Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
디지털카메라의 등장 이후 꾸준히 회자되는 주제, 즉 이미지 센서 크기/규격에 따른 비교와 장단점을 주제로 삼아 수다를 나눠 보자. 그동안 카메라의 구조와 원리에 대해서 다루며 한 번씩 다루었던 내용을 정리하는 차원이고, 단순히 이미지 센서의 크기로 인한 광학적 성능이나 차이보다는 카메라의 기계적인 성능, 퍼포먼스에 주목해 보는 것도 좋지 싶다.
디지털카메라는 광학기기인 동시에 디지털 기술이 적용된 전자기기이고 그리고 여전히 기계장치로 작동하는 부분을 가지고 있다. 다시 말해 광학 기기인 동시에 디지털 기기이고 정밀한 기계장치이기도 한 최근 디지털카메라의 이런 특성으로 그 성능이나 장단점을 한 두 마디로 정리하기 쉽지 않고 편리함을 최우선 가치로 삼는 전자 기기이면서 때로는 감성으로 다가오는 수고스러움도 마다하지 않는, 참 복잡한 물건이지 싶다. 이전 시대의 필름 카메라는 광학기기인 동시에 전자 기능이 결합된 정밀한 기계장치였던 것과 비교하면 디지털로 인해 더한층 “씹고 뜯고 맛볼” 것이 늘어난 기분이다. 아래에서는 보다 쉽고 이해하기 편하게 비교하기 위해서 카메라의 기기적 특성을 광학적 퍼포먼스와 디지털 기기로서의 퍼포먼스, 그리고 정밀한 기계장치로서의 퍼포먼스로 구분해서 비교해 보자.
▶ 광학 기기적 측면에서의 촬상 소자(이미지 센서)의 크기에 따른 장단점
광학 기기에서는 큰 것이 대부분의 경우에 성능 측면에서 유리하다. 천문대의 거대한 광학 기기들이 약한 빛에 대응하기 위해 물리적 크기가 중요한 해결법임을 보여주지 싶다. 비단 망원경만 하여도 구성요소의 직경이 크면 유리할 것이다. 빛을 받아들이는 양 자체가 곧 질과 관련이 있기 때문이지 싶다. 물론 사용 편의성과 쾌적한 작동 측면에서는 적절한 크기를 유지하여야 하겠지만, 이는 사용자의 활용 방식이나 취향 등등에 따라 정도의 차가 존재하므로 논외로 하자. 이에 대한 내용은 이전 수다의 링크로 갈음하는 것이 좋겠다.
<올드렌즈와 디지털카메라의 이종결합 V> 이미지 센서의 크기에 따른 장단점 / Using old lenses on digital cameras - Image sensor
이미지 센서(Image Sensor Or Imaging sensor)는 “피사체 정보를 검지하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치 또는 전자부품”을 지칭하며 익히 디지털 영상기기에서는 필수 핵심 부품 중의 하나이다...
surplusperson.tistory.com
▶ 디지털 (전자) 기기적 측면에서의 장단점
광학 기기적 측면에서와 달리 디지털 기기에서는 물리적인 크기가 크거나 양이 많은 것이 무조건 장점이나 이점이 되지는 않는 듯하다. 비트 심도가 더 높고 데이터 용량이 큰 것은 화질/정보의 양과 질이라는 측면에서는 유리하지만, 이를 변환하는 등의 처리(이미지 프로세싱), 전송, 저장의 속도에는 불리하다. 따라서 일정한 질을 유지하면서 양을 줄이는 압축(인코딩과 디코딩/코덱)이 중요하게 다루지고 있는 것일 게다.
이미지 센서의 주된 역할은 광학계를 통과해서 상면에 노광 된 빛을 전기 신호라는 아날로그 방식으로 계측하고 다시 이를 디지털 정보로 전환(A/D 변환)하는 것인데 이미지 센서 상면이 크면 아날로그 계측과 A/D 변환에 소모되는 에너지가 많을 수밖에 없다. 따라서 전원 관리 측면에서는 큰 이미지 센서보다 작은 이미지 센서가 유리할 수밖에 없어 보인다. (이미지 센서만을 분리해서 본다면 이는 아주 전형적인 아날로그 장치라고 생각한다. 이미지 센서에서 취득된 아날로그 정보는 아날로그-디지털 변환(A/D 변환 - 양자화와 샘플링 등등)을 그쳐 디지털 정보화의 일련의 과정을 그쳐서 보간/전송/저장의 과정을 그친다)
이미지 센서의 회로 공간 문제 - 고밀도/고집적의 반도체 공정의 특성과 수광부 확보 등의 여러 이유로 회로 장치의 설치 공간이 매우 좁고 협소할 수밖에 없다. 회로 공간의 협소함은 회로 배선 등이 얇게 설계될 수밖에 없고 이는 데이터 전송/처리 속도에서 불리하게 작용하고, 발열에 대한 대응으로 효과적인 방열 구조를 만드는데 어려움이 있다. 이런 측면에서는 동일한 수준의 화소수의 이미지 센서라면 상대적으로 공간 확보가 유리한 큰 규격 이미지 센서 카메라가 유리하다.
