일단 나는 사진 찍는걸 좋아하긴 하는데 카메라 자체도 문외한이고 관심만 있는 상태라서, 이 글은 지적호기심과 삼성의 카메라 구현이 조금 독특하다는 생각이 들어 이참에 찾아보면서 정리해두었다.
불과 몇년전만에도 카메라는 하나에 플래시 하나라는 이쁜 구성이었는데, S10부터 초광각과 2배 망원 정도가 들어가서 슬슬 디자인을 망치긴 했지만 센서 크기는 거의 비슷한, 사골 센서 우려먹기였는데 S20부터 센서 크기가 직접적으로 매우 커지고 망원도 3배 이상에 초점을 맞추게 되다 보니 카툭튀는 물론 흉물 디자인이 나타나게 되었다.
물론 이런 현상은 아이폰도 마찬가지이지만 갤럭시의 플래그십 라인인 S시리즈 울트라는 특히 하드웨어 스펙상으로는 아이폰보다 더욱 공격적인 모습을 취하고 있어서 비교적 평범한 구성이라 할 수 있는 아이폰보다는 할 말이 많다. 물론 구글 픽셀과 같은 사례를 보면 카메라는 더이상 스펙이 아니라 소프트웨어 처리가 더 중요하지 않냐는 생각을 한다.
S20&S20+와 S21&S21+ 카메라
사실 이 카메라 구성이 굉장히 독특하여 처음 찾아보게 되었다. AP에 따라 사용되는 센서가 소니나 삼성 것으로 조금 달라지기는 하나 정리해보면 다음과 같다. S21 기준으로 적어뒀는데 이는 S20을 거의 재탕했기 때문.
- 초광각 : 0.5x (13mm) / IMX563 (1/2.55'') / F2.2 1.4μm 12MP (이것도 재탕이면 2LA? - 확인필요)
- 광각 : 1x (26mm) / IMX555 or 2LD (1/1.76'') Dual-PD AF / F1.8 1.8μm 12MP OIS
- 망원 : 1.08x (28mm) / GW2 (1/1.72'') Super-PD AF / F2.0 0.8μm 64MP OIS
사실 보통의 스마트폰 카메라는 광각이 메인이기 마련인데 스펙을 보면 망원이 메인인 것 같은 느낌이 들기도 한다. 그리고 1.08배라는 비율은 보면 S10시절 2배 광학줌보다 안좋은 듯한 기분이 들기도 한다. S10시리즈에 있었던 가변조리개도 없기도 한데 이건 현재로 유지되는 추세고.
삼성에서는 이 독특한 배율의 망원 카메라를 하이브리드 광학 3배 줌이라는 용어를 사용하고 표현하고 있는데, 사실 일반 사용자에게 있어 광학 3배줌이라고 생각해도 무관하다. 하지만 본질적인 카메라의 성능과 활용을 파악하기 위해서는 1.08배를 어떻게 활용하는지 알아두는 것이 좋다고 생각한다.
64MP이므로 설정에서 변경하여 6400만 화소 사진을 찍을 수 있지만, 갤럭시는 기본적으로 12MP 기준이기에 이런 설정을 하지 않는 이상 12MP 기준으로 리사이징된다. 64MP 옵션을 켜서 찍어보면 광각인데도 살짝 화각이 다른데, 1.08배 망원을 쓰기 때문이라는 것을 알 수 있다.
일단 기본적으로 1x~1.9x 구간은 망원 - 광각 합성을 사용한다. GW2 센서 자체는 지금까지 밝혀진 것으로 후술할 픽셀 비닝이 안되는 센서이므로, 광각을 찍은뒤 크롭, 그리고 가운데 부분에 망원 이미지를 합성하여 사진의 퀄리티를 높이는 방법을 사용한다. 어두울때는 망원 카메라의 F값이 낮으므로, 광각으로 찍은뒤 크롭.
2x~3x 구간까지는 하이브리드 광학 줌을 사용한다. 이는 고화소 센서를 이용한 것으로, 64MP의 고화소 망원은 1.08배이긴 하지만 크롭하여 소프트웨어 후처리를 이용, 고화소의 장점을 살려 3x까지는 광학 3x와 거의 유사한 결과를 내도록 만든 것.
