스마트 폰 사진과 전문 디지털 카메라 사진에 대하여 - 폰카 vs DSLR과 미러리스

 

Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

 

주변 사람들로부터 스마트 폰으로 촬영한 사진과 전용 카메라(DSLR 또는 디지털 미러리스)로 촬영한 사진의 차이가 뭐냐는 질문을 종종 받는다. 스마트 폰으로 찍어도 잘 나오는데 비싸고 크고 무거우며 교환 렌즈까지 챙겨야 하는 거추장스러움의 전용 카메라를 왜 가지고 다니냐는 뜻이 숨어 있는 듯하고, 찍은 사진을 보니 스마트 폰 사진과 별 다를 것이 없다는 핀잔을 슬쩍 포함하고 있는 것 같아서 살짝 의기소침해서 삐지기도 한다. 카메라의 디지털 이미지 센서와 장착된 렌즈 광학계의 물리적 크기로 인한 차이 그리고 이미지 파일 포맷으로 인한 차이 등을 장황하게 늘어놓으며 이리저리 열심히 설명하지만, 사진이나 영상에 그리 관심이 크지 않은 이에게 알아듣기 쉬운 내용은 아니라서 충분히 납득시키기에 부족했고, 스스로에게 조차 만족스러운 해답으로도 궁색했다. (이런 물리적인 크기 차이 등등의 요소가 중요하게 작용하는 것은 사실이지만,)  그 외에도 차이를 만드는 주요 요소가 더 있지 않을까 해서 이에 대해 한동안 골몰했다. 실 사용을 통해 결과물에 유의미한 차이가 존재하는데 이를 그냥 더 좋아라고 설명하기 마땅찮고 주로 '화질'의 차이라고 퉁쳐서 말하지만 정작 궁금해서 물어오는 이에게는 이런 설명은 좀 성의 없어 보인다.

 

근거를 하나씩 들며 정리하는 편이 이해하기 쉽겠으나, 전문적인 지식이 부족하고 잘 설명할 자신이 없어서 이번에도 평소의 수다 컨셉을 그대로 답습해서 친구와 대화하듯 (의식의 흐름에 따라) 좌충우돌하며 이어갈 수밖에 없겠다. 부디 엉뚱한 곳으로 이야기가 빠지지 않기를 바라면서 시작해 보자.

 

일반적인 스마트 폰 모듈의 특성에 대한 이해가 먼저 필요한데, 작은 이미지 센서 규격의 카메라 모듈이 가지는 장점의 자세한 내용은 아래 링크로 대신하고 몇 가지 특징만 나열해 보자.

 

 

스냅 사진과 핸드핼드 샷 그리고 판형의 영향에 대하여 / Snapshots & handheld shots And about the film format

 

 

▶ 사용자 모르게 적용되는 디지털 이미지 보정에 관하여

 

작은 이미지 센서, 작은 초점거리 고정 렌즈로 구성되며, 이미지 센서의 크기는 1/2인치, 광학계는 실제 초점거리는 약 5mm 내외이고 35mm 풀 프레임 환산으로 초점거리 약 28mm 수준의 시야 범위/화각 정도에 해당한다. 디지털 줌을 통해 확대가 가능해서 이미지 일부분의 확대를 통해 망원 렌즈와 같은 효과를 구현할 수 있다.(최근에는 듀얼, 트리플 등 초점거리가 다른 렌즈를 가진 모듈을 여러 개 조합하는 방식으로 디지털 줌의 단점-이미지 센서 일부분만을 활성화하여 화질이 저하-을 보완하는 멀티 카메라 모듈 방식을 채택하기도 한다) 기계식의 물리적 셔터가 없고, 조리개가 없다. 따라서 픽셀에서 전하를 받아들이는 동작 시간의 조절로 노출 정도를 조절하는 전자 셔터로만 작동한다.

