1억 화소 폰카 시대…1억 화소 디카는 왜 안팔릴까

/사진제공=셔터스톡

삼성전자가 ‘갤럭시S20 울트라’를 출시하며, ‘1억’ 화소 폰카 시대를 열었다. 화소가 높아지면 사진이 더 선명해지고, 색이 풍부해진다. 이런 폰카 진화는 기존 디지털카메라 성능과 비교되곤 한다. 폰카가 1억 화소인데, 1억 화소를 갖춘 디지털카메라는 왜 쉽게 주변에서 찾아볼 수 없을까.

1억 화소 디카…있다? 없다?

1억 200만 화소 카메라 후지필름 GFX100 /사진=후지필름

디지털카메라에서 1억 화소 탑재는 불가능 영역일까. 결론부터 말하면 아니다. 현재 시중에 유통되는 디지털카메라는 2000만~3000만 화소 제품이 주를 이루지만, 1억 화소를 지원하는 제품은 사실 2018년부터 나왔다. 일부 소수 마니아와 전문가를 위한 특화 전용 제품이다.


이중 국내 출시된 핫셀블라드 ‘H6D-100c’와 페이즈원 ‘IQ4’ 등이 대표적이다. 이들 제품은 1억 화소 이상을 지원하지만, 가격은 상당히 비싸다. H6D-100c는 4500만 원이며, IQ4는 6000만 원을 호가한다.

이후 지난해 후지필름이 1억200만 화소 센서를 탑재한 ‘GFX100’ 제품을 출시했다. 출고가는 1300만원. 이전 1억 화소 제품들과 비교해 상당히 저렴해졌지만, 일반 풀프레임 카메라 가격이 200만~300만원이라는 점을 감안하면 대중적인 제품으로 보긴 어렵다.
1억 화소 구현 어떻게 다를까…디지털카메라 vs 폰카

이미지 센서 크기 비교. 제일 작은 크기가 APS-C 포맷, 그 다음이 풀프레임(35mm) 포맷이다. 가장 큰 크기는 후지필픔이 채택한 중형 포맷으로 풀프레임 대비 약 1.7배 더 크다. /사진=후지필름

앞서 언급한 1억 화소 이상을 탑재한 디지털카메라는 공통으로 중형 이미지 센서를 사용한다. 여기서 중형은 흔히 풀프레임이라 불리는 35mm 보다 더 큰 크기의 이미지 센서를 말한다.

이미지 센서는 렌즈를 통해 들어온 빛(촬영한 영상 정보)을 디지털로 바꾸는 역할이다. 필름 카메라로 치면 필름과 같다. 이들 제품이 중형 이미지 센서를 사용하는 이유는 풀프레임 대비 높은 화소수를 구현하는데 유리해서다.


중형과 풀프레임에 각각 1억 개 화소를 똑같이 넣는다고 가정하면, 센서 크기가 작은 풀프레임에서 화소 크기는 중형 센서 화소 대비 더 작아져야 한다. 작아진 화소는 빛을 충분히 받아들이지 못하기 때문에 노이즈가 쉽게 발생한다. 또 좁은 공간에 화소가 밀집해 있다보니 화소 간 간섭도 심하다. 센서 크기가 커지면 이같은 문제를 보완할 수 있다.

삼성 갤럭시S20 울트라 후면 카메라/사진제공=삼성전자.

그렇다면 일반 디지털카메라보다 더 작은 이미지 센서를 사용하는 갤럭시S20 울트라에서는 어떻게 1억800만 화소를 구현했을까. 삼성전자는 이같은 문제를 ‘노나셀’과 ‘아이소셀 플러스’ 기술로 해결했다. 독자 개발한 모바일 이미지센서(아이소셀 브라이트 HM1;이하 HM1)를 통해서다.

‘HM1’는 0.8㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 크기의 작은 픽셀 1억800만개를 1/1.33인치 크기 촬상소자에 압축했다. 화소 수가 많을 수록 크고 또렷한 사진을 촬영할 수 있다. 하지만 무턱대고 화소 수만 늘리면 노이즈와 계조, 심도 표현 면에서 조악한 영상을 얻기 십상이다. 노나셀은 9개의 인접한 화소를 하나의 큰 화소(3x3)처럼 동작하도록 하는 기술이다. 기존 이미지센서 방식에 비해 빛을 2배 이상 많이 받아들일 수 있는 기술이다. 이를 통해 어두운 곳에서 밝게, 밝은 곳에선 보다 또렷한 화질을 구현할 수 있다는 게 삼성측 설명이다.

병합하는 픽셀 수가 많아질수록 인접 픽셀 간 색상 간섭이 많다. 때문에 실제 구현하기가 까다로웠던 기술이다. 삼성전자는 픽셀 간 분리막을 만드는 특허 기술 ‘아이소셀 플러스’를 적용해 노나셀 구현으로 발생할 수 있는 인접 픽셀 간 간섭과 빛 손실, 산란 현상을 방지했다고 설명했다.

그러나 물리적 기준으로 따지면 중형 이미지센서를 탑재한 1억 화소 디지털카메라로 촬영된 영상물 품질과는 동급에서 비교할 순 없다는 게 전문가들의 설명이다.

노나셀 구현 방식 /사진=삼성전자

1억 화소 디카 나올 수 있지만…따라주지 않는 렌즈는 어떻게

핫셀블라드 'H6D-100c' /사진=반도카메라

범용적으로 사용되는 풀프레임이나 크롭 센서를 활용한 1억 화소 제품은 없을까. 이미지 센서는 공개된 바 있지만, 아직 상용화되지 못했다. 그 이유로는 기존 렌즈 호환성과 성능 저하 등이 꼽힌다.

높은 화소 이미지 센서는 그에 맞는 렌즈가 필요하다. 렌즈는 빛을 이미지 센서에 맺히게 하는 역할인데, 1억 화소 전체에 충분히 빛이 닿게 하려면 기존보다 더 까다로운 기술이 요구된다. 이런 탓에 출시가 오래된 렌즈는 1억 화소 센서를 완전히 지원하지 못한다. 현재 카메라 업계는 고화소에 대응하는 렌즈를 출하 중이지만, 여전히 부족한 수준이다. 화소가 많아지면 사진과 동영상 촬영에서 사용되는 데이터도 증가하게 된다. 예컨대 2000만 화소 제품 대비 연속 촬영이나 장시간 동영상 촬영 등에서 불리해진다. 또 빠르게 움직이는 피사체를 추적할 때도 많아진 데이터로 인한 연산 성능이 저하된다.

카메라 업계 관계자는 “화소가 많다고 무조건 사진이 잘 나오는 것은 아니며, 사진 품질은 이미지 센서 크기를 비롯해 여러 요소가 잘 맞아야 한다”며 “단순히 1억 화소를 탑재한 본체를 내놓는 게 능사는 아니다”라고 말했다.