[IT강의실] 1억 5,000만 화소 디카 vs 2억 화소 스마트폰

IT동아 · 2023.06.28 16:12:08

[IT동아 차주경 기자] 고급 디지털 카메라 제조사 ‘페이즈원(Phase One)’은 6월 28일(현지시각) 중형 디지털 카메라 신제품 ‘XC’를 공개했습니다. 카메라 일체형으로 설계된 '로덴스톡 HR 디가론 S 23mm F5.6(Rodenstock HR Digaron-S 23mm F5.6)'렌즈에 1억 5,000만 화소 중형 규격(53.4 x 40mm) 이미지 센서를 탑재한 디지털 백 'IQ4 150MP'를 연결해서 쓰는 ‘렌즈 일체형 중형 디지털 카메라’입니다.

이 제품은 건축과 풍경, 산악과 생태 등 상업 사진을 찍는데 씁니다. 기존 중형 디지털 카메라보다 본체 부피가 작고 가벼워 스냅 촬영에도 유용할 것으로 기대합니다. 다만 가격은 6만 2,490달러, 약 8,125만 원이나 합니다.

페이즈원 XC. 출처 = 페이즈원

그런데, 한 가지 의아한 점이 있습니다. 스마트폰 카메라와의 비교입니다. 요즈음에는 스마트폰 카메라의 화소수도 1억 개를 훌쩍 넘습니다. 페이즈원 XC보다 화소수가 많은 2억 화소 스마트폰 카메라도 있습니다. 반면, 스마트폰의 가격은 아무리 비싸도 200만 원을 넘지 않습니다. 스마트폰이 디지털 카메라보다 화소수는 더 많은데, 가격은 1/40에 불과합니다.

흔히 ‘화소수가 많을수록 카메라의 성능과 사진 화질이 좋다’고들 합니다. 그런데, 페이즈원 XC와 스마트폰의 가격은 왜 이렇게 차이가 큰 것일까요? 두 제품 가운데 어느 제품의 사진 화질이 더 좋을까요? 답은 명확합니다. 1억 5,000만 화소 중형 디지털 카메라인 페이즈원 XC의 사진 화질이 2억 화소 스마트폰 카메라의 그것을 압도합니다. 비교하기 곤란할 정도로 앞섭니다.

왜 이런 결과가 나오는지 이해하려면, 디지털 카메라의 화소수와 화질과의 관계를 알려면, 무조건 화소수가 많은 것이 좋은 것이 아니라는 점을 배우려면 ‘이미지 센서’와 ‘화소’의 개념을 알아야 합니다.

디지털 카메라의 동작 원리부터 살펴볼까요? 렌즈를 통해 들어온 빛이 이미지 센서에 모이면, 이 빛을 전기 신호로 변환해서 디지털 사진으로 저장하는 것입니다. 이 때 빛을 모으는 역할을 이미지 센서의 ‘포토 다이오드(픽셀 혹은 화소라고도 합니다)’가, 전기 신호로 변환하는 역할을 이미지 센서의 ‘회로’가 각각 맡습니다.

스마트폰 카메라용 2억 화소 이미지 센서 아이소셀 HP3. 출처 = 삼성전자

포토 다이오드의 개수는 곧 화소의 개수인 '화소수'로 봐도 됩니다. 1,200만 화소 카메라의 이미지 센서에는 포토 다이오드가 1,200만 개, 1억 5,000만 화소 카메라의 이미지 센서에는 포토 다이오드가 1억 5,000만 개 있는 셈입니다. 화소수는 사진의 해상도와도 밀접한 관계가 있습니다. 사진의 해상도를 곱하면 화소수가 나옵니다. 가로 방향 포토 다이오드의 개수와 세로 방향 포토 다이오드의 개수를 곱하는 셈이니까요. 4,000 x 3,000 해상도 사진을 찍은 카메라의 화소수는 4,000 x 3,000 = 12,000,000이므로 1,200만 개가 되는 것입니다.

