 사진 찍는 포즈가 좀 다릅니다. DSLR은 뷰파인더가 가운데 있지만 레인지 파인더 스타일의 카메라는 왼쪽 끝에 있죠. 그래서 눈에 대고 사진을 찍는 포즈를 취하면 레인지 파인더 카메라는 사람의 왼쪽 눈이 다 보입니다. 즉 사람 얼굴이 더 많이 보여서 좀 더 사진 찍는 포즈가 좋습니다. 반면 DSLR은 얼굴을 다 가려 버리죠. 그래서 프로필 사진으로 DSLR로 얼굴을 가린 분들이 많았어요. 1억 2백만 화소 후지필름 GFX100RF 큰 특징 3가지 후지 GFX100RF의 4가지의 큰 특징을 보면 1. 1억 2백만 화소의 초고해상도 사진 촬영 가능 2. 렌즈가 고정되어 있는 휴대성이 뛰어난 중형 카메라 3. 9개의 화면비를 바로바로 변경 가능한 화면비 다이얼 4. 20개의 필름 시뮬레이션 입니다. 단점을 같이 곁들이면 이 카메라는 사진 위주 카메라라서 동영상 전문 카메라는 아닙니다. 또한 손떨림 보정이 없고 고정 렌즈가 F4까지 지원하는 점은 아쉽습니다. 다만 테스트를 해보니 이미지센서가 커서 그런지 화질이나 후지필름의 독특한 이미지센서 덕분에 노이즈 억제 능력이 뛰어나서 셔터스피드를 올려서 찍어도 노이즈가 적은 사진을 담을 수 있네요. 탑 플레이트와 베이스 플레이트 조리개 링, 핫슈 커버, 배터리 도어까지 알루미늄을 깎아서 만들어서 아주 고급스러운 느낌을 제공합니다. 고정 렌즈는 35mm F4 렌즈로 비구면 렌즈 2매가 들어간 8군 10매 렌즈입니다. 풀프레임 화각으로 환산하면 28mm 화각으로 살짝 광각이 좀 더 들어간 렌즈입니다. 따라서 거리 사진, 풍경 사진 및 디지털 줌을 이용해서 인물 사진 촬영에도 적합합니다. 리프 셔터라는 점이 무척 마음에 들더라고요. 저소음, 저진동 셔터 방식입니다. 전면에 다양한 레버와 버튼이 있습니다. 먼저 타이머 레버는 좌우로 돌릴 때마다 여러 기능이 작동합니다. 다른 기능 단축 레버로 활용도 가능합니다. 심지어 버튼을 누르면 또 다른 기능이 작동하고 레버를 길게 제치면 또 다른 기능이 호출됩니다. 그립부 바로 위에 요철이 있는 건 전면 다이얼이고 하단은 디지털 줌 레버입니다. 35mm에서 45mm, 63mm, 80mm까지 디지털 줌으로 화각을 조절할 수 있습니다. 요철이 있는 전면 다이얼과 후면 다이얼은 좌우로 돌리는 기능뿐 아니라 심지어 꾹 눌러도 기능이 작동합니다. 다이얼과 버튼이 통합되어 있습니다. 1억 2천만 화소의 카메라입니다. 먼저 셔터 방식이 셔터막이 올라가고 내려가는 방식이 아닌 카메라 렌즈 조리개가 열렸다 닫히는 리프 셔터입니다. 따라서 소음과 진동이 거의 없어서 처음에는 셔터를 눌렀나? 할 정도로 손끝에 전해지는 진동이나 느낌이 없습니다. 따라서 손떨방이 없어서 사진에 블러가 많이 생길까 걱정을 했는데 리프 셔터가 그 걱정을 덜어주네요. 위 사진은 1장에 무려 200MB가 넘는 사진입니다. 1억 2백만 화소의 사진의 위엄이죠. 이 사진을 부분 확대 크롭해 봤습니다. 쌈지길 옥상 테이블에서 스마트폰을 반바지 입은 분을 볼 수 있네요. 위 사진은 라이온스 클럽 건물 바로 왼쪽에 있는 호텔 DAAM 건물입니다. 확대 안 하면 보이지도 않은 텍스트가 확대하지 잘 보입니다. 1억 2백만 화소라서 사진을 확대 크롭하기 쉽습니다. 상단에는 셔터 스피드 다이얼, 노출 다이얼이 있고 ISO 다이얼이 셔터 스피드 다이얼에 같이 붙어 있습니다. ISO 다이얼은 셔터 다이얼을 살짝 위로 들어 올린 후 돌리면 됩니다. 그나저나 알루미늄 바디에 카메라 이름이 음각이 된 모습이 아주 매끈하고 매혹적이네요. 셔터 버튼은 액세서리입니다. 전원 레버가 셔터 버튼 뒤에 있습니다. 그리고 후지필름 GFX100 RF은 다른 카메라에 없는 화면비 다이얼이 있습니다. 