실제로 이 하이브리드 광학줌의 퀄리티가 실로 대단해서, 진짜 광학 3배와 비교해도 꽤 꿀리지 않고 후술할 S20 울트라의 구조적 한계로 인한 3배 줌보다 퀄리티가 월등히 좋다.
3x 구간 이후부터는 순수한 디지털 줌으로, 여기부터는 이제 화질이 급격하게 떨어지게 된다.
좀 더 자세히 알고싶다면 참고했던 아래 참고 글들을 쭉 읽어보면, 자세히 설명되어있다. 8k 레코딩과 슈퍼슬로우모션 등 여러 문제때문에 이러한 구성을 했다고 한다. 어쨌든 이 구성은 결과적으로 주로쓰는 3배 구간까지 후술할 S20U보다 월등히 좋은 성능을 보여준다.
S21은 S20 시리즈와 거의 재탕인 것 같다곤 하지만, 64MP 모드에서도 어느정도 후처리가 작용하는 것으로 보인다고 한다. 실제로 64MP 크롭해서 사용하므로, 이정도 해상도에서는 어느정도 연산할만 한듯. 소프트웨어적인 개선.
S20 Ultra & Note 20 Ultra 카메라
S20&S21 시리즈가 1.08배 망원을 활용하여 톡톡히 재미를 봤다면, Ultra 시리즈들의 카메라는 비교적 정직하다고 생각할 수 있다. 다만 여기서도 하이브리드 광학 줌이라는 걸 써서 어느정도 보정이 들어간 배율이 있다.
- 초광각 : 0.5x (13mm) / 2L3 (1/2.55'') / F2.2 1.4μm 12MP
- 광각 : 1x (26mm) / HM1 (1/1.33'') PD AF / F1.8 0.8μm 108MP OIS
- 망원 : 4x (104mm) / IMX586 (1/2'') PD AF / F3.5 0.8μm 48MP OIS
1x~3.9x 구간은 망원 - 광각 합성을 사용한다. 문제점은 4배에 가까워질수록 합성한 퀄리티가 급격히 떨어지는게 눈에 띈다. 어두울때는 망원 렌즈를 못쓰니 단순 디지털줌에 가깝게 되고.
합성을 못쓰게 되면 단순 크롭을 진행하는데, 문제는 108MP 화소를 하이브리드 광학 줌 방식을 이용해서 처리하면 좋을텐데, 어찌된 일인지 항상 노나셀 픽셀비닝(픽셀 9개를 묶어서 한 픽셀로 처리)된 12MP를 크롭하여 사용한다. 이 때문에 기본 모델의 카메라보다 해당 구간에서 낮은 퀄리티를 보이는 문제가 생겼다.
아마 108MP의 화소수를 처리하기 위한 연산이 버거운 것인지, 아니면 픽셀 비닝 기술 특성상 전환하는데 시간이 걸린다던지의 문제로 추측된다고 한다. 실제로 108MP로 찍어보면 퀄리티가 대단하기는 한데 후처리가 거의 안들어가는 것을 생각하면...
4x~10x 구간은 하이브리드 광학줌을 사용한다. 4배 망원 자체가 화소가 그리 높지도 않아 일반 모델의 64MP를 이용한 것처럼 엄청난 퀄리티는 아니지만 10배까지는 봐줄만한 결과물이 나온다. AI 후처리가 그만큼 강하다는 뜻인지.
10x 이후 구간은 단순 디지털 줌이다.
노트의 경우 구성이 동일하지만 망원이 광학 5x (130mm) / 3M5 (1/3.6'') PD AF / F3.0 1.0μm 12MP OIS를 사용하였다. (실제는 13MP 1/3.4''인데 크롭) TOF 대신 레이저 AF로 너프되었는데, 오히려 이를 잘 써먹는지 근접 초점도 S20U보다 좋다고 한다.
5배로 퀄리티 낮게 나오는 부분이 오히려 증가했다는 문제점이 있다. 구조적인 문제가 개선되지 않은 것. 심지어 S20U의 경우 48MP라서 12MP면 8배정도까지는 손실이없는데 노트 울트라의 경우 화소가 낮아서 하이브리드 광학줌이 안된다고 봐야한다. 8MP 정도가 하이브리드 광학줌되는 기준 화소. 그래서 스펙시트에도 용어가 사라졌다.