판독 속도(readout)는 CMOS 이미지 센서 특히 전자 셔터 사용과 동영상 녹화 성능과 관련하여 매우 중요하게 다룰 필요가 있는데, 일반적으로 큰 규격의 이미지 센서보다는 작은 규격 이미지 센서가 상대적으로 빠른 판독 속도를 구현하는데 유리하다. 다른 기술적 요인이 동등하다고 가정하면 상대적으로 빠른 판독 속도의 영향으로 작은 규격 이미지 센서에서 스틸 이미지의 연속촬영 성능이나 동화상의 고성능을 구현(고 FPS 등)하는 것이 유리하다. 이런 까닭에 (스틸 이미지 모드에서와 다르게) 비디오/무비 모드에서는 이미지 센서 일부분만 사용하는 기종들이 등장하기도 했다. 그리고 전적으로 이미지 센서 크기로 인한 것은 아니지만 파나소닉의 G 시리즈로 대변되는 마이크로 포서드 카메라나 모바일 기기에 내장된 카메라 모듈 장치의 강력한 동영상 성능은 다른 기술적인 장점도 기여하겠지만, 상대적으로 작은 이미지 센서의 빠른 판독 속도에 힘입은 바도 있지 싶다.
이미지 센서 상면을 모두 판독하는 경우에도 일반적인 고성능 디지털카메라의 이미지 센서의 화소(픽셀) 수는 동화상에서 요구하는 것보다 더 고화소/고해상력의 성능을 가지고 있므로 판독 속도 향상을 위해 픽셀 비닝(Pixel binning-본래 용어는 판독 속도 향상과는 다른 의미이지만 일반적으로 언급이 자주 되므로 그대로 가져다 썼다. 픽셀 비닝에 대한 자세한 내용은 검색으로 확인해 보기 바란다)이나 픽셀 라인 스킵핑(line-skipping) 등의 기술이 사용되기도 한다. 이미지 센서의 리딩 아웃 속도는 최근 디지털카메라의 대부분에 적용되는 CMOS 이미지 센서에서는 전자 셔터와 동화상 녹화 성능에 직결되는 성능이다.
▶ 정밀 기계 장치 측면에서의 장단점
물리적 셔터 박스나 미러박스를 가지고 있는 카메라에 해당하는 사항이니 비디오 전용의 카메라나 모바일 기기의 카메라 모듈은 해당 사항이 없겠다. 물론 카메라의 렌즈를 구성하는 광학계의 포커싱 구동을 위한 부분이나 카메라 조작을 위한 물리적 기계 장치 부분이 전혀 없다는 의미는 아니다.
기계식 셔터는 카메라의 촬영 시 셔터 작동 소리로 사진 촬영의 상징처럼 여겨지기도 한다. 따라서 기계식 셔터가 없는 카메라에도 전자음의 셔터 소리를 구현하는 경우도 있다. 하지만, 단순히 촬영 시 경쾌한 셔터 소리를 위해서 있는 것은 아니며, 필름 카메라뿐만 아니라 최신의 디지털 카메라에서도 기계식 셔터로 인해 얻는 이점이 있으므로 계속 사용되고 있다고 생각한다. (일부 콤팩트 카메라나 영상 녹화용의 카메라에서는 생략되기도 하지만) 기계식 셔터가 화질(전자식 셔터의 느린 판독 속도로 인한 고속 셔터스피드에서의 상의 왜곡 문제/젤로 현상 완화와 리셋 노이즈의 억제) 등에서 기여하는 장점은 디지털카메라에서도 여전히 유효하다. 보다 자세한 내용은 아래 링크 수다에서 다루었다.
<카메라와 렌즈의 구조 33> 디지털 카메라 기계식 셔터의 효용과 장단점 - 셔터 타임 랙 등 / Utility and Disadvantages of Digital Camera Mechanical Shutter
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 그동안 다루는 주제도 고리타분한 데다 설명하기 쉽지 않..
surplusperson.tistory.com
기계식 셔터 셔터와 그 어셈블리 뭉치인 셔터 박스는 이미지 센서의 크기에 직접적으로 영향을 받으며 셔터 박스의 크기도 결정이 된다고 봐도 무방하다. 따라서, 이미지 센서가 클수록 셔터 박스의 물리적 크기도 커지고 이미지 센서가 작으면 셔터 박스도 작게 설계/제작된다. 셔터 박스는 셔터 날과 이를 작동시키기 위한 구동 장치(모터)로 구성되며, 물리적 크기가 증가하면 자연히 작동 충격과 속도, 그리고 전원 관리, 소형화 측면에서 불리하다. 따라서 작은 이미지 센서 카메라에서 셔터 박스의 저진동, 저소음, 빠른 셔터 스피드 구현에 더 유리하다.
