스마트폰 카메라의 성능 - 망원렌즈와 이미지센서

스마트폰 카메라의 성능을 결정짓는 것은 얼만큼의 고배율 렌즈를 사용했는지, 그리고 이미지 센서의 성능과 크기에 따라 좌우됩니다. 스마트폰이라는 물리적 한계를 어떻게 극복해서 스마트폰 카메라 기술력을 확보했는지 알아보겠습니다.

 

 

아이폰15 울트라 모델

 

이미지 센서와 망원렌즈

 

해상도를 결정짓는 이미지센서

 

이미지 센서는 결과물의 해상도에 영향을 줍니다. 이미지 센서가 밭이라면 이 위에 심어진 수만 개의 개별 픽셀(화소)은 벼라고 생각하시면 됩니다.  보통 빛을 더 많이 흡수할수록 생동감이고 또렷한 고해상도의 결과물을 얻을 수 있습니다. DSLR 카메라가 아닌 스마트폰은 제한적일 수밖에 없는 이미지 센서 면적을 얼마나 효율적으로 사용하느냐에 따라 해당 스마트폰의 카메라 성능이 결정됩니다.

 

 

이는 이미지 센서 위에 픽셀을 박는 반도체 기술과 연관된 것으로, 픽셀의 크기를 작게 만들어 보다 많은 수의 픽셀을 심으면서도 빛을 받는 면적은 높이는 기술력이 필요로 합니다.

 

 

망원렌즈와 잠망경 렌즈

 

망원렌즈는 먼 거리에 있는 피사체를 찍을 때 얼마나 또렷하고 선명하게 구현할 수 있는지를 결정합니다. 일반적인 디지털 카메라의 고배율 망원렌즈들이 수직으로 긴 모양새를 갖추게 되는 것은 몇 개에 달하는 망원렌즈들을 켜켜이 쌓아 올리는 방식을 이용했기 때문입니다.

 

이렇게 함으로써 수많은 렌즈가 겹쳐서 만들어진 만큼 긴 초점거리와 고배율의 렌즈 성능을 확보하게 되는 것이죠. 이런 렌즈들을  망원렌즈라고 부릅니다. 망원렌즈는 긴 초점거리와 고배율의 렌즈를 통해 먼 거리의 풍경이나 피사체를 촬영할 때도 마치 가까이에서 찍은 것처럼 선명한 결과물을 얻게 합니다.

 

 

 

디지털 줌과 광학 줌

 

스마트폰의 카메라 기술이 계속 발전할수록 디지털 줌이 아닌 망원렌즈를 이용한 광학줌을 사용하게 되었습니다. 디지털 줌은 한정된 배율의 렌즈에서 단순히 디지털 적으로 확대/축소를 하는 방식입니다. 따라서 먼 곳의 풍경이나 피사체를 찍기 위해 확대를 해서 끌어당기면 윤곽선이나 픽셀 구현력이 현격히 떨어진 흐릿한 결과물이 나왔습니다.

 

 

반면 일반적으로 '광학 줌' 방식은 비교적 최근에 사용된 기술입니다. 현재 갑툭튀라고 불리는, 스마트폰 후면 카메라가 앞으로 많이 튀어나오게 되는 현상도 이 광학 줌을 구현하기 위한 불가피한 조치입니다. 광학 줌은 위에서 설명드린 고배율의 렌즈를 장착했기 때문에 디지털 줌과는 다른 차원의 줌인 것이죠.

 

 

 

 

갤럭시 S22 울트라에 장착된 10 배율 잠망경 렌즈

 

스마트폰의 두께는 1cm 이하로 일반 카메라에 장착하듯이 많은 수의 렌즈를 쌓아 올릴 수 없습니다. 갑툭튀를 최소화해야 하는 물리적 한계에 부딪히는 것이죠. 스마트 폰이라는 구조적 제약에서 높은 성능의 카메라 성능을 갖추기 위해 고안된 것이 바로 '잠망경' 기술입니다.

 

잠만경원리를-이용한-스마트폰-카메라

 

사진에서 보는 것처럼 잠망경의 원리를 이용하면 빛을 수직으로 받아들이는 대신 90도로 방향을 꺾기 때문에 갑툭튀를 하지 않으면서 더 많은 렌즈들을 겹겹이 세울 수 있게 되었습니다. 이를 흔히 잠망경 렌즈라고 부릅니다. 보다 많은 렌즈들을 사용했기 때문에 스마트 폰의 형태를 유지하면서 이전보다 고배율의 광학 줌이 가능해졌습니다.

 

 

 

 

 

 

아이폰과 갤럭시 카메라의 차이(아이폰 15울트라)