망원합성을 하긴 하는데 수동으로 초점을 잡으면 망원 합성을 안하는 등 버그가 있다. 망원합성을 한다 하더라도 노트20 울트라의 경우 1배 5배 차이가 심해서 그런지 굉장히 품질이 조악해서 합성이 티나는 수준이다. 108MP를 달고도 제대로 써먹질 않으니 페이퍼스펙용이라는 느낌도 들고.
S20 N20 울트라 모두 이러한 구성에서 가장 크게 문제가 되었던 것은 메인 광각의 센서가 커져서, 최소 초점 거리가 길어진 것과 심도가 얕은 문제. 심도는 그렇다쳐도 근접샷 찍기가 불편해진 것. HM1 센서 자체의 평가도 좋지 못했고, 앞서 저배율 구간 문제 인하여 오히려 망원을 제대로 활용하지 않으면 기본 모델의 퀄리티가 훨씬 좋은 것 같다는 말도 나왔고, 실제로도 기본 모델 카메라가 각종 비교에서 더 호평이었다.
그래서 초근접의 경우는 멀리가서 찍는 방법으로 해결을 보았지만, 그래도 최소 초점 거리 근처에서 초점을 잘 못잡는 문제가 있었는데 노트에서 레이저 AF로 어느정도 괜찮아진 느낌. TOF가 더 좋은 것으로 알고 있는데 초점 잡는 용도면 레이저로 충분한 듯 싶다. 후에 S21U에도 레이저 AF가 탑재되었다.
기본 모델의 카메라가 너무 잘나왔고, 울트라의 카메라는 너무 문제점이 많았던 것. 실제로 많이 쓰는 배율은 2배 3배 5배 정도인데, 이 쪽 배율만 고려하면 일반 모델이 더 좋은 모순이었다. 결국 기본 모델의 카메라 구성 자체가 좋은 평가를 얻어 S21에 재탕하게 되었고, 울트라의 카메라는 대부분 갈아엎고 나오게 되었다.
S21 Ultra 카메라
- 초광각 : 0.6x (13mm) / IMX563 (1/2.55'') Dual-PD AF / F2.2 1.4μm 12MP
- 광각 : 1x (24mm) / HM3 (1/1.33'') Super-PD Plus AF / F1.8 0.8μm 108MP OIS
- 망원 : 3x (72mm) / 3J1 (1/3.2'') Dual-PD AF / F2.4 1.22μm 10MP OIS (Stacked Type, 크롭됨)
- 망원 : 10x (240mm) / 3J1 (1/3.2'') Dual-PD AF / F4.9 1.22 10MP OIS (Folded Type, 크롭됨)
일반 모델들에 비하면 Ultra가 정직하다고 적었으나, S21 Ultra는 S10 시리즈처럼 이제 다시 완전히 정직해진 카메라의 느낌이다. 하이브리드 줌이라는 용어도 더이상 없고.
아직 제품을 받지 않아서 광각-망원 합성을 하는지, 12MP를 크롭하는지는 정확히 확인을 안해보았지만 1배 3배로 간격이 줄어든 만큼 자주쓰는 2배 3배 5배에서 뛰어난 퀄리티를 보이는 것 같다. 10배를 따로 추가함으로써 전작의 100배 줌 퀄리티도 매우 향상시켰고. (아마 여전히 밝으면 망원합성, 아니면 기존처럼 12MP 크롭인 듯 보인다 - 2배 이상.)
다만 확실한 것은 여전히 108MP가 아니라 픽셀 비닝한 12MP를 크롭하는데 사용한다는 것이다. 그럼에도 HM3자체가 기존 HM1 센서에 비해 개선점이 많아 퀄리티 자체가 꽤 상승해서 기본 모델과 차이가 나타날 정도는 되었다는 것. 전반적으로 AF 문제가 많았던 전작에 비해 전부 개선되어 나오기도 했고.
또다른 특이점은 메인 화각이 26mm에서 24mm로 넓어졌다는 특징이 있다. 10배 망원을 넣고싶은데 두께는 얇으려면, 이렇게 광각을 줄여서 배율이 커보이는 방법을 사용할 수 있다... 이미 스마트폰 메인 카메라의 화각은 너무 넓은 것이 아닌가 생각하는데, 3배 넣어줬으니 어느정도 용서할 수 있다.