이 원리는 동영상에도 적용 가능합니다. 풀 HD 해상도는 1,920 x 1,080입니다. 이것을 곱하면 2,073,600입니다. 즉, 풀 HD 해상도 동영상은 화소 207만 3,600개 이상을 가진 이미지 센서로 촬영 가능합니다. 4K 해상도는 3,840 x 2,160 = 8,294,400이니 화소 829만 4,400개 이상을 가진 이미지 센서로 촬영 가능합니다. 화소수가 800만 개보다 적은 이미지 센서로는 4K 동영상을 찍지 못합니다. 8K는 어떨까요? 8K 해상도는 7,680 x 4,320이고, 이것을 곱하면 33,177,600입니다. 화소 3,317만 7,600개 이상을 가진 이미지 센서라야 8K 동영상을 찍습니다.

참고로 포토 다이오드의 개수와 화소수, 사진의 해상도가 100% 일치하는 것은 아닙니다. 실제로는 포토 다이오드의 개수가 화소수나 사진의 해상도보다 많습니다. 포토 다이오드의 일부를 화소 대신 회로로 쓰는 경우, 광학 구조상 포토 다이오드에 빛이 충분히 닿지 않아 전기 신호로 변환 불가능한 경우가 있어서입니다. 이러면 포토 다이오드가 제 역할을 하지 못하니, 화소수가 줄어드는 것입니다. 제품 이름을 부르기 쉽도록 화소수를 반올림 혹은 반내림해 표현하는 경우도 있습니다.

그렇다면, 앞서 예로 든 페이즈원 XC의 사진 해상도는 어떻게 될까요? 14,204 x 10,652입니다. 이것을 곱하면 151,301,008입니다. 그래서 이 제품의 이미지 센서의 화소수는 1억 5,130만 1,008개 이상(제조사는 부르기 쉽도록 반내림해서 1억 5,000만 화소로 표현합니다)입니다. 2억 화소 스마트폰 카메라의 이미지 센서는 실제로는 포토 다이오드 200,540,160개를 가졌지만, 사진 해상도는 16,320 x 12,288(화소수 199,560,960개)입니다.

스마트폰 카메라 이미지 센서별 면적 비교. 면적이 크고 화소수가 많을수록 사진의 화질을 선명하게 표현한다. 출처 = 모토롤라

일반적으로, 이미지 센서의 화소수가 많을수록 사진과 동영상의 해상도가 높고 화질도 선명합니다. 엽서 크기의 사진을 1억 5,000만 개의 점으로 그리는 것보다, 2억 개의 점으로 그리는 것이 더 선명한 것과 같은 이치입니다. 그런데, 여기에 화소수보다 더 큰 영향을 미치는 것이 있습니다. ‘화소, 이미지 센서의 면적’입니다.

앞서 화소는 빛을 모으는 역할을 한다고 설명했습니다. 그래서 화소의 면적이 넓을수록 더 빛을 많이, 잘 모읍니다. 그렇다면 화소의 면적을 넓히고 개수도 늘리면 사진의 화질이 좋아지지 않을까요? 가능하지만, 한계가 있습니다. 화소는 이미지 센서의 부품 중 하나입니다. 즉, 이미지 센서의 크기에 따라 화소의 면적과 수가 제한됩니다.

이미지 센서의 면적에 비해 화소수가 너무 많으면, 화소가 빛을 잘 모으지 못하고 바로 옆에 있는 화소와 빛 간섭을 일으키기도 합니다. 그래서 사진 화질이 나빠집니다. 이미지 센서의 면적에 비해 화소수가 너무 적으면? 빛은 잘 모으겠지만, 사진을 구성하는 화소의 개수가 적으니 해상도가 낮아집니다. 마찬가지로 사진 화질이 나빠집니다. 물리 한계도 있습니다. 손톱만한 통(이미지 센서) 안에 바늘(화소)을 50개 정도는 넣을 수 있겠지만, 500개를 넣을 수 있을까요? 불가능합니다. 마찬가지로 면적이 적은 이미지 센서에는 고화소를 넣을 수 없습니다.