사진의 기본 화면비는 3:2이고 동영상은 16:9가 많습니다. 이 화면비는 후보정할 때 조절할 수 있지만 후지 GFX100RF는 촬영할 때 무려 9개의 화면비 중 하나를 그것도 다이얼로 선택해서 촬영이 가능합니다. 위 사진은 65:24로 파노라마 화면비를 제공합니다. 틸트 LCD와 고해상도 EVF 후면에 AF-S, AF-C, MF라는 AF 방식 레버가 있습니다. 보통 정적인 피사체를 주로 촬영하기에 AF-S에 놓고 촬영하지만 후지필름 AF가 소니, 캐논보다 느리긴 하지만 최근에 AF 속도가 꽤 빨라졌서 꽤 쓸만해졌습니다. 특히 아주 작게 보이는 사람의 머리와 몸 그리고 눈동자까지 잡아내는 인식력은 엄청 좋더라고요. 후면 다이얼과 AFL, AEL 락버튼이 있고 후면 조이스틱 컨트롤 버튼과 메뉴 버튼이 있습니다. 전형적인 후지필름 카메라 디자인이네요. 3:2 비율의 LCD는 틸트가 됩니다. 틸트업은 되지 않고 90도 상방 틸트와 하방 틸트까지 가능해서 로우앵글, 하이앵글 촬영이 쉽게 가능합니다. 이렇게 좀 더 앞으로 당겨서 찍을 수도 있습니다. EVF는 0.5인치 576만 OLED 0.84 배율의 EVF가 촬영 편의성을 제공해 줍니다. 이외에도 X-프로세서 5를 사용하고 필름 시뮬레이션을 무려 20개나 제공하는 등 후지필름의 매력을 가득 넣었습니다. 라이카 Q3를 노리고 나온 후지필름 GFX100RF 고화질, 고해상도를 제공하면서도 휴대성이 좋은 카메라의 컨셉은 딱 스트리트 포토그래퍼 또는 일상 사진을 찍는 분들을 위해서 나온 카메라입니다. 휴대성을 위해서 렌즈 교환이 아닌 렌즈 고정형을 택하고 하이, 로우 앵글 촬영을 위해서 틸트 LCD를 제공하죠. 그런 욕구를 충족한 카메라가 라이카 Q3였습니다. 그런데 후지필름이 이 시장을 위해서 투입한 중형 카메라가 후지필름 GFX100RF입니다. 들어보고 사용해 보면서 느낀 점은 이동하면서 툭툭 사진 찍는 거리 사진가들을 위한 카메라라는 점을 절실하게 느꼈습니다. 그러나 상업 사진도 가능하게 무려 화소수가 1억 5백만 초고해상도가 주는 확대 크롭 자유도도 좋네요. 가격도 생각보다 비싸지 않은 700만 원대입니다. 구매 및 체험은 남대문 카메라 상가인 디지탈 창신에서 할 수 있습니다. 디지탈 창신에서는 보상 판매도 진행하는데 가지고 있는 중고 카메라를 가지고 오면 그 중고 카메라를 매입하고 후지 GFX100RF를 구매하는 이벤트도 진행하고 있습니다. 디지탈창신 후지필름 남대문TP존 남대문 카메라/사진기자재 전문업체 www.cscamera.com
글로벌과 롤링 이미지센서를 섞은 니콘의 하이브리드 이미지센서 특허
카메라 이미지센서는 크게 롤링 셔터와 글로벌 셔터 방식이 있습니다. 롤링 셔터는 이미지센서에 들어오는 데이터를 한 줄씩 읽습니다. 그래서 롤링 셔터 현상과 동영상 촬영 시 좌우로 흔들면 젤리처럼 꿀렁거리는 젤로 현상이 일어납니다. 반면 글로벌 셔터 방식은 이미지센서 전체가 한번에 데이터를 읽는 방식입니다. 당연히 글로벌 셔터가 좋지만 제조 단가가 높아서 대부분의 카메라 이미지센서는 롤링 셔터 방식이고 극히 일부 고가의 카메라만 글로벌 셔터를 사용합니다. 니콘의 하이브리드 이미지센서 특허 니콘은 이미지센서 제조를 못합니다. 공장이 없어요. 그래서 소니 같은 파운드리 업체에 맡겨서 제조합니다. 다만 이미지센서는 직접 개발합니다. 설계를 직접 한 후 그걸 소니 등의 파운드리 업체에 요청하죠. 니콘의 새로운 특허가 화제입니다. 글로벌 셔터와 롤링 셔터의 장점을 결합한 하이브리드 이미지센서 특허를 출원했습니다. 이 하이브리드 이미지센서 특장점을 보면 글로벌 셔터 이미지센서의 즉각적인 판독과 롤링 셔터의 향상된 다이내믹 레인지와 노이즈 감소를 동시에 제공할 수 있습니다. 