3배가 개선되었다고 한들 12MP를 쓰는 입장에서 여전히 S21과 S21+가 1
3배 사이 구간(24
72mm)에서 S21U보다 좋은 퀄리티를 보이는 것은 조금 당황스럽다. 어쩔수 없는 구조적 문제. 그래도 1배만 비교했을 때조차 기본모델보다도 안좋은 평가를 받곤 하던 S20U의 경우보다는 낫다... 그래도 저 퀄리티 구간이 크게 감소했다는 데 의의를.
또 다른 특이점 중 하나는 초광각에 AF탑재. 초광각 특성상 AF나 OIS가 거의 불필요하긴 한데(넓은 초점 거리), 여기에 AF를 탑재한 것은 접사용으로 활용하기 위해서다. laser AF와 초광각에 AF를 탑재함으로써, 광각의 센서가 너무 커서 초점을 못잡는 것을 초광각을 크롭하여 접사로 활용하는 것이다.
그래서 접사가 S21, S21+보다 S21U에서 매우 잘 찍히는 것을 확인할 수 있다. 망원 10배의 탑재도 사실 S20U의 100배는 너무 기믹성 기능이라는 느낌이 강했는데, 이번에는 확실히 실사가 가능할 것 같다는 생각이 들었다.
S20 시리즈는 사용해보지 않았지만 S21U를 이번에 구입하고 느낀 사항도 몇가지 적자면, 망원 카메라 사용이 내 자유자재로 안된다는 게 너무 불편하다. 멀리 있는걸 찍으려는데 가까이에 유리가 있으면 레이저 AF 때문인지 지 멋대로 광각카메라를 크롭해서 사용한다.
마찬가지로, 어두울 땐 망원을 써도 자기 멋대로 1배를 크롭해서 사용한다. 초광각의 경우 프로모드를 통해 고정도 되고 세부 설정도 가능한데다가 자동모드에서도 근접초점 잡을때 초광각을 쓸지 친절하게 물어보는데, 망원은 폐쇄적이고 자기 멋대로 변한다는 점에서 매우 불만족스러운 부분. 그냥 망원에도 프로모드좀...
다만 여전히 10배 이상의 활용도가 조금 궁금하다. 3배 ~ 10배 구간의 퀄리티 문제도 그렇고. 12MP 크롭해서 쓸꺼면 2배 5배를 넣어주는게 낫지 않았나. S21U에 와서 거의 완전체가 되긴 했지만, 아직도 아쉬운 점은 조금씩 느껴지고 개선할 수 있는 부분이 조금씩 생각된다. 아니면 하드웨어적으로 가변 폴디드 줌을 개발하던가. 조리개 조절도 슬슬 다시 넣을 수 있는게 아닐까 싶기도 하고.
픽셀 비닝 기술 특성상 픽셀 간섭이 생겨서 어쩔 수 없이 약간의 손실이 발생할 수밖에 없다고 한다. 나는 전문가가 아니니 이 쪽은 잘 모르겠지만, 이렇게까지 희생해서, 파일 하나 찍으면 30메가씩 나가는 108MP를 고집할 필요가 있나 싶지만, 한번 스펙을 키워놓은 만큼 삼성 측에서는 줄이기 싫었을 수도 있다. (램과 해상도는 그냥 너프하면서...)
그리고 갤럭시는 대부분 12MP 처리라서 망원도 12MP 처리인데 센서 자체가 10.8MP인것도 아쉬운 부분. 업스케일링 한다는 뜻이니 무조건 손실이 있을 수밖에 없다.
그 외 인용하거나 참고한 글들
거의 문외한에 가깝기에 구글링하면서 정리해뒀는데, 오류가 있거나 직접 쓰면서 다른 부분이 있다면 계속 수정할 예정.
갤럭시 S20 광각 망원 합성 - 감자해커
갤럭시 S20 하이브리드 광학줌 - 감자해커
S20U 노나셀 픽셀 비닝 - 감자해커
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삼성전자 뉴스룸 - S21U 스펙 인포그래픽
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