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.