기존의 롤링 셔터가 아주 빠른 피사체가 옆으로 꺾여서 보이는 롤링 셔터 효과와 젤로 현상이 있었는데 이걸 크게 감소할 수 있네요. 글로벌 셔터가 좋긴 하지만 장점만 있는 건 아닙니다. 다이내믹 레인지가 좁고 ISO 감도가 낮은 것이 단점인데 이 단점은 롤링 셔터 방식으로 해결할 수 있습니다. 하이브리드 이미지센서 작동 방식 특허 내용을 보면 롤링 셔터 작동의 경로도 있고 또 하나는 글로벌 셔터를 구현할 수 있게 측면 커패시터를 통해서 전하를 전달합니다. 이중 경로 설계의 장점은 저장 커패시터가 오버플로 버킷 역할을 해서 센서가 좀 더 넓은 범위의 광량을 처리할 수 있습니다. 이로 인해 좀 더 넓은 다이내믹레인지를 제공합니다. 이는 DR이 넓은 높은 다이내믹레인지 장면 촬영에 유리합니다. 커패시터라는 것이 작은 콘덴서 같은 것이라서 잠시 동안 전하를 저장하는 댐 같은 역할을 합니다. 전자 산업의 쌀알이라고 해서 스마트폰 열어보면 수많은 작은 부품 대부분이 커패시터입니다. 삼성전기가 이걸 잘 만들죠. 이 커패시터를 많이 넣어서 노출 과도로 빛이 넘치는 구간은 커패시터가 전하를 머금으면서 노출 과다를 방지합니다. 사진마다 어떤 사진은 롤링 셔터가 좋고 어떤 사진은 글로벌 셔터가 좋을 수 있습니다. 예를 들어서 빠른 피사체들은 고속 데이터 전송이 가능해서 한방에 이미지센서를 다 열어서 촬영하는 글로벌 셔터가 좋죠. 스포츠 사진, 야생 동물 사진들이요. 반면 롤링 셔터는 느린 피사체, 정지된 피사체 그러나 높은 다이내믹레인지나 저조도 환경이면 롤링 셔터가 유리합니다. 이 하이브리드 이미지센서는 이걸 사람이 아닌 장면 인식 기능으로 알아서 글로벌 셔터로 촬영했다가 롤링 셔터로 촬영할 듯 하네요. 판단은 영상 처리 엔진에서 담당할 듯하네요. 니콘은 이미지센서 설계를 아주 잘 합니다. 그래서 센서 설계 기술력은 좋은 편이죠. 다만 AF 속도 느린 건 어떻게 해결을 못하는지 여전히 만족스럽지는 못합니다. 암부 복원력 보면 극강이고요. 그럼에도 니콘이 세계 최초 적층 센서를 개발해서 니콘 Z9에 사용하면서 스포츠 사진용 카메라 시장을 장악하고 있을 정도로 인기가 높습니다. 또한 Z6 III에서는 부분 적층 센서를 개발해서 넣었습니다.
세계에서 가장 작은 중형 카메라 후지필름 GFX 100RF 출시
중형 카메라를 만드는 회사는 많지 않습니다. 대표적인 회사가 핫셀블라드죠. 그리고 후지필름이 풀프레임 미러리스를 안 만드는 대신 APS-C 크롭 이미지센서 카메라를 만듭니다. 캐논이나 소니 니콘 모두 중형 카메라를 만들지 않습니다. 중형 카메라 제조사 중에 후지필름은 GFX라는 중형 카메라 라인이 있습니다. 핫셀블라드와 달리 DSLR 외형을 하고 있습니다. 후지 GFX 100S II 크기는 풀프레임 미러리스 크기입니다. 그러나 1억만 화소의 중형 포맷 카메라입니다. 크기가 작고 휴대성이 좋지만 그럼에도 크게 느껴지는 요즘입니다. 요즘은 후지 X100VI처럼 컴팩트 카메라 크기의 휴대성 좋은 카메라가 인기가 높습니다. 그럼 이 정도 크기는 어떤가요? 항상 들고 다니고 주머니에 넣고 다닐 정도로 작죠. 그런데 이 카메라 중형 카메라입니다. 처음에는 무슨 이게 중형 카메라인가 했는데 상단에 적혀 있는 걸 보면 후지필름 GFX 100RF라고 적혀 있습니다. GFX 라인입니다. RF 카메라 스타일의 중형 카메라 후지필름 GFX 100RF 후지필름 GFX 100RF 이름에서 RF는 레인지파인더 카메라의 약자입니다. 보통 RF 카메라라고 하는데 이걸 의미합니다. 그래서 외형만 보면 라이카 M 시리즈처럼 보입니다. 이렇게 작은 크기에 중형 이미지센서가 들어갈 수 있나 할 정도로 대단히 작은 카메라네요. 크기는 90.4x133.5x76.5mm로 후지 X100VI의 74.8 x 128 x 55.3mm로 두 카메라 크기 차이가 크지 않습니다. 