그렇다면, 이미지 센서의 면적을 크게 하면 화소수도 높이고 화질도 좋게 할 수 있지 않을까요? 맞습니다. 다만, 이미지 센서의 면적이 크면 빛을 모으는 렌즈의 크기도 커야 합니다. 광학계 전체의 부피가 커집니다. 그래서 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 면적과 렌즈의 크기는 작습니다. 스마트폰의 부피를 최대한 줄여야 하니까요. 이미지 센서의 면적과 렌즈 크기를 크게 할 수는 있지만, 그러면 스마트폰 자체의 부피도 커집니다. 스마트폰 뒷면 카메라가 툭 튀어나온 것, 일명 '카툭튀'가 이런 이유로 만들어진 것입니다. 반면, 디지털 카메라는 스마트폰보다 부피가 큰 덕분에 이미지 센서의 면적을 더 크게 설계하는 것도, 더 큰 렌즈를 쓰는 것도 가능합니다.

스마트폰 뒷면에 툭 튀어나온 카메라, 일명

다시 처음으로 돌아가겠습니다. 페이즈원 XC는 1억 5,000만 화소 중형 이미지 센서를 탑재했습니다. 이 이미지 센서의 가로세로 크기는 각각 53.4mm, 40mm입니다. 손바닥 반절 정도 크기입니다. 이미지 센서와 렌즈의 크기가 크니 빛을 충분히 받고 잘 모읍니다. 화소수도 많아서 사진을 정밀하게 표현합니다.

반면, 2억 화소 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 크기는 제품에 따라 다르지만, 대개 가로 10mm에 세로 8mm입니다. 손톱보다 조금 큰 크기입니다. 화소수는 많지만, 이미지 센서와 렌즈의 크기가 작아 빛을 모으기 힘듭니다. 페이즈원 XC는 아주 넓은 고급 도화지에 물감을 잘 빨아들이는 고급 붓으로 그림을 그립니다. 스마트폰 카메라는 좁은 도화지에 그냥 붓으로 그림을 그립니다. 이것이 두 제품의 화질 대결의 성패를 결정한 것입니다.

사실 이 대결은 애초에 불공평한 것이었습니다. 중형 디지털 카메라와 스마트폰은 모든 면에서 다른 제품이니까요. 게다가, 사진의 화질에 영향을 미치는 요소는 이미지 센서와 화소 외에도 다양합니다. 이미지 센서의 회로 구성과 포토 다이오드의 동작 효율, 사진을 전기 신호로 바꾸는 이미지 처리 엔진의 성능, 렌즈의 구성과 특수 렌즈의 유무 등도 사진의 화질에 큰 영향을 미칩니다.

하지만, 그렇다고 비교가 무의미한 것도 아닙니다. 실제로 최신 스마트폰 카메라의 성능과 사진 화질은 구형 디지털 카메라보다 우수합니다. 그리고 위에서 다룬 이미지 센서와 화소의 개념은 모든 광학 기기의 기본입니다. 이것을 알면 스마트폰 카메라들끼리 성능과 화질을 비교할 때 유용할 것입니다.

똑같은 2,000만 화소 카메라를 탑재한 스마트폰이라 하더라도, 이미지 센서와 렌즈의 면적 혹은 성능에 따라 사진의 화질 차이가 두드러질 수 있습니다. 이미지 센서와 렌즈의 면적 혹은 성능에 따라 1,200만 화소 스마트폰 카메라의 사진 화질이 1억 화소 스마트폰 카메라의 그것보다 우월한 경우도 있습니다. 화소수만 믿지 마세요. 이미지 센서와 화소의 면적도 함께 살펴보세요.

