[IT 성능풀이]갤노트8·V30·아이폰8에 채택될 듀얼 카메라...왜 좋은걸까

삼성전자 갤럭시노트8, LG전자 V30, 애플 아이폰8의 공통점은 하반기 IT 업계를 뜨겁게 달굴 스마트폰 신제품입니다. 이들 스마트폰에는 공통으로 '후면 듀얼 카메라'가 탑재될 전망입니다. 화웨이, 노키아, 에이수스 등 스마트폰 제조사들도 최상위 제품군에 속속 듀얼 카메라를 도입하는 추세입니다.

듀얼 카메라, 어떤 기능이 얼마나 좋길래 제조사들이 앞다퉈 적용하고 있을까요? IT조선 IT 성능풀이, 이번 코너에서 듀얼 카메라의 동작 원리와 편의 기능, 앞으로 추가될 기술을 알기 쉽게 풀어보겠습니다.

듀얼 카메라의 기본은 카메라 유니트 '두개'입니다. 두개라서 듀얼이지요. 카메라 유니트는 '이미지 센서'와 '렌즈'로 구성되는데요, 성능을 파악하기 위해 이미지 센서의 '화소수', 렌즈의 '조리개'를 살펴봐야 합니다.

먼저, 이미지 센서는 빛을 받아들여 전기 신호로 바꾸는 '화소'로 구성됩니다. 1200만 화소, 1600만 화소 등 스마트폰 카메라의 화소수가 이 화소의 개수입니다. 사진의 해상도를 곱하면 화소수를 계산할 수 있습니다. 사진 크기가 4000 x 3000(픽셀)이라면, 1200만 화소 카메라로 찍은 사진인 셈입니다.

흔히 알려진 것과는 달리, 화소수가 높다고 무조건 사진이 선명하지는 않습니다. 이미지 센서 크기가 작은데 너무 많은 화소가 들어가면 오히려 화질이 떨어집니다. 예를 들어, 논에 벼를 너무 빼곡하게 심으면 벼끼리 부딪히고 쓸려 상처를 입거나 다른 벼에 가려져 빛을 못 쬐는 벼가 생기겠지요? 벼를 적당한 간격으로 심어야 모두 빛을 골고루 받고, 벼와 벼가 서로 방해하는 일도 없습니다.

화소수가 높으면 어떤 장점이 있을까요? 먼저 사진 크기가 커지므로 더 큰 크기로 인화할 수 있습니다. 사진 일부를 잘라내 판형을 정사각형으로 바꾸거나 피사체를 강조하는 기법도 쓸 수 있습니다.

이미지 센서에도 다양한 종류가 있는데요, 최근 유행하는 '이면조사' 센서는 BSI(Back Side Illumination)센서라고도 불리웁니다. 일반 이미지 센서는 빛을 받아들이는 화소부 위에 데이터 전송 회로가 배열됩니다. 회로가 설치된 만큼 들어오는 빛을 가리기 때문에 화질에 영향을 미칩니다. 이면조사 센서는 반대로 화소부가 위에 있고 데이터 전송 회로가 밑에 있습니다. 따라서 빛을 온전히 받아들여 선명한 사진을 만듭니다. 삼성전자는 화소와 화소 사이를 분리해 빛을 받아들이는 효율을 높인 '아이소셀' 센서도 개발했지요. 모두 화질을 향상시키는 기술입니다.

렌즈는 빛을 받아들여 모아서 이미지 센서로 전달하는 역할을 합니다. 스마트폰을 포함, 카메라 렌즈 대부분은 플라스틱을 정밀 가공해 만드는데, 간혹 고가,고성능 렌즈는 유리로 만들어지는 경우가 있습니다. 스마트폰 중에서는 LG전자 V30이 최초로 유리 렌즈를 장착해 유명해졌는데요, 유리는 투과율이 플라스틱보다 좋아 색상과 밝기를 더 정확히 표현합니다.

조리개는 빛을 효과적으로 받아들이도록 조절하는 부품입니다. 조리개 성능은 'F'에 숫자를 붙여 표시하는데, 숫자가 낮을 수록 빛을 더 많이 받아들인다는 의미입니다. 빛을 많이 받아들이면 그만큼 셔터 속도가 짧아지고요, 실내나 어두운 밤에 촬영할 때 사진 흔들림을 줄여줍니다. 스마트폰은 대부분 F2.0 가량의 조리개를 갖췄습니다. 조리개 값이 F1.8 이하라면 고성능 렌즈로 봐도 무방합니다.

이미지 센서와 렌즈로 구성된 카메라 유니트 두개는 어떤 장점을 갖췄을까요? 먼저 '줌 효과'입니다. 카메라 유니트 하나는 넓은 풍경을 담도록 광각(넓게 보이는) 렌즈를, 또하나는 피사체를 강조할 수 있는 표준(광각보다 시야가 살짝 좁은) 렌즈를 장착하는 식입니다. 이 경우 결과적으로 광각/표준 두개의 초점 거리를 사용 가능합니다. 2배 줌 효과를 얻은 것이지요.

'배경 흐림'도 가능합니다. 인물은 선명하고 배경은 흐리게 찍는 '아웃 오브 포커싱' 기법이라고도 합니다. 스마트폰 카메라로 이게 가능하냐고요? 간단합니다. 카메라 하나로는 인물을 선명하게 찍고, 나머지 카메라 하나로 초점이 빗나간, 흐린 사진을 찍고 두장을 합성하면 됩니다. 애플 아이폰 7 플러스의 인물 촬영 기능을 비롯, 대부분의 배경 흐림 기능이 이 원리입니다.

스마트폰 듀얼 카메라 중, 일부 모델은 '흑백 이미지 센서'와 '컬러 이미지 센서'를 함께 사용하기도 합니다. 이 경우 앞서 설명한 '줌 효과'는 사용할 수 없지만, 대신 '선명도'를 늘리거나 '초점 속도'를 빠르게 할 수 있습니다.

흑백 사진은 피사체의 윤곽을 강하게 표현하는데요, 이를 응용해 사진 촬영 시 흑백 이미지 센서로는 피사체 윤곽을, 컬러 센서로 피사체 색상을 강조해 선명한 사진을 만드는 방식입니다. 화웨이 스마트폰 P 시리즈가 이 기능을 지원합니다. 초점 속도 단축도 유사한 원리입니다. 흑백 이미지 센서로 피사체 윤곽을 집중 탐색, 초점을 더 빨리 맞추고 실제 사진은 컬러 이미지 센서로 촬영하는 방식입니다.

앞으로 듀얼 카메라에는 어떤 기술이 적용될까요? '3D 촬영 기능'이 유력합니다. 하나의 카메라로 사진을 찍고, 나머지 하나의 적외선 카메라로 피사체,배경간의 거리를 측정하는 것이지요. 이를 활용하면 2D에 거리 정보가 포함된 3D 입체 사진을 찍을 수 있습니다.

'광학 줌'도 꿈은 아닙니다. 중국 스마트폰 제조사 오포가 올 초, 광각 렌즈 유니트와 3배 '이너줌' 렌즈 유니트로 구성된 스마트폰용 5배 줌 카메라 모듈을 발표한 바 있습니다. 이너줌은 렌즈군을 앞뒤가 아니라 좌우로 움직여 줌을 만듭니다. 따라서 두께가 얇은 스마트폰에 줌을 넣을 때 필수 기술이지요.

IT조선 차주경 기자 racingcar@chosunbiz.com