DSLR 카메라 내부에 존재하는 미러 박스 또한 기계식 셔터 박스와 거의 유사한 특징을 가진다. 미러 또한 촬영 작동 시 미러 쇼크와 소음을 발생시키고 그 물리적 크기는 이미지 센서의 크기와 관련되며, 크기에 따라 쇼크와 작동 소음이 영향을 받는다. 따라서 이미지 센서가 작을수록 단점으로 지적되는 쇼크와 소음, 전원 관리, 소형화 측면에서 유리하다.
미러 박스와 관련해서 한 가지 더 언급하자면 DSLR 광학식 뷰 파인더 장치의 크기 특히 펜타 프리즘의 크기는 미러의 크기와 상관관계가 있다. 즉, 큰 이미지 센서는 큰 미러를 필요로 하고 큰 미러의 온전하게 뷰파인더로 전달하기 위해서는 펜타 프리즘 또한 커진다. 이는 소형화에 불리하지만, 한편으로는 뷰파인더로 넓고 크게 볼 수 있는 측면(시야율이 아니라 뷰파인더 상의 크기-배율)에서는 큰 것이 유리하기도 하다.
이미지 센서의 크기에 따라 차이가 발생할 수 있는 부분 중 또 하나는 카메라 본체에 구현되는 이미지 안정화 장치(IBIS - In Body Image Stabilization)의 안정화 성능이 아닐까 생각한다. 흔히 '바디 손떨방'이라고 불리는 이 기능을 구현하기 위해서는 이미지 센서 자체를 일정 띄워서 흔들림을 방지(센서 쉬프트)하는 장치가 추가되어야 한다. 장치 설계와 제작에서 이미지 센서 크기에 따른 직접적인 원인의 성능 차도 일부 생기지만, 제한적인 카메라 내부 공간에 안정화 장치의 설치 및 원활하게 작동할 수 있는 충분한 공간을 확보하는데 작은 이미지 센서 규격의 카메라가 유리한 점이 있다. 따라서 동일한 기술과 설계가 적용되는 경우 상대적으로 작은 이미지 센서를 갖는 카메라의 IBIS의 효과가 더 뛰어나게 나타나는 것이 일반적이다.
최근 디지털카메라에서 성능 문제는 비단 이미지 센서 크기만으로 결정되는 것은 아닌 것 같다. 카메라의 전체 성능의 측면에서 일반적으로 논해지는 광학적 성능은 이미지 센서 크기로 인한 장점과 단점의 일부분에 불과하고 카메라의 디지털 기기 + 정밀 기계장치 성능까지 포괄적으로 분석하면 단순히 이미지 센서의 크기로 인해 어떤 규격이 더 유리하다고 말하기는 곤란해 보인다. 즉, 큰 이미지 센서가 광학적 심도의 표현이나 광학적 화질 확보에서의 장점은 분명히 있지만, 이런 장점 이면의 큰 물리적 크기로 야기되는 단점 또한 다수 존재하기 때문이다. 특히 단순히 화질만을 위한 스틸 이미지 카메라가 아니라 동영상 녹화 기능의 강화나 좀 더 다양한 용도를 추구하는 멀티 영상 기기로서의 최신 카메라의 흐름에서 볼 때, 중형 포맷이나 35mm 풀프레임 규격보다 상대적으로 작은 APS-H, APS-C나 마이크로 포서드 규격의 장점이 매력적으로 보이는 측면도 크다. 더구나 교환식 렌즈/광학계 등의 측면에서 보면 단순히 큰 것이 좋다는 평가는 너무 단면의 장점만 보는 편협한 평가가 아닐까 싶다. 작은 판형이 가지는 깊은 심도 촬영에서의 광량 확보에서의 유리한 장점에 대해서는 별도의 주제로 다루자. (아래 링크 참조)
스냅 사진과 핸드핼드 샷 그리고 판형의 영향에 대하여 / Snapshots & handheld shots And about the film format
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 스냅(또는 캔디드) 촬영의 시작은 '135
surplusperson.tistory.com
더구나 자본주의의 총아?인 현대인에게는 가성비는 항상 고려될 수밖에 없는 가치 평가이고 가격 대 성능의 범주에서 볼 때, 상대적 우위에 대한 평가는 유동적이지 않을까 생각한다. ‘남의 떡이 커 보인다’라는 속담이 있듯이, 활용의 문제이고 만족의 문제이니 각자 자신이 가진 카메라를 십분 활용하고 만족하는 것이 어떨까 싶다.
마무리에 즈음하여 정리하고 싶은 부분은 단순이 이미지 센서의 크기 규격으로 단순히 '급 나누기'로 상하 구분하는 것은 그리 바람직한 평가는 아니라고 생각한다. 35mm 풀프레임도 사실 중형 포맷에 비하면 작은 규격에 불과하지 않은가. 중형 규격의 큰 이미지 센서를 채택한 카메라가 모든 성능에서 다른 포맷의 카메라보다 우수하다고는 생각하지 않는 것처럼, 35mm 풀프레임 규격과 APS 규격, 마이크로 포서드 규격, 1인치 규격 등 각자의 장단점을 가지고 다른 콘셉트와 서로 다른 사용자를 타깃으로 한 카메라들이라 생각하는 것이 타당하다.
