[IT강의실] 스마트폰 고화소 카메라, 무엇이 좋고 무엇이 나쁠까?

[IT동아 차주경 기자] 스마트폰 카메라 화소 수가 꾸준히 늘어납니다. 이제는 5000만 화소 카메라 스마트폰은 예사고 1억 800만 화소, 심지어는 2억 화소 카메라를 가진 스마트폰도 곧 나올 예정입니다. 문득 궁금해집니다. 대체 왜 스마트폰 제조사는 카메라의 화소 수를 높이는 것일까요? 장점이 있기에 하는 경쟁이겠지만, 단점은 없는 것일까요? 스마트폰 고화소 카메라의 장단점을 살펴봅니다.

1억 화소 이상 고화소 카메라를 탑재한 스마트폰. 출처 = 삼성전자, 모토롤라, ZTE

장점부터 소개합니다. 화소 수가 많은 스마트폰 카메라는 ‘사진을 더 크고 선명하게’ 찍습니다. 우리가 보는 사진은 네모난 점 수백만~수천만 개를 모아 만듭니다. PC에서 사진을 볼 때 확대를 계속 해 보세요. 결국에는 네모난 점이 나옵니다. 혹은 점을 찍어 그린 점묘화를 연상하면 됩니다. 이 때 점의 개수가 곧 화소 수입니다.

5000만 화소 카메라로 찍은 사진은 점 5000만 개로, 1억 800만 화소 카메라로 찍은 사진은 점 1억 800만 개로 만들어지는 셈입니다. 그래서 사진의 가로세로 해상도를 곱하면 화소 수가 나옵니다. 예를 들어 사진의 해상도가 4000 x 3000이라면, 4000 x 3000 = 12000000, 1200만 화소입니다.

따라서 스마트폰 카메라의 화소 수가 많으면 많을 수록 큰 사진을 만듭니다. 사진의 크기가 큰 만큼 더 큰 크기로 인화 가능합니다. 엽서 크기나 A4용지 크기의 사진을 인화하려면 500만 화소 카메라로도 충분하지만, 건물의 벽 한 켠을 메울 정도로 큰 사진을 인화하려면 수천만 화소 카메라로 찍은 사진이 있어야 합니다.

2억 화소로 찍은 사진을 인화해 건물에 내건 모습. 출처 = 삼성전자

실제로 삼성전자는 최근 한 광고에서 자체 개발한 2억 화소 이미지 센서를 사용해 찍은 사진을 건물 크기로 인화해 전시하는 모습을 보였습니다. 같은 이치로, 화소 수가 많은 스마트폰 카메라로 사진을 찍으면 피사체를 한층 선명하게 묘사합니다. 같은 피사체를 점 5000만 개로 묘사할 때와 1억 개로 묘사할 때, 어느 쪽이 선명하게 보일까요?

스마트폰 고화소 카메라는 많은 화소 수를 활용해 ‘화질 저하 없는 줌(화면 확대)’도 제공합니다. 고화소로 사진을 찍은 다음 그 사진의 일부만 잘라내는 원리입니다. 대개 줌이라 하면 ‘광학 줌’을 말합니다. 디지털 카메라의 줌 렌즈는 내부 렌즈의 배열을 앞뒤로 바꿔 확대/축소 효과를 냅니다. 줌 렌즈의 길이만큼 렌즈 배열을 폭넓게 조절 가능하고, 그래서 10배 이상의 고배율 줌도 화질 저하 없이 표현합니다.

반면, 스마트폰 카메라의 렌즈는 두께가 작아 내부 렌즈의 배열을 앞뒤로 바꾸기 어렵습니다. 렌즈 배열을 앞뒤가 아니라 위아래로 바꿔서 광학 줌 효과를 내는 잠망경 줌 기술이 있지만, 광학 구조의 한계(렌즈가 움직이는 범위가 스마트폰의 두께 혹은 길이의 일부만큼으로 제한됩니다)상 줌 배율을 많이 높일 수 없고 효과도 디지털 카메라의 줌 렌즈보다 떨어집니다.

그런데, 몇몇 스마트폰은 100배 줌을 지원하지요? 이것은 화면을 강제로 확대해서 만드는 ‘디지털 줌’입니다. 사진을 표현하는 점의 크기 혹은 사진의 크기를 소프트웨어로 강제로 크게 만드는 원리인데, 이 까닭에 디지털 줌으로 찍은 사진 화질은 광학 줌으로 찍은 사진보다 흐립니다. 저화소, 크기가 작은 사진을 PC로 볼 때 100%를 넘어 400%, 600% 등으로 계속 확대하면 화소가 깨지고 사진이 흐려집니다. 이것과 같은 이치입니다.