글 / IT동아 차주경(racingcar@itdonga.com)

사용자 중심의 IT 저널 - IT동아 (it.donga.com)

번호	제목	글쓴이	작성일	조회	추천
설문	시세차익 부러워 부동산 보는 눈 배우고 싶은 스타는?	운영자	24/05/27	-	-
3874	베일에 싸였던 구글의 '검색 알고리즘'…유출 문건으로 실체 드러나	IT동아	05.31	19	0
3873	가비아, 한국마사회에 클라우드 PC ‘가비아 DaaS’ 공급	IT동아	05.31	14	0
3872	차트분석 도구 ‘트레이딩뷰’ 파고들기 - 13	IT동아	05.31	20	0
3871	외산 솔루션 가격 인상, 국산 가상화 시장 훈풍 기대	IT동아	05.31	16	0
3870	[리뷰] 게이밍-홈시네마 넘나드는 전천후 빔프로젝터, 뷰소닉 LX700-4K	IT동아	05.31	638	0
3869	[생성 AI 길라잡이] 1분 만에 영상·이미지 제작 ‘브이캣’ [2]	IT동아	05.31	3047	3
3868	[농업이 IT(잇)다] 실내 수직형 스마트팜으로 생산량 극대화하는 ‘플랜티팜’ [1]	IT동아	05.31	270	0
3867	페라리 DNA 담은 12기통 2인승 '12 칠린드리'…아시아 최초 공개	IT동아	05.30	46	0
3866	블랙웰에 FOPLP 조기 도입 고려 중인 엔비디아, 미세공정 넘어 생산 경쟁 유도하나?	IT동아	05.30	88	0
3865	북블라 “창업의 꿈, 가천대 코코네스쿨에서 이뤄”	IT동아	05.30	67	0
3864	스페이스앤빈 “뉴스페이스로의 전환, 상용 부품 적용 물꼬부터 터야”	IT동아	05.30	40	0
3863	[리뷰] AFMF로 가성비 게이밍 환경 구축, AMD 라데온 RX 7700 XT [8]	IT동아	05.30	5232	5
3862	[스타트업 첫걸음] 스타트업, 창업 아이디어는 어떻게 시작할까	IT동아	05.30	38	0
3861	KT클라우드, 엔비디아 GPU 기반 학습 서비스 'AI Train' 출시	IT동아	05.30	32	0
3860	캐딜락, 브랜드 최초 순수 전기 SUV ‘리릭’ 출시 [2]	IT동아	05.30	342	1
3859	SBA 유망 스타트업의 면모 확인, ‘2024 연합 데모데이’ 이모저모	IT동아	05.29	43	0
3858	AI 구심점으로 떠오른 '컴퓨텍스', 올해 주목할만한 기업 별 소식은? [2]	IT동아	05.29	348	0
3857	[IT애정남] 로봇청소기 고를 때 고려할 점은?	IT동아	05.29	825	0
3856	두루·무의 “모두의1층이니셔티브로 장애 인식·접근성 개선”	IT동아	05.29	57	0
3855	[자동차와 法] 음주운전 시 위드마크 공식 적용의 문제점에 대하여	IT동아	05.28	820	0
3854	[신차공개] 기아 'EV3'·벤틀리 '더 뉴 컨티넨탈 GT' 론칭 예고	IT동아	05.28	81	0
3853	[뉴스줌인] 내연기관차 이어 전기차 찍은 LG전자 웹OS, 다음 목표는?	IT동아	05.28	154	0
3852	글로벌 가상자산 정책 동향 ‘제도 틀 안에서 규제 공백 보완’	IT동아	05.28	72	0
3851	샥즈, 오픈스윔 프로·오픈핏 에어 출시···오픈형 이어폰 1위 입지 굳힌다	IT동아	05.28	88	0
3850	서울과기대의 제조창업 지원, '밀도있는 심화 과정'으로 민다	IT동아	05.28	72	0
3849	아직도 안 찾고 쌓이는 숨은 보험금, 이 기회에 찾아볼까? [1]	IT동아	05.27	890	0
3848	자동차 에어컨 필터 고를 땐 이렇게! [이럴땐 이렇게!]	IT동아	05.27	789	0