 

조리개가 없으므로 일반적인 전용 카메라의 조리개 조작에 의한 노출 조절이나 유효 개구 크기 조절에 따른 심도 변화를 표현하는 기능 구현이 쉽지 않다. 실제로 작은 모바일 카메라 모듈에서는 공간이 매우 협소하여 일반 카메라에 구현 가능한 기계식 셔터(단순히 열고 닫히는 구조가 아니라 작동 속도의 다양한 변화와 다른 노출 요인과 긴밀한 연동이 필요한 복잡한 셔터 구조) 박스를 구현하기 어렵고, 조리개 또한 작은 개구의 크기로 인해 빛의 물리적 성질로 나타나는 '회절' 등으로 인해 촬영 이미지의 화질(해상도와 선예도)에서 고품질의 결과를 기대하기 어렵다. 또한 기계식 셔터박스 추가는 곧 모듈 자체의 제조 비용 상승에 직결되므로 모바일용 카메라 모듈의 최대 장점이라고 할 수 있는 경제적 이점/가격 경쟁력에 도움이 되지 않는다. 

 

더불어 모바일 기기의 아주 일부의 작은 내부 공간에 장착하기 위하여 내재된 설계/제조상 한계를 가질 수 밖에 없는 '카메라 모듈'은 (전용 카메라와 경쟁/대체하기 위해서) 이런 단점을 어떻게 극복하고 있을까. 이 극복의 과정이 스마트 폰 사진의 질적 향상과 실질적 효용과 직결되어 있다고 생각한다. (물론, 카메라 모듈의 물리적인 성능 향상도 무시할 수 없다. 이미지 센서는 전용 카메라와 비교해서 상대적으로 여전히 작지만, 꾸준히 커지고, 광학계 구성과 제작에서 기술 발전 또한 눈에 띈다)

 

<출처> 구글링

 

 

극복의 방식을 이해하는데 가장 큰 단초는 모바일 기기(스마트폰, 태블릿 기기)의 강력한 하드웨어 기능을 활용하는 디지털의 (소프트웨어) 보정 기능이라고 생각한다. 이는 흔히 사진 촬영에 관여하는 이미지 프로세싱의 자동 보정 기능 또는 디지털 이미지 프로세싱의 과정 중 일부에 해당한다고 설명할 수도 있겠다. 스마트 폰의 이미지 촬영을 위해 셔터를 누른 후 일어나는 수많은 보정은 스마트 폰의 가장 핵심이라고 할 수 있는 강력한 하드웨어의 데이터 처리 연산 능력과 효율적인 소프트웨어의 개입으로 찰나에 이루어지며 이는 순식간에 이루어져서 보정 여부를 눈치채기 어렵다. 이런 보정의 순간은 흔히 이미지 파일이 저장되는 시간 정도로 착각하게 한다. 찰나에 이루어지는 주요 디지털식 보정을 의식의 흐름 순에 따라 무작위로 나열해 보자. 

 

• 음영(비네팅) 보정
• 왜곡 보정
• 디노이징
• 색수차 (컬러 프린징) 보정 (주로 퍼플/마젠타 프린징)
• 대비 / 콘트라스트 조절 (로컬 톤 맵핑?)
• 선예도/선명도 (샤픈) 보정
• 다이내믹 레인지 최적화를 위한 DR 보정 및 HDR 적용 등

 

<카메라와 렌즈의 구조 53> 디지털 카메라 내부 렌즈(광학) 보정 기능 / Lens Compensation (In-camera 'lens correction')

 

작고 저렴?한 광학계로 촬영된 이미지의 (특히 주변부) 화질은 일반의 전용 카메라에 비해 상대적 저품질일 수밖에 없는데, 디지털 이미지 프로세싱의 장점인 강력한 소프트웨어 처리로 비네팅, 왜곡, 노이즈, 선명도 등의 질적 향상을 추구한다. 그리고 카메라 모듈을 이용한 스마트 폰 등의 이미지 포맷은 디지털적 보정과 가공이 이루어진 결과로(그리고 전송/저장 등의 편의를 위해 압축되어) JPEG나 HEIC (영상 코덱에서는 H.264와 HEVC) 손실 압축 파일로 저장된다. (예외적으로 Raw 포맷 저장이 가능한 스마트폰이 출시 관련 소식을 재작년 즈음 들었는데, 그 이후 별 다른 뉴스가 없는 걸 보면 그리 강력한 성능은 아니었지 싶다. 그리고 스마트 폰에서 구현한 Raw는 꽤 제한이 많아서 디지털적 보정을 그치지 못한 주변부 화질은 매우 문제가 많을 것이고 Raw 파일 포맷 자체의 데이터의 양적인 문제 (비손실 압축을 한다고 하여도 Raw 파일 용량은 JPEG에 비해 매우 크다) 등을 감안하여 이미지의 주변부를 과감히 포기한 즉, 일정 비율로 크롭 된 이미지로 촬영/저장 방식일 수밖에 없다. 

