Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
디지털 이미징 프로세스 기술로 (디지털 이미지 이전 필름 카메라에는 렌즈의 광학 설계/디자인 광학 요소의 조합을 통해서만 광학 보정이 가능) 카메라 내부에도 (일부 기능으로 제한적이지만) 광학 보정이 가능하다. 이는 작고 저렴한 광학계로 이루어지는 모바일 카메라 모듈이나 자동차 등에 장착되는 카메라 장치, 각종 산업용 카메라, 폐쇄회로의 카메라 등 (상대적으로 단순하고 저렴한 광학 장치를 선택할 수밖에 없는) 여건에서 광학 성능을 개선하는 탁월한 효과를 보인다. 한편, 사진 및 영상 촬영 전용의 디지털 카메라에서는 광학계/렌즈를 통한 전통적인 (한편으로는 보수적인) 광학 보정 방식을 고집하고 있어서 그 적용이나 기능 자체가 크게 부각되지 않는 측면도 있다. 하지만, 최근에는 DSLR이나 디지털 미러리스 카메라, 콤팩트 디카에서도 광학계/렌즈에서 일차적으로 광학 보정이 이루어진 후 해결되지 않는 광학적 문제(이미지 주변부 음영/비네팅, 왜곡, 색수차 등)를 2차적으로 보완/해결하는 용도로 점차 사용이 늘어나고 앞으로 효용이 커 질 것이 분명하다고 생각한다.
카메라 내부의 광학 보정 기능은 (어떤 의미에서는) 일반적으로 후보정 프로그램을 통해 이루어지던 후반 보정 작업의 일부가 카메라 내부 이미지 프로세싱 과정으로 옮겨 온 것이라 할 수 있다. 이를 부정적으로 보면 광학계의 하자를 감추는 '눈속임'에 불과한 기능이라 할 수도 있겠지만, 디지털 이미지의 특성상 사실적 표현을 위한 기술적 '보정'(계기류 또는 전자 제어 계통의 지시값에서 오차를 감지하여 올바른 측정치가 되도록 수정하는 것)에 나쁘게만 평할 이유가 없고, 디지털 이미지라는 특성에서 보면 이는 디지털 데이터 가공의 편의성의 장점을 활용한 효과적인 방법이며, 실제의 재현에 더욱 가깝다. 그리고 흔히 폰카로 불리는 작은 모바일 스마트 기기 카메라 모듈의 비약적인 성능 향상을 주도한 핵심적인 기술이라 생각한다.
▶ 카메라 내부의 렌즈 보정(In camera Lens compensation/correction)이란?
카메라 내부(이미지 프로세싱 과정)에서 이루어지는 렌즈 보정(Lens compensation or In-camera lens correction)은 단일 수차나 색수차 등으로 인해 발생하는 결상 광학상의 문제를 광학계의 설계/디자인을 통해서만 해결하는 기존의 광학 기술 해법의 패러다임에 변화를 가져온 혁신적인 방법이라 생각하지만, 한편으로 전용의 디지털 카메라의 입지를 약화시켜 일반 디지털 카메라 시장의 침체 요인이 돼버린 감도 없지 않다.
앞에서 언급한 용어, 'Lens compensation' 또는 lens correction을 우리말로 '렌즈 보정' 또는 '광학 보정'으로 사용되는데, 이는 렌즈 또는 광학상의 보정 기능이나 효과를 지칭하는 것처럼 잘못 이해될 소지가 다분한데, 실제 의미하는 바는 렌즈 또는 광학계의 광학 수차로 발생한 결과물의 왜곡을 (디지털 카메라 내부에서 In-camera) 디지털 처리로 보완/보정하는 기능이라 할 것이다. 따라서 정확한 의미 전달을 위해서는 '렌즈 왜곡 보정'이라 부르는 것이 오해의 소지를 줄일 수 있겠지만, 이 또한 헷갈리기는 마찬가지지 싶다.