무게는 735g(배터리 포함)으로 후지필름 GFX 50R의 775g보다 가볍습니다. 중형 카메라보다 가벼워서 뭐가 장점이냐고 할 수 있지만 후지필름 X-T5의 797g 보다도 가볍습니다. X-Processor 5와 1억 2백만 화소의 중형 이미지센서를 장착한 후지 GFX 100RF 후지 GFX 100RF에는 GFX 102MP CMOS II 이미지센서가 들어가 있습니다. 이는 후지 GFX 100S II에 들어간 이미지센서와 동일합니다. ISO는 최소 80이고 화상처리엔진은 X-프로세서 5가 들어가 있습니다. 사람 얼굴, 눈, 동물, 차량, 곤충, 드론을 인식해서 AF 추적이 가능합니다. 다만 아쉬운 건 바디 손떨방인 IBIS 기능이 없습니다. 이미지센서도 크고 해상도도 1억 화소인데 바디 손떨방이 없으면 셔터스피드를 꽤 올려야겠네요. 35mm 렌즈 고정형의 후지필름 GFX 100RF 전면을 보면 타이머 레버가 있고 살짝 그립부가 있습니다. 상단에 2개의 다이얼이 있네요. 렌즈는 교환이 안 됩니다. 라이카 Q 시리즈처럼 35mm 단렌즈 고정형입니다. 35mm라고 하지만 이게 중형 카메라라서 풀프레임 환산하면 28mm로 광각 렌즈입니다. 따라서 풍경, 일상 기록용으로 좋습니다. 인물 사진 촬영용으로도 사용할 수 있지만 좀 어울리지는 않죠. 최대 개방 도리개는 아쉽게도 F4네요. F2.8 정도는 넣어주면 좋은데요. 그러나 중형 포맷이라서 배경 흐림 능력은 꽤 좋을 듯 해요. 이미지센서가 클수록 배경 흐림 강도가 좀 더 좋아지거든요. 렌즈는 비구면 렌즈 2장 포함 8군 10 매입니다. 디지털 텔레컨버터도 있어서 35mm, 45mm, 63mm, 80mm 화각으로 촬영이 가능합니다. 쉽게 말해서 디지털 줌으로 화각 변경이 가능해서 굳이 줌렌즈가 필요 없습니다. 이미지센서가 중형 크기이고 1억 2백만 화소이니 이런 것이 가능합니다. 갤럭시 S 시리즈와 비슷하네요. 또한 GFX 시리즈 최초로 ND필터도 들어갔습니다. 셔터스피드는 기계식은 1/4,000초 전자식은 1/16,000초를 지원하고 연사는 1초에 6장입니다. 연사는 고해상이라서 높지는 않네요. AF는 콘트라스트와 위상차를 섞은 인텔리전스 하이브리드 AF입니다. 상단 버튼을 보면 노출 게이지 다이얼, 셔터스피드 다이얼이 있고 렌즈는 렌즈 경통에 조리개 조절 다이얼이 있네요. 셔터버튼은 필름 카메라 버튼입니다. 밑에 4:3이라는 다이얼이 있는 것이 특이하죠. 이건 종횡비 다이얼로 사진 화면비를 조절할 수 있습니다. 사진 비율은 5:4, 3:2, 1:1를 넘어서 17:6, 3:4, 65:24 등의 9가지의 화면비를 조절해서 사용할 수 있습니다. 4K 30P 13스탑의 F-LOG2 사용 가능 동영상은 DCI 4K 30P까지 촬영 가능합니다. 13 스텝의 F-LOG2 로그도 지원합니다. 외장형 SSD에 저장 가능한 Apple ProRes 형식도 지원합니다. 동영상 모드에서는 디지털 손떨방을 지원합니다. 필름 시뮬레이션도 사용 가능한데 무려 20개의 필름 시뮬레이션을 사용할 수 있습니다. EVF는 0.5인치 576만 도트의 OLED이고 파인더 배율은 0.84배입니다. 후면 모니터는 3.15인치의 210만 도트의 터치 LCD이자 틸트 LCD가 달려 있습니다. SD 메모리 슬롯은 2개이며 UHS-II를 지원합니다. 메모리는 V90까지 지원합니다. USB-C타입과 HDMI Type D, 35mm 스테레오 미니 잭도 들어가 있습니다. 배터리는 GFX 100S II와 동일한 NP-W235가 들어가 있는데 사진은 820장 동영상은 4K에서 100분 촬영이 가능합니다. 가격은 83만 500엔인데 한화로 818만 원 정도입니다.
