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디지털카메라의 망막과 두뇌

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작성자 이근형 작성일07-12-12 15:45 조회5,735회

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이미지센서 - 눈의 망막역으로 디지털카메라의 핵심부품 

이미지프로세서 - 두뇌역할로 컬러 재현ㆍ파일 압축 등 담당 

디지털카메라는 생활의 필수품이 됐습니다. 10여년 전만 해도 필름카메라가 각 가정의 주요한 영상 기록장치였지만, 이제 디지털카메라가 그 자리를 대신하고 있습니다. 

구조는 필름카메라와 디지털카메라가 큰 차이가 없습니다. 다만 필름이 들어있던 자리에 이미지센서와 빛의 밝기 신호를 컬러 사진으로 만드는 엔진인 프로세서, 그리고 만들어진 디지털사진을 저장하는 기억장치가 대체돼 있는 정도입니다. 

이제부터 디지털카메라의 주요 부품인 눈의 역할을 담당하는 이미지센서의 종류와 이미지센서에 적용되는 필터 어레이의 종류, 적외선 차단 필터 등에 살펴보고자 합니다. 또 두뇌 역할을 하는 디지털이미지프로세서의 중요성도 알아보겠습니다. 

◇이미지센서와 필터 어레이=디지털카메라의 주요 부품을 살펴보면 측광센서와 포커스 스크린, 셔터, 이미지센서, 적외선 차단 필터, 이미지 프로세서, 메모리카드 등이 있습니다. 이중 이미지센서는 피사체에서 반사된 빛이 렌즈에 모여 초점을 맞는 부분, 즉 결상면으로 디지털카메라의 핵심 부품입니다. 

반도체에서 시작된 센서 기술이 카메라에 도입되기 시작한 것은 1970년대 중반으로, 초반에는 1만화소에 불과했지만 지금은 2000만화소를 넘을 정도로 발전했습니다. 

이미지센서는 전하 전송방식에 따라 CCD와 CMOS로 구분되는데, 디지털카메라 초창기에는 화질이 좋은 CCD가 대세였지만, 현재는 CMOS의 성능 향상으로 차이가 없어졌다는 평가를 받고 있습니다. 오히려 대량 생산이 쉽고 적은 전력으로 이미지를 만들 수 있는 CMOS가 대세로 자리잡는 분위기입니다. 

  


이미지센서는 빛의 신호를 전기적 신호로 변화하는 기능을 갖추고 있는 부품으로, 이미지센서는 원래 컬러가 아닌 피사체의 밝기 정보만을 가진 흑백 영상입니다. 따라서 컬러 사진으로 표현하기 위해 이미지센서에는 `필터 어레이'라는 특별한 장치가 필요합니다. 

필터 어레이란 이미지센서에 있는 광소자 앞에 RGB 컬러 필터를 모자이크 방식으로 배열하는 것으로, 디지털카메라는 이 필터 정보를 바탕으로 컬러 사진을 만듭니다. 이중 각각의 필터를 통해 RGB 컬러 정보를 입력하는 베이어 방식이 많이 사용되는 데, 해상도가 저하되고 세부 묘사에 약하다는 단점이 있습니다. 

이에 베이어 방식을 대체해 컬러 필름의 RGB 감광층과 같이 각각의 레이어 층에서 동시에 RGB 정보를 받아들이는 레이어 방식의 이미지센서가 개발됐습니다. 베이어가 평면이라면 레이어는 샌드위치 배열인 셈이죠. 레이어 방식은 입력 정보 그대로 컬러 사진을 만들 수 있어 컬러 재현이 우수하고 해상도가 증가됩니다. 

◇적외선 차단필터와 디지털이미지프로세서=이미지센서는 특성상 가시광선 뿐만 아니라 눈에 보이지 않는 적외선 정보까지 흡수합니다. 이럴 경우 가시광선과 적외선 정보가 혼합돼 지금과 다른 사진이 나오게 됩니다. 

적외선 차단 필터가 이같은 현상을 막아주는 기능을 하는데, 이미지센서는 필요없는 적외선 대역을 차단하기 위해 센서 바로 옆에 적외선을 막는 필터를 갖추고 있습니다. 이 필터는 적외선 뿐만 아니라 필요 이상의 고주파 대역도 막아 물결무늬처럼 보이는 `모아레' 현상도 줄이는 역할을 합니다. 흔히 적외선 차단 필터를 `로패스(Low-pass) 필터'라고도 부릅니다. 

이미지센서가 눈의 망막이라고 가정한다면 디지털이미지프로세서는 두뇌에 해당합니다. 이미지센서로 전달된 전기적 밝기 신호를 디지털 데이터로 변환하는 핵심 기능을 하게 됩니다. 이 부품은 컬러 재현과 화이트 밸런스, 선명한 향상 처리, 파일의 압축 등을 담당합니다. 디지털카메라의 품질을 결정하는 핵심 요소라고 할 수 있습니다. 

그리고 디지털이미지프로세서가 연산능력을 갖춘 두뇌라면 저장매체는 기억을 담당하는 두뇌입니다. 디지털카메라에 저장매체가 없다면 필름이 없는 카메라와 다르지 않습니다.