 

주변부의 디지털적 보정이 얼마나 이루어지는가를 짐작할 수 있는 예를 하나 들자면, 일반적인 카메라 모듈의 경우, 이미지 촬영에서의 화각(FOV)과 비디오/동영상 촬영 모드에서의 화각(FOV)이 차이가 있으며, 이는 초당 수십 장의 이미지로 구성되는 비디오/동영상에서는 각 이미지의 주변부 보정 프로세싱이 현실적으로 촬영 속도에 맞춰 이루어지기 곤란하고 따라서 중앙부만 크롭 된 형태로 저장되는 방식을 취하는 것이 아닌가 생각한다. (물론, 크롭으로 인한 이점에는 이뿐만 아니라 상대적으로 일부의 화소만으로도 영상에 필요한 충분한 화소 확보가 가능하고 이미지 센서 판독(read-out) 속도 향상 등에도 도움이 되어 고속 프레임 녹화 성능을 향상하기도 할 것이다) 

 

이외에도 디지털 이미지 보정은 얼굴 인식 기능 등을 활용하여 복수의 인물 촬영에서 서로의 얼굴을 바꿔치기하는 합성이나 이미지의 특정 부위를 확대/축소하거나 특정 캐릭터와 같이 변형하는 등의 재미있는 이미지를 얻을 수 있는 앱이 꽤 있다. 이런 재미있는 보정 또한 스마트 폰의 하드웨어에서 손쉽게 구현될 정도이며, 있는 그대로를 촬영한다고 믿는 일반적인 카메라 모드에서 조차 실재와 더 가까운 이미지를 만들기 위해서 많은 디지털 보정이 적용되음은 당연해 보인다.

 

 

 

 

이런 소프트웨어적 보정 기능이 전문 디지털카메라에도 디지털 이미지 프로세싱 과정에서 이루어지겠지만, 광학계에서 광학적인 설계로 비네팅, 왜곡 수차, 색수차 등을 최대한 억제/보정이 일차적으로 이루어지고, 그래도 잔존하는 문제점을 디지털적 보정이라는 해법으로 보완하는 것으로 이는 카메라 모듈의 방식과는 과정에서 차이가 있다고 생각한다.  또한 렌즈 교환식의 카메라에서는 교환 장착 가능한 다양한 렌즈에 따른 보정 등의 변수가 꽤 많고, 광학계가 고정된 카메라 모듈이나 렌즈 일체형의 카메라보다는 아무래도 특정되고 특화된 보정에서는 조금 어려움이 있을 듯하다. 그리고  서드파티 렌즈 등은 프로파일 등의 지원 여부에 따라 적절한 대응이 곤란한 경우도 많을 것이다. 무엇보다 우수한 광학계를 기반으로 광학적 보정을 우선하는 것이 특징/장점이라고 할 수 있다. 이는 디지털적 보정이 제한적인 Raw 촬영 방식에서 매우 유의미한 차이를 만들지 않을까 생각한다. 

 

따라서 카메라 모듈에서 이루어지는 신속하고 강력한 디지털 보정으로 인해 전문 카메라(DSLR이나 디지털 미러리스, 디지털 콤팩트 카메라)와 비교해도 JPEG 이미지의 품질에서 큰 차이를 체감하기 어렵다. 그리고 앞으로 더 강력한 디지털 보정 기능이 추가될수록 JPEG 이미지 또는 차세대 이미지 포맷 (HEIF/HEVC) 등에서 일상적인 용도의 이미지 등에서 촬영 이미지의 품질 차이는 점차 줄어들 여지가 다분하다. 