4500만 화소로 찍은 사진(위)과 가운데 일부를 잘라낸 사진(가운데와 아래). 고화소 사진 한 장 만으로도 화질 저하 없는 줌(확대) 효과를 낸다. 출처 = IT동아

그런데, 1억 화소 스마트폰 카메라로 사진을 찍고 가운데 5000만 화소에 해당하는 영역만 잘라내면 사진을 확대하는 효과가 있습니다. 여기서 5000만 화소가 아닌, 1000만 화소에 해당하는 영역만 잘라낸다면? 사진 확대 효과는 더 커집니다. 위 사진을 보면 쉽게 이해 가능합니다. 따라서 화소 수가 많은 스마트폰 카메라는 사진을 더 크게 확대합니다.

화소 여러 개를 함께 사용해 사진의 화질을 더욱 좋게 만드는 ‘특수 기능’도 있습니다. 이미지 센서의 화소는 빛을 받아 전기 신호로 바꾸는 일을 합니다. 따라서 화소 여러 개를 모아서 하나처럼 쓰면 빛을 더 많이 받아들입니다. 그러면 사진의 색을 더 정확히 파악하고 어두운 곳에서도 빛을 모아 조금 더 밝은 사진을 만듭니다.

고화소 카메라를 탑재한 스마트폰은 이렇게 장점이 많습니다. 단, 위에 나열한 기능들을 모든 스마트폰 고화소 카메라가 지원하는 것은 아니니 주의하세요.

장점이 있으면 단점도 있습니다. 스마트폰 고화소 카메라의 단점은 무엇일까요? 우선은 ‘비싼 가격’입니다. 고화소 카메라를 만들려면 반드시 ‘고화소 이미지 센서’가 필요한데, 이 이미지 센서의 가격이 비싼 만큼 스마트폰 가격도 비싸집니다.

고화소 이미지 센서의 ‘면적(크기)’도 잘 봐야 합니다. 화소 수가 많으면 이미지 센서의 면적도 커야 합니다. 논에 벼를 심는 것을 생각해보세요. 좁은 논에 벼를 너무 많이 심으면 제대로 자라지 못합니다. 마찬가지로, 이미지 센서의 면적은 좁은데 화소 수가 지나치게 많으면 화소가 빛을 받아들일 때 바로 옆 화소에 영향을 미치는 빛 간섭 현상이 일어납니다. 빛 간섭 현상이 일어나면 피사체의 색상을 제대로 표현하지 못하거나, 사진에 울긋불긋한 점으로 찍히는 노이즈가 생깁니다.

이 빛 간섭 때문에 이전 디지털 카메라 시대에는 ‘고화소가 곧 고화질로 이어지지 않는다’라는 이야기가 나왔습니다. 최신 스마트폰 이미지 센서 제조사는 이 단점을 줄이려 화소와 화소 사이에 장벽을 세우는 기술을 개발했습니다. 그러면 화소가 빛을 제대로 잘 받아들여 빛 간섭 현상이 현저히 줄어드는 것으로 알려졌습니다.

고화소 카메라를 탑재한 스마트폰은 두께가 두껍고, 카메라 부분이 많이 튀어나온다. 출처 = 샤오미

고화소 이미지 센서는 대개 면적이 큽니다. 그래서 고화소 카메라를 탑재한 스마트폰은 대개 ‘부피’도 큽니다. 광학계가 크기에 본체 두께가 두껍고 무거워집니다. ‘카툭튀(카메라만 툭 튀어나온’도 이 탓에 생깁니다. 고화소 카메라를 탑재한 스마트폰 가운데 몇몇은 본체 두께가 1cm를 훌쩍 넘을 정도로 두껍기도 합니다.

스마트폰 고화소 카메라의 장점과 단점을 알아봤습니다. 모든 것이 좋기만 한 경우는 없습니다. 고화소 카메라를 가진 스마트폰에도 장단점이 있으니 피사체, 촬영 용도와 스마트폰 구매 예산, 부피 등을 잘 따져 선택하세요.

글 / IT동아 차주경(racingcar@itdonga.com)

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