스마트 폰 등에 적용되는 광학계는 매우 작고, 조리개는 없는, 그리고 가공/제작의 편의를 위해 광학유리가 아닌 합성 수지('레진' 등)로 만들어져서, 광학 성능이 상대적으로 열악할 수밖에 없으며, 작은 설치 공간과 뛰어난 호환성 그리고 저렴한 제조 비용을 유지하면서 (기존 광학 보정을 위한 다양한 설계와 특수 재질 등을 사용하면 필연적으로 비용 부담이 증가) 촬영 결과의 이미지 품질을 향상하는데 '렌즈 보정'은 꽤 매력적인 기술임에 틀림없다. 특히, 모바일 스마트 기기를 위한 소형화된 카메라 모듈 등의 작은 입사구의 광학계는 주변부의 음영/비네팅이 심하고, 상대적으로 아주 짧은 초점거리 광학계는 왜곡이 두드러지는 문제, 그리고 색수차 보정 또한 광학 설계 고려가 이루어지기 어렵다. 즉, 작고 단순하며 저렴한 광학 구성에서 큰 변화 없이, 모바일 스마트 기기의 강력한 연산 처리 하드웨어 성능을 이용하여 이미지 프로세싱에서 광학 보정을 적용하여 촬영되는 이미지의 질을 대폭 향상하는 획기적인 해법이 되지 싶다.
렌즈 보정이 카메라 내부에서 이루어지는 탓에 (작고 부실한 광학 성능의 렌즈로 인한) 카메라 모듈의 물리적 한계를 상당 부분 극복하고 일상에서 필요한 일반적 용도의 사진/영상 촬영에서는 부족함이 없는 결과물을 얻을 수 있게 되었다. 그리고, 스마트 폰의 생활화와 무선망에 손쉽게 연결할 수 있고, 선택적으로 구현할 수 있는 다재다능한 앱과 결합하며, 이제 사진을 찍고 영상을 촬영하는데 고성능 광학 장치가 달린 전문 디지털 카메라를 고집할 이유가 없는 환경이 되었지 싶다. 사실, 폰카로 대표되는 카메라 모듈의 경우, 물리적 크기와 구조적 단점으로 오는 성능의 한계 또한 사실이고, 카메라 모듈의 물리적 구조적 한계를 어느 정도 수준 극복하는 해법이 있는 것도 분명한 사실이다. 그 결과로 대부분의 사람들이 이제 왠만한 사진은 폰카로 해결되어서 별도의 전용 카메라가 필요 없다고 말하는 이유이지 싶다. 이 탓에 (콤팩트 카메라, DSLR, 디지털 미러리스 카메라 등) 주요 카메라의 시장의 판매대수는 매년 20% 수준의 지속적 감소세를 보이고 있다.
현시점에서 디지털 이미지 프로세싱 과정의 광학 보정 기능이 구면 요소의 조합으로 이루어지는 광학계의 난점을 해결하는 좋은 기술이라는 사실은 틀림없지만, 모든 것을 해결하는 만능은 아니므로, 기술적 장점과 한계에 대해 수다의 주제로 삼아 보자.
전문 디지털 카메라 제조사마다 고유의 기술 명칭을 달리 사용하고 있어서 이를 잠시 정리하면 소니의 경우 Lens compensation이라 지칭하고, 캐논은 In-camera lens correction/lens aberration correction이라고 부르는 것 같다. 아래의 인용은 소니에서 홈페이지의 렌즈 보정 설명을 인용하였다.
렌즈 보정(Lens Compensation)은 카메라 내부의 광학 보정 기능입니다. 음영(shading), 색수차(chromatic aberration), 왜곡(distortion) 보정이 있습니다. 설정 메뉴에서 이 기능을 활성화하면 카메라는 일부 Sony® 렌즈의 프로필에 기초하여 해당 효과를 낮춥니다.
- 음영: 화면의 음영진 구석을 보정합니다.
- 색수차: 화면 구석의 색상 편차를 낮춥니다.
- 왜곡: 화면의 왜곡을 보정합니다.
참고 : RAW + JPEG로 촬영할 때 렌즈 보정이 JPEG 파일에 적용 되더라도 RAW 파일은 보정되지 않습니다. 보정을 RAW 파일에도 적용하려면 Sony Image Data Converter를 사용하십시오. 그런 다음 변환 된 파일을 무손실 TIFF로 저장하거나 JPEG 파일을 쉽게 처리 할 수 있습니다. 타사 RAW 변환기는 RAW 파일에 수정 사항을 적용하지 못할 수 있습니다.
Lens Compensation is an in-camera optical correction feature. It comes with three options: shading, chromatic aberration and distortion. When these functions are activated in the setup menu, the camera will attempt to reduce the effects based on the profiles of some Sony lenses.
- Shading: Compensates for the shaded corners of the screen.
- Chromatic Aberration: Reduces the color deviation at the corners of the screen.
- Distortion: Compensates for the distortion of the screen.