 

디지털 이미지 프로세싱은 시각적 정보를 디지털(데이터)화하는 전반의 과정을 의미하고 이를 한마디로 설명하기에는 능력 밖의 일이며 다양한 알고리즘이 적용되는 매우 복잡한 과정이라 하겠다. 앞에서 언급한 내용은 디지털 이미지 프로세싱 과정에서 마지막 일부의 협소한 처리/기능을 언급하고 있는 것에 불과해서 디지털 이미지 프로세싱을 이런 협소한 과정쯤으로 오해하는 일이 없기를 바란다.  

 

 

크기와 설치 공간에 제약이 있는 모바일 카메라 모듈의 약점으로는 다양한 초점 거리에 대응하는 기능(줌-zoom-)을 디지털 방식에 의존할 수밖에 없다는 점이었다. 이에 대한 해법으로 다양한 초점 거리의 카메라 모듈을 복수로 적용하는 방법이 듀얼/트리플 등등의 방식이다. 그리고 작은 광학계로 인한 작은 개구로 배경 흐림/아웃포커싱 등의 효과를 기대하기 어려웠는데, 이는 이미지의 각 사물의 거리 정보를 측정하고 이를 활용한  블러 효과의 강약으로 배경 흐림과 유사한 효과를 얻는 디지털식 보정 기능을 구현하고 있다. 이처럼 모바일용 카메라 모듈을 사용한 이미지는 기존의 전문 카메라만 가능하고 생각했던 부분에 독특한 기술적 해법을 제시하며 매우 빠른 속도로 발전하고 있는 것 같다. 이는 온전히 카메라 모듈만의 성능이라고 하기는 어렵고 강력한 하드웨어 성능을 가진 스마트폰 등과 결합하여 얻어진 성과라고 생각한다.  듀얼/트리플 카메라 모듈에 대한 자세한 내용은 이전 수다를 참고하자.

 

<카메라와 렌즈의 구조 V> 스마트 폰 카메라의 구조 - 휴대용 전자기기의 카메라 모듈의 광학구성 / Construction of camera - camera module

 

<카메라와 렌즈의 구조 45> 스마트 폰과 모바일 기기의 듀얼&트리플 카메라 모듈에 대하여 / About Dual camera module in mobiles

 

 

▶ 폰카 VS 전문 디지털카메라

 

의식에 흐름에 따른 막장 구성이라 수다의 요지가 뭐라는 것인지 스스로도 모르겠다. 정리를 좀 하자면, 스마트 폰카나 모바일 카메라 모듈 장치가 추구하는 사진의 콘셉트와 DSLR 또는 전문 디지털카메라가 추구하는 사진의 콘셉트에는 근본적이고 태생적인 차이(마켓 타깃)가 있다고 생각한다. 즉, 보기에 좋고 쉽게 공유하고 파일 용량도 적절한 하나의 '완성된 사진'을 얻는 것이 스마트 폰이나 콤팩트 카메라가 추구하는 사진이라면, 전문 디지털카메라는 충실한 이미지 데이터를 확보하는 '원시 또는 중간 재료 단계의 사용자가 취향에 따라 변형할 수 있는 자유도가 높은 사진'을 얻는 것에 있다고 해야 하지 않을까. (물론, 이런 비교로 든 예에 불과하고 전문 디지털카메라가 보기에 좋은 하나의 완성된 사진을 얻는 것에서 부족하다는 의미는 아니다)

 

