배경흐림·흔들림보정·슬로비디오 등 스마트폰 카메라 기능 원리는?

크고 선명한 화면, 빠른 처리 속도와 넉넉한 저장 공간, 지문인식을 넘어 홍채와 얼굴 인식 보안 시스템에 이르기까지 스마트폰 기능 발전 속도는 그야말로 눈부신 수준입니다. 그중에서도 스마트폰 카메라는 1년이 길다 할 정도로 급발전했습니다.

이미 스마트폰 카메라의 화질은 콤팩트 디지털 카메라 수준이라는 평가입니다. 밝기와 화질을 좋게 해 주는 HDR(High Dynamic Range), 움직이는 물체를 포착해주는 연속촬영, 고화질 4K UHD 동영상 등 각종 촬영 편의 기능까지 갖췄습니다.

DSLR 카메라로 찍은 사진처럼 배경을 흐리게 표현하기, 피사체만 컬러로 유지하고 배경은 흑백 처리하기, 날아다니는 벌의 날개 움직임까지 정밀하게 포착하는 슬로 비디오에 전문 스튜디오에서 찍은 듯 인상적인 인물 사진까지. 모두 손바닥 크기 작은 스마트폰으로 찍을 수 있습니다.

스마트폰 카메라가 갖춘 이들 촬영 편의 기능. 원리를 알면 사진 화질은 물론 효과를 더욱 높일 수 있습니다. 촬영 편의 기능 중 ▲배경흐림 ▲흔들림 보정 ▲슬로비디오의 원리와 촬영 팁을 살펴봅니다.

◆ 듀얼 카메라가 만드는 배경흐림. 경계 뚜렷하게 여러 번 촬영할 것

스마트폰 카메라의 성능을 높인 주인공으로 '듀얼 카메라'를 들 수 있습니다. 카메라 하나로는 한번에 장면 하나만 담을 수 있으나, 카메라 두개로는 한번에 여러 장면을 담을 수 있습니다. 이 장면과 장면을 활용해 특수 효과를 만듭니다.

카메라 하나로 인물에게 초점을 맞춥니다. 다른 카메라로는 일부러 초점이 맞지 않은, 흐린 사진을 촬영합니다. 듀얼 카메라가 동시에 촬영한 사진을 합성하는데, 이때 인물은 선명하게 유지하고, 초점이 맞지 않아 흐리게 나온 배경을 덧입히면 됩니다. 간단합니다. 같은 원리로 인물만 컬러로, 배경은 흑백으로 촬영하는 것도 가능합니다. 애플 아이폰X을 비롯해 듀얼 카메라 스마트폰 대부분이 이 원리로 배경흐림을 구현합니다.

배경흐림 효과를 자연스럽게 하려면 '피사체와 배경 사이 경계가 뚜렷하도록' 구도를 잡아주면 됩니다. 배경이 복잡할수록, 피사체와 배경의 색상 혹은 모양이 유사할수록 배경흐림 효과가 떨어집니다.

한번만 촬영하지 말고, '여러 번 촬영' 후 가장 자연스러운 사진을 선택하는 것도 좋은 방법입니다. 피사체와 배경을 구분할 수 있도록, 스마트폰과 주 피사체 사이에 '일정 간격'을 띄워 주세요. 거리가 너무 가까우면 스마트폰 카메라가 피사체를 분별하지 못합니다.

듀얼 카메라는 사진 화질도 선명하게 만들 수 있습니다. 같은 사진 두장을 합치면, 한장보다 더 선명해지겠지요? 선명도를 우선하는 카메라와 색상을 우선하는 카메라를 하나씩 배치하고 동시에 촬영한 사진을 합성해도 화질이 좋아집니다. 라이카 렌즈를 탑재한 화웨이 P 시리즈 스마트폰이 이 기능을 지원합니다.

지금까지는 이들 기능을 카메라 두대로 만들어야 했지만, 광학 기술이 발전하면서 카메라 한대로도 가능케 됐습니다. 사진 촬영 간격을 ㎱(나노세컨드) 수준으로 짧게 설정하면, 카메라 한대로 두대 역할을 할 수 있습니다.

인물을 촬영한 후 아주 짧은 시간 차이로 초점이 빗나간 흐린 사진을 한번 더 촬영, 합성하면 쉽게 배경흐림 효과를 만들 수 있습니다. 구글 픽셀2는 실제로 단일 카메라만 갖췄지만, 다양한 촬영 편의 기능을 구현합니다.

◆ 광학계 기술, 이미지 센서가 만든 흔들림 보정과 슬로비디오

'광학계 기술'과 '이미지 센서'도 스마트폰 카메라의 발전을 이끌었습니다. 렌즈를 포함한 광학계는 빛을 받아들이고 모으는 역할을 합니다. 여기서 모인 빛이 이미지 센서에 닿고, 전기 신호로 변환돼 메모리에 저장됩니다. 따라서, 광학계가 좋아야 빛을 많이, 선명하게 담을 수 있습니다. 그리고 이미지 센서 성능이 우수해야 빛을 최대한 정확히, 신속하게 저장할 수 있습니다.

광학계 기술이 발전하면서 스마트폰 카메라의 '흔들림 보정 기능'은 기본이 됐습니다. 카메라 내부 렌즈를 흔들리는 방향으로 실시간 이동, 흔들림을 상쇄하는 원리입니다. 흔들림 보정 기능은 효과가 좋으니 항상 켜되, '삼각대 사용 시'에는 꼭 끄세요. 흔들림이 없는 환경에서 보정 기능을 켜면 오히려 내부 렌즈가 오동작해 사진이 흔들립니다.

이미지 센서도 전망이 밝습니다. 스마트폰 카메라뿐 아니라 자율주행차용 카메라, 정밀 기계 검사용 카메라 등에 두루 쓰이는 덕분입니다. 이미지 센서와 화소가 많아지면 그만큼 사진이 정밀해집니다. 또한, 이미지 센서가 일하는 속도가 빨라지면 더 많은 사진을 단시간에 만들 수 있게 됩니다.

다큐멘터리나 영화에서 자주 보는 느린 화면, 슬로비디오를 스마트폰으로 촬영할 수 있는 이유가 이것입니다. 나비나 벌의 날갯짓, 떨어지는 물방울이나 터지는 풍선 등을 슬로비디오로 담으면 사뭇 색다른 느낌입니다.

슬로비디오, 찍는 방법은 간단합니다. 그저 1초에 수백장~수천장의 사진을 찍어 저장하면 됩니다. 슬로비디오 성능 기준인 'fps(Frame per Second)'는 1초에 사진 몇장을 찍어 만드는 것인지를 말합니다. 별것 아닌 것처럼 보이지만, 이미지 센서의 전송 속도와 감도가 엄청나게 빨라야 가능한 기술입니다. 발열도 줄여야 하고요. 그래서 최근에서야 구현된 기능입니다.

소니 엑스페리아 XZ 프리미엄이 슬로비디오 기능을 갖춘 대표적인 제품입니다. 삼성전자 갤럭시 최신작 갤럭시S9에도 이 기능이 탑재될 가능성이 높습니다.

슬로비디오는 동작 특성상 '소리'가 녹음되지 않습니다. 촬영 시간도 수초쯤으로 '제한'됩니다. 3초만 찍더라도, 실제로는 30초 분량의 슬로비디오가 만들어지니까요. 원하는 순간을 슬로비디오로 담으려면, '템포'를 살짝 늦게 해 주세요. 그래야 필요한 순간만 촬영할 수 있습니다.

IT조선 차주경 기자 racingcar@chosunbiz.com