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사진정보/카메라

삼성전자 2억 화소의 아이소셀 HP1 이미지센서 개발

썬도그 2021. 9. 3. 13:36
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아직도 카메라 잘 모르는 분들은 화소수가 높을수록 좋은 카메라인 줄 압니다. 그렇게 따지면 삼성전자 갤럭시S21에 들어간 1억만 화소의 카메라가 캐논의 EOS R5의 4,500만 화소보다 더 좋은 카메라죠. 아닙니다. 화소수는 그냥 해상도에 도움이 되는 기능 중 하나이지 고해상도가 고화질이 아닙니다. 물론 같은 성능이면 고화소가 더 낫긴 하지만 사진 화질에 가장 큰 영향을 주는 것은 고화소가 아닌 이미지센서 크기입니다. 

그럼에도 고화소가 주는 장점은 있습니다. 멀리 있는 피사체를 광학 줌 기능이 없을 경우 높은 화소로 촬영한 후 디지털 줌으로 확대해도 선명하게 담을 수 있습니다. 또한 고화소는 내가 필요에 따라서 사용하면 됩니다. 고화소를 지원하지 않는 카메라는 디지털 줌을 생각 못하지만 고화소 카메라는 일단 찍고 집에 가서 또는 스마트폰으로 사진을 핀치 줌으로 확대해서 부분 확대 후 크롭 하고 저장할 수 있습니다. 

이 화소수는 이미지센서에 좌우됩니다. 삼성전자는 카메라 사업을 접었지만 대신 이미지센서 제조를 아주 잘 압니다. 절대 강자인 소니 다음인 2위입니다. 특히 시장점유율 상승력이 아주 좋습니다. 특히 샤오미 같은 중국 기업들이 삼성전자 최신 이미지센서를 사용해서 DXOMARK 상위 또는 1위를 차지할 정도로 성능도 인정받고 있습니다. 

삼성전자 이미지센서는 카메라용 이미지센서는 만들이지 않고 주로 스마트폰용 이미지센서와 최근에는 자율주행에 필요한 자동차용 카메라에 들어가는 이미지센서를 만들고 있습니다. 삼성 이미지센서의 특징은 고화소입니다. 이 고화소 부문은 소니보다 앞서 있습니다. 이런 삼성이 드디어 2억 화소의 이미지센서를 선보였네요. 

삼성전자 2억 화소의 ISOCELL HP1 이미지센서 공개

삼성전자가 8K 30 fps 동영상 촬영이 가능한 2억 화소의 아이소셀 HP1를 개발했습니다. 2억 화소는 딱히 눈여겨보고 싶지는 않습니다. 다만 삼성전자의 뛰어난 집적 기술이 다시 한번 입증된 정도입니다. 그렇다고 고화소 기술을 폄하하는 것은 아니고 실용성만 보면 생각보다 높지 않습니다. 

예를 들어 화소가 높았지만 이미지센서의 기본 단위인 픽셀이 작아져서 수광량이 줄어들어서 사진에 노이즈가 생기기 쉽습니다. 이걸 삼성전자가 모를 리 없죠. 그래서 픽셀을 묶어서 1개의 픽셀로 작동하는 테트라셀 기술 등이 있습니다. 2억 개의 픽셀이 들어간 아이소셀 HP1은 픽셀 크기가 0.64μm 밖에 안 될 정도로 작습니다. 

아이소셀 HP1은 픽셀을 묶어서 빛 수광량을 높이는 기술인 테트라셀을 넘어서 카멜레온 셀이라는 신 기술을 채용합니다. 카멜레온 셀을 통해서 충분한 광량을 확보할 수 있습니다. 따라서 빛이 풍부한 낮 시간대에 야외에서 촬영할 때는 2억만 화소로 촬영하다가 실내나 밤이 되면 무려 16개의 픽셀을 1개의 픽셀로 묶는 카멜레온 셀 기술을 넣었습니다. 테스타 라셀이 9개 픽셀을 묶는 것으로 알고 있는데 16개면 좀 더 많이 묶네요. 

이렇게 카멜레온 셀로 16개의 픽셀을 묶으면 픽셀 크기는 0.64μm에서 2.56μm로 픽셀 크기가 커집니다. 대신 화소수가 1250만 화소로 줄어듭니다. 스마트폰에 1200만 이상은 딱히 필요하지 않습니다. 

ISOCELL HP1은 8K 30 fps 동영상 촬영이 가능합니다. 8K 동영상 촬영 시에는 4개의 픽셀을 1개로 묶어서 5000만 화소(8192 X 6144 픽셀) 상당로 화소수가 줄어듭니다. 따라서 8K 동영상 촬영할 때도 이미지센서 전체를 사용하기에 트리밍 하거나 이미지센서 가운데만 사용하지 않습니다. 전 이 이미지센서보다 아래 소개할 이미지센서가 더 눈에 들어오네요. 

초고속 AF 기술이 들어간 아이소셀 GN5

2억 화 소 보다 더 중요하는 것이 AF 속도입니다. 지금도 충분히 AF가 빠르지만 더 빨라지면 더 좋습니다. 아이소셀 GN5는 삼성이 개발한 듀얼픽셀 프로 AF 기술이 들어가서 좀 더 AF가 빠릅니다. 픽셀당 크기는 1.0μm으로 아이소셀 HP1의 0.64μm보다 큽니다. 즉 같은 크기의 이미지센서에서 화소수가 크면 픽셀당 크기가 줄어듭니다. 픽셀당 크기가 크면 화소수는 줄지만 수광량이 좋은 장점도 있고 발열도 좀 더 적습니다. 

듀얼픽셀 CMOS AF 기술은 캐논을 먹여 살리는 AF 기술이지만 삼성전자도 이 기술을 사용하고 있습니다. 이미지센서 반을 AF 센서로 활용해서 2개의 픽셀을 이용해서 피사체와의 거리를 삼각측량처럼 측정해서 거리를 인식합니다. 이 듀얼픽셀 CMOS AF 기술은 무척 좋은 기술입니다. 다만 이미지센서 반을 AF 센서로 사용해서 수광량이 좀 떨어지는 단점이 있습니다. 

아이소셀 GN5에 들어간 듀얼픽셀 프로는 좀 더 진화를 해서 픽셀을 반으로 갈라서 AF를 맞추는 것을 넘어서 대각선으로 갈라서 AF 센서를 넣었습니다. 이렇게 되면 피사체가 전후좌우상하로 이동해서 빠르게 AF를 맞출 수 있습니다. 한 방향으로 갈라져 있으면 세로나 가로로 긴 피사체 인식력이 떨어지는데 대각선으로 가르면 보다 다양한 형태의 피사체를 빠르게 인식할 수 있습니다. 

이번에 발표한 아이소셀 HP1과 아이소셀 GN5는 스마트폰 제조사에 공급될 예정으로 이전처럼 중국 스마트폰에 먼저 공급하고 내년 출시할  갤럭시 S22에 들어갈 것으로 보입니다. 삼성전자 갤럭시 S 폰 카메라 성능이 점점 DXOMARK 순위에서 밀리는데 제발 좀 TOP3 안에 좀 들어갔으면 하네요. 이미지센서는 자기들이 만들고 그걸 이용한 중국폰이 카메라 성능 순위가 더 높은 게 말이 됩니까?

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