NOTE: Even though lens compensation will be applied to the JPEG file when shooting in RAW+JPEG, the RAW file remains uncompensated. If you wish having the corrections also applied to the RAW file, use the Sony Image Data Converter. Converted files can then be saved as lossless TIFF or as easy to handle JPEG file. 3rd party RAW converters might not be able to apply the corrections to the RAW file.
All E-mount lenses are compatible with Lens Compensation.
The ILCE-7 series is compatible even if an A-mount lens is attached (a mount adaptor is necessary). Some A-mount lenses are not compatible.
▶ 현 시점에서 카메라 내부(디지털 이미지 프로세싱 과정)의 광학 보정의 장점과 한계
카메라 내부의 광학 보정은 렌즈/광학식의 보정과 달리 디지털 이미지 프로세싱 과정에서 적용되는 소프트웨어 해법이라 할 수 있다. 대표적으로 음영이나 왜곡 보정의 경우 광학적 성질로 인해 주변부일수록 점진적으로 발생하는 음영 변화(일명 비네팅)의 경우 중심부부터 순차적인 비율로 픽셀의 밝기를 보정하는 방식일 테고, 왜곡의 경우 중심부에서 주변부 왜곡 정도에 따라 함수/파라미터에 따라 해당 픽셀의 좌표(주로 x, y) 값에 변화를 주는 방식이 주로 적용되지 싶다.
렌즈에서의 광학적 보정과 달리, 소프트웨어상의 광학 보정은 별다른 하드웨어 장치의 추가나 변경 없이, (스마트 폰이나 카메라의) 연산 이미지 프로세싱 하드웨어를 통해 적용할 수 있어서 비용 문제에서 분명한 이점이 있고 보정의 선택이나 강약 조절 등이 용이하고, (렌즈 교환식의 경우) 장착 가능한 렌즈의 프로파일을 통해 각각에 알맞는 광학 보정을 적용하는 것도 가능하고 별도의 보정 앱(전문 후보정 프로그램과 그 외 스마트 폰용의 간편한 다양한 앱)을 이용하여 사후적으로 보정하는 것도 가능하다.
카메라 내부에서의 광학 보정은 디지털 이미지 프로세싱 과정의 보정이라는 한계도 있어 보인다. 즉, 촬영으로 얻어진 원본 소스를 기반으로 하여 디지털 정보(데이터)의 가공을 통해 얻어지는 보정이므로, 원소스의 음영, 왜곡, 수차 등 보여지는 일부 결점을 보완하는 것에 불과하고 원래의 데이터 자체의 질을 향상하는 것은 아니며, 임계치?를 넘는 과도한 보정은 해당 부분의 디테일(해상력과 계조 표현 등) 저하될 가능성도 있다. 따라서 현재의 렌즈 보정 Lens Compensation 기능으로 개선되는 효과는 해상력이나 선예도 등의 질적 개선보다는 주변부 음영, 왜곡, 색수차 등 일부에 제한적인 보정일 수밖에 없다.
모바일 스마트 기기의 카메라 모듈도 앞에서 언급한 동일한 문제가 있고, 따라서 영상 녹화 시에는 화면 일부만 크롭되어 녹화되거나(주변부로 갈수록 음영, 왜곡 등이 심화되므로 중앙부 크롭으로 렌즈 보정 기능의 활성화 없이도 어느 정도 안정적인 수준의 화상을 얻을 수 있지 싶다) 각각의 다른 초점거리 렌즈로 구성되는 듀얼 또는 트리플 등의 멀티 카메라 모듈 시스템을 적용하는 이유 또한 각각의 초점거리를 적용하여 광학 단계에서 보정 효과와 렌즈 보정을 조화시켜 성능 향상을 도모하고 있는 것이 아닐까 생각한다. 또한 Raw 촬영에서 렌즈 보정(Lens Compensation)의 정보는 각 카메라 회사의 Raw 포맷에 따라 별도 정보로 저장될 것이고 이를 제대로 적용하기 위해서는 전용의 프로그램 또는 해당 렌즈의 프로파일 렌즈 보정을 지원하는 프로그램이 필요하다.