그리고 개인적인 생각으로는 이제 JPEG 이미지 결과물에서 스마트폰 카메라나 전용 디지털카메라의 차이를 논하는 것은 큰 의미가 없어 보인다. 이미지 센서의 광학계의 물리적 크기의 다름에서 오는 성능 차이보다는 디지털 이미지 프로세싱과 촬영과 동시에 거의 실시간으로 이루어지는 수많은 자동 보정의 효과가 더 일반 사용자의 시선을 사로잡고 이에 대한 기술 발전과 대응 속도 또한 눈부시게 빠르다. 하지만, 이런 보정이 이루어지기 전 단계, 원시 소스(RAW)의 양이나 질의 측면에서 보면 차이는 유의미하다. 스마트 폰 카메라의 사용 특성상 RAW를 지원하기 어렵고, 설혹 지원한다고 해도 물리적 차이로 인해 얻을 수 있는 데이터/정보 양과 질의 차이는 꽤 크다. 따라서 충실한 원시 정보(데이터)를 기반으로 이를 가공/보정하는 작업에서 전문/전용의 디지털카메라 효용은 소형 카메라 모듈로 대체되기 어렵다. 

 

&amp;lt;출처&amp;gt; 구글링

 

 

한동안 스마트폰 카메라와 디지털카메라의 차이나 효용에 대한 각자의 주장은 되풀이될 수밖에 없어 보인다. JPEG 촬영만으로 활용하는 이에게 이 둘의 차이는 치르는 소모 값에 비해 큰 의미가 없을 수 있지만, 원시 정보를 토대로 다양한 가공과 보정, 변화가 필요한 이에게 이 차이는 꽤 유의미하고 크고 무겁고 비싸지만 그만큼 값을 하는 장비라고 생각할 것이 당연해 보인다. 사용자의 취향과 활용하는 목적, 용도의 차이이므로 이 또한 서로 다름과 입장의 차이를 이해하면 해결될 문제이고 누가 더 옳다의 문제가 아니다. 흔히 스마트 폰카로 불리는 모바일 기기의 사진은 휴대성과 간편함, 그리고 강력한 스마트폰의 하드웨어를 통한 보정 기능으로 일반적인 사진의 활용도에서 오히려 전문 카메라를 훨씬 상회하는 효용이 있으며, 앞으로도 질적/양적 향상을 기대하지 않을 수 없다. 

 

디지털 이미지에서 보간과 보정은 필수적이라 생각한다. 이 보간과 보정이 촬영이 이루어짐과 거의 동시에 이루어지는가와 사후 후반 작업에서 이루어지는가의 차이 정도가 있지만, 보간과 보정이 없는 디지털 사진은 상상하기 어렵다. 카메라 내부에서 이루어지는 촬영자가 인식하기 어려운 보간이나 보정을 생각하면, 디지털에서 보정이 없는 사진은 존재하지 않는다고 해도 과언은 아닐 테다. 이는 실재를 더 실재 같이 시각화할 수 있고, 선택에 따라 미리 정해진 표현 방식으로 이미지화 또한 매우 쉽고 간편하게 얻을 수 있다. 스마트 폰의 카메라 등에서 이루어지는 디지털 방식의 보정을 부정적으로 볼 이유는 전혀 없다.

 

그 외에도 사실적인 표현을 넘어서서 다양한 효과와 표현 등 실제와 다른 새로운 것의 창조가 가능한 디지털 기술임을 감안하면 보정은 아주 일반적이고 기본적인 것에 지나지 않으며, 흔히, 후보정의 하나라고 칭하는 디지털 리터치나 합성 등의 폭넓은 후반 작업이나 후처리(Post-production or Post-processing)도 다양하게 활용되고 있고, 사실과 실제를 뛰어넘은 새로운 이미지를 만드는 것 역시 기술적으로 수월하게 이루어지는 세상에 살고 있다. 이런 여러 사실을 감안하면 사진기에 촬영된 그 상만이 실재를 반영하는 것이고 '실재를 있는 그대로 재현하는 것'만이 사진라고 고집하는 편협함에서 벗어날 필요가 있지 않을까? 사람 또한 '있는 그대로'를 보고 있는 것이라고 확신할 수 있는가? 우리의 시각은 매우 다재다능하지만, 시력의 한계를 체감하는 때도 많고, 착시 등의 경우만 보더라도 있는 그대로를 받아들이기보다는 뇌의 무의식적 개입이나 정신적/심리적 상태에 따라 실재 그대로를 시각적으로 인식하는 것은 아니지 않을까 의심하게 된다.