3847	차트분석 도구 ‘트레이딩뷰’ 파고들기 - 12	IT동아	05.26	147	0
3846	[자동차 디자人] 英 오프로더 SUV ‘그레나디어’ 디자이너 ‘토비 이큐어’	IT동아	05.24	186	0
3845	가상자산 시장 ‘거래량·수익 상승, 원화·코인 마켓 격차 뚜렷’	IT동아	05.24	177	0
3844	[농업이 IT(잇)다] 전통주로 과거ㆍ현재ㆍ미래를 잇는 나루 되겠다, 한강주조 고성용 대표	IT동아	05.24	177	1
3843	[IT하는법] 잘 사용하지 않는 MS 원드라이브, 사용 해제하는 방법 [4]	IT동아	05.24	1137	1
3842	‘천비디아’ 달성한 엔비디아, 독주할까? 반도체주와 함께할까?	IT동아	05.24	160	0
3841	SEC, 이더리움 현물 ETF 승인 “증권거래법 요건 충족”	IT동아	05.24	192	0
3840	벤처 투자 80%가 수도권 편중··· '투자 해결사'로 나선 부산창경	IT동아	05.24	187	0
3839	국내 통신3사 모두 "이제 우리는 AI 기업" [16]	IT동아	05.23	2209	1
3838	[IT애정남] 갤럭시 '생성형 편집', 어떻게 해야 잘 될까요?	IT동아	05.23	242	0
3837	즉석 카메라로 이런 ‘손맛’이? ‘인스탁스 미니 99’ 출시	IT동아	05.23	172	0
3836	스타트업 해외 진출 시 알아야 할 정보 공유 ‘라이징 스타트업 콘서트4’	IT동아	05.23	216	0
3835	[IT애정남] 해외 구매폰에 국내 유심 쓰는데 음성 통화 안되면? [1]	IT동아	05.23	1060	3
3834	퀄컴, 코파일럿+ PC 등장에 'AI 허브 및 개발 도구'로 지원 사격	IT동아	05.23	199	0
3833	네카오, 글로벌 공략 갈 길 바쁜데…일단 멈춤	IT동아	05.23	155	0
3832	2025년 상반기 탄생할 주식 대체거래소(ATS), 이렇게 달라진다	IT동아	05.23	173	0
3831	AMD, 에픽·MI300X 투트랙으로 AI 산업 주도권 확보 나서	IT동아	05.22	167	0
3830	'직장인 3명 중 1명, 데이터 도출 어려워'··· AI 기반 자동화가 해답될까?	IT동아	05.22	192	0
3829	산행 보조부터 산불 진화까지...'입는 로봇' 활용처 확대 [1]	IT동아	05.22	5093	1
3828	대거 출시 예고한 Arm CPU 기반 윈도우 PC, 뭐가 다를까?	IT동아	05.22	250	0
3827	비트코인 피자데이, 업비트·빗썸 “피자 2024판 쏜다” [17]	IT동아	05.22	7206	4
3826	[생성 AI 길라잡이] 음성과 이미지만 있으면 영상을 만든다 ‘런웨이ML’	IT동아	05.21	1880	0
3825	가속 페달 밟은 검색광고 시장 경쟁, 보라웨어 ‘AI 검색광고 관리 솔루션에 주목해야 되는 이유	IT동아	05.21	173	0

최근 방문

즐겨찾기

즐겨찾기 갤러리

갤러리 이슈박스, 최근방문 갤러리

연관 갤러리

개념글 리스트

차단하기

[IT동아 갤러리]

갤러리 본문 영역

▶ [IT강의실] 채굴 보상은 줄고 시세는 오르고···‘비트코인 반감기’▶ 7월 폴더블 스마트폰 경쟁, 성패 가를 3가지는?▶ 탈착형 배터리 시대 다시 올까?…스마트폰 업계에 고민 안긴 'EU 배터리법'

추천 비추천

댓글 영역

① NFT 발행

② NFT 구매

하단 갤러리 리스트 영역

왼쪽 컨텐츠 영역

갤러리 리스트 영역

페이지 이동

오른쪽 컨텐츠 영역

알림 설정

알림

디시콘 리스트

디시콘

디시콘 검색결과(0)

인기 디시콘

지갑 연결