서두에서 밝혔듯이 카메라 내부의 렌즈 보정(Lens Compensation/correciton )은 디지털 이미지 프로세스 과정에서 얻어진 매우 효과적이고 매력적인 방법이며, 광학계의 결점을 보완할 수 있는 기능이라 생각한다. 하지만, 이런 장점은 상대적으로 열악한 광학계로 만들어지는 소형 카메라 모듈 등에서 효과적이고, 스틸 또는 영상 전문의 카메라에서는 광학계에서 상당 부분 이런 광학 수차 등으로 야기되는 문제를 미리 해결/선처리할 수 있어서 눈에 띄는 큰 효과를 보이지는 못하고 있다. 그리고 "공짜 점심은 없고, 모든 것에는 상응하는 대가가 따르는 것"이 세상 이치이 듯이 이런 렌즈 보정 효과를 얻기 위해서는 카메라와 렌즈의 정보를 원활히 주고받을 수 있는 접점과 프로파일이 요구되며, 이는 해당 기능을 지원하는 일부 네이티브 렌즈에만 제한적으로 적용되어 최신 제품의 구매를 유도하는 요인으로 작용하는 면도 있다.
달리 생각하면, 기존 광학 성능을 훨씬 상회하는, (드라마틱한 개선 효과) 확연한 렌즈 보정 효과를 보이는 렌즈/광학기기라면, 본래 광학 구성에서의 문제(비네팅이나 왜곡, 색수차 등)를 가지고 있는 허술하고 약점이 많은 렌즈/광학계가 장착 되었다는 사실을 반증하는 것이 아닐까. 이는 광학계에서 수차 문제 해결을 위한 최선의 노력에도 해결되지 않은 문제(비네팅, 왜곡, 색수차 등)를 카메라 내 렌즈 보정으로 2차적이고 보완적 해법이라면 그 효용을 수긍할 수 있지만, 애초 카메라 내부에서 렌즈 보정으로 해결할 생각으로 적당히 타협한 광학 설계의 무성의로 이어질 가능성도 배제할 수 없다.
그리고 고화질/고용량의 데이터의 이미지의 영상 녹화에서 렌즈 보정 (Lens Compensation)이 얼마나 원할하게 이루어질 수 있느냐의 문제 또한 있어 보인다. 즉, 스틸 이미지 그중에서 특히, 촬영에서 얻어진 원 소스를 가공하여 손실 압축하여 저장하는 JPEG 파일 등에서 렌즈 보정은 매우 효과적이고 원활하게 작동하겠지만, 초당 수십 장의 이미지를 (압축) 저장하는 영상 녹화 등에서는 이미지 프로세싱 하드웨어의 성능에 큰 부하로 작용할 여지가 다분하고, 따라서 일부 제조사의 렌즈 보정 기능은 영상 촬영 등에서는 적용되지 않는다고 명시하고 있기도 하다.
앞으로의 전망에서 렌즈 보정이라 불리는 디지털 이미지 프로세스 과정에서의 광학 보정 기술은 더 강력해질 하드웨어 성능과 소프트웨어를 통한 다양한 해법을 기반으로 기능적으로 진일보하지 싶다. 렌즈 보정 기술의 과실(열매)은 부실하고 조악한 광학계를 가진 카메라에서 상대적으로 더 달콤하다. 광학계의 치밀한 설계와 제조로 광학 수차 감쇄를 통한 화상의 질적 향상을 도모하던 광학 기술 기반의 기업이나 카메라 제조사에는 (값싼 카메라 모듈 장치와 경쟁관계 측면에서는 결코 달갑지 않은) '계륵'과 같은 기술일 수밖에 없어 보인다. 크고 무겁고 성능 좋은 렌즈가 줄 수 있는 이점이 분명히 존재하지만, 일반적인 용도에서 요구하는 이미지의 품질을 고려하면, 작고, 가볍고, 저렴한 동시에 렌즈 보정으로 결과물의 품질에서 차이가 크지 않다면 일반적인 사용자 (특히, 가성비를 최고의 덕목으로 내세우는 일반적인 시장 흐름을 감안하면) 굳이 전용의 디지털카메라를 가지고 있어야 하거나 사용할 이유가 없지 않을까. (광학 제조사나 카메라 제조사 입장에서도 디지털 이미지 프로세스 기술 변화를 애써 외면한다고 따로 기대할 수 있는 이익도 없어서 "울며 겨자 먹기" 식의 동참으로 이어지지 않을까 생각한다. 하지만, 장기적 관점에서 보면, 전용 디지털 카메라의 미래는 이마저도 불안하고 불투명한 전망일 수밖에 없다)
기존의 광학계를 통한 광학 보정 기술을 대체할 수 있는 카메라 내 렌즈 보정 기술 등이 발전하는 만큼, 전용 카메라 시장이 축소될 수 밖에 없는 묘한 상황에 처한 현재 전문 디지털 카메라 제조사와 시장의 딜레마가 아닐까!
