삼성전자 아이소셀 HP3가 경이로운 해상도의 스마트폰 사진으로 프로 카메라를 뛰어넘는 방법

스마트폰 사용자들은 모든 사진 촬영에 스마트폰을 사용한다. 스마트폰 카메라 산업의 제조업체 또한 소위 ‘프로’라고 하는 센서와 카메라 판매에 열을 올리고 있다. 그러나 화소와 이미지 품질이 센서마다 매우 다르기 때문에 ‘프로’라는 것이 무엇을 의미하는지 이야기하기가 점점 더 어려워지고 있다. 하지만 진정으로 경이로운 화소와 뛰어난 디테일을 갖춘 사진이라면 어떨까? 우리는 바로 그런 사진을 기다려왔지만, 자칭 '프로'라고 하는 모바일 이미지 센서들은 그런 사진을 촬영할 수 없었다. 이제 삼성전자에서 새롭게 출시한 아이소셀 HP3는 2억 화소 센서로 빼어난 디테일의 이미지를 선보인다. ‘프로’를 뛰어넘는 ‘프로’ 카메라 센서라고 할 수 있다. 아이소셀 HP3는 여러 가지 최첨단 기술을 결합하여 초고해상도와 선명한 저조도 이미지, 빠른 자동 초점, 끊김 없이 자연스러운 영상을 촬영할 수 있는 스마트폰 카메라를 만든다. 따라서 사용자는 단 한 번의 촬영으로도 완벽한 이미지를 얻을 수 있다. 아이소셀 HP3란? 이토록 특별한 이유는 무엇일까? 아이소셀 HP3에는 첨단 기술이 집대성되었다. 업계 최소 0.56㎛(마이크로미터) 크기의 픽셀, 14비트 RAW 출력을 지원하는 HDR 이미지, Tetra²pixel(테트라 스퀘어드 픽셀)과 같은 혁신이 집약된 아이소셀 HP3는 스마트폰 사진을 완전히 바꿔놓는다. 가장 중요한 점은 2억 화소 기능이다. 이를 통해 아이소셀 HP3는 ‘프로’ 센서에 대한 사람들의 기대를 훌쩍 뛰어넘었다. “자칭 ‘전문가급’이라는 스마트폰 카메라는 수없이 많다. 하지만 2억 화소의 뛰어난 디테일과 놀라운 해상도를 따라올 스마트폰은 없죠.” 아이소셀 HP3 CIS TD팀의 최성수 연구원은 말한다. 삼성전자에서 2억 화소 아이소셀 HP3를 개발한 이유 언제나 기술의 최첨단을 달리는 삼성전자는 2019년 스마트폰 사진의 새로운 기준을 세운 1억 800만 화소 센서를 출시했다. 그러나 그 이후로 모바일 산업의 다른 기술도 변화해왔다. 프로세서 성능이 향상되고, 초고해상도 이미지가 개선되었으며, 5G가 더 널리 보급되었고, 스마트폰 저장 용량 또한 늘어났다. 따라서 삼성전자에서는 2021년에 처음으로 2억 화소 센서를 지원하는 아이소셀 HP1을 선보였다. 아이소셀 HP1도 엄청난 발전이었지만 아이소셀 HP3에는 다른 놀라운 기능이 추가되었다. 바로 부드러운 4배 ‘무손실 줌’이 가능한 Tetra²pixel이다. 최대로 확대해도 미리보기 모드와 동일한 1,250만 화소를 유지한다. 또한 0.56㎛ 크기의 픽셀로, 스마트폰을 더 얇고 스타일리시하게 만들 수 있다. 이렇게 작은 센서에서 2억 화소를 구현한다는 것은 정말 놀라운 일이다. 그뿐만이 아니다. 모바일 이미지센서 업계 최소의 0.56㎛ 픽셀 결국 스마트폰 카메라 기술의 상당 부분은 픽셀에 집중되며, 아이소셀 HP3의 업그레이드된 픽셀 기술은 더욱 향상된 컬러 구현을 뜻한다. 최성수 연구원은 “0.56㎛ 크기의 픽셀은 작은 픽셀 하나에서 포토 다이오드의 용량을 최대화하는 동시에 디지털 사진의 선명도를 떨어뜨리는 노이즈를 줄이도록 설계되었으며, 이를 통해 놀라운 컬러 품질을 선사합니다.”라고 덧붙였다. 어둠 속에서도 선명한 사진 센서 선행 개발팀의 기명오 연구원은 “아이소셀 HP3의 가장 인상적인 부분 중 하나는 어두운 조명에서 찍은 사진도 밝고 선명하게 나온다는 것입니다.”라고 말한다. 이것이 바로 Tetra²pixel 기술을 사용하는 또 다른 이유이다. 아이소셀 HP3는 1.12㎛ 또는 2.24㎛ 크기로 작동할 수 있다는 사실은 저조도 조건에서도 훨씬 더 많은 빛 정보를 포착할 수 있다는 것을 뜻한다. 기명오 연구원은 “이미지가 얼마나 밝고 선명한지 직접 보신다면 정말 놀라실 겁니다.”라고 강조했다. 아이소셀 HP3는 조명 조건에 따라 최적화할 수 있도록 밝은 조명을 위한 0.56㎛ 2억 화소, 비교적 어두운 환경을 위한 1.12㎛ 5,000만 화소, 그리고 가장 어두운 환경을 위한 2.24㎛ 1,250만 화소 등의 세 가지 모드를 지원한다. 어두운 환경에서의 사진 촬영은 사진에서 가장 어려운 과제였지만 아이소셀 HP3 덕분에 이제는 더 이상 고민하지 않아도 된다. 향상된 HDR 디지털 사진에서 정확하고 강렬한 색 심도를 포착하는 것도 때로는 쉽지 않은 일이었다. 아이소셀 HP3는 14비트의 색 심도를 제공하여 이전 모델보다 향상된 기능을 보여준다. 이는 말 그대로 수조 가지의 색 조합이 가능하다는 뜻이며, 이는 12비트 색 심도의 이미지 센서보다 64배 더 많다. 이를 위해서는 절묘한 기술이 적용된다. 아이소셀 HP3는 고감도 또는 중간 감도와 저감도의 두 가지 이미지 판독 정보를 촬영한 후 센서가 이 두 가지를 병합한다. 기명오 연구원은 “컨버전 게인(conversion gain)이 높은 고감도 모드 덕분에 최종 이미지의 해상도가 14비트로 높아지고, 두 가지 판독 정보가 동시에 생성되기 때문에 센서가 잔상이 적은 이미지를 만들 수 있습니다.”라고 덧붙였다. 또한 이 센서는 스태거드 HDR을 사용하여 긴 노출, 중간 노출, 짧은 노출의 세 가지 노출로 이미지를 포착한 다음, 이 세 가지 노출을 하나의 HDR 이미지로 병합한다. 그 결과 음영과 하이라이트가 더 정확하고 또렷한 흔히 얻기 어려운 품질의 사진을 촬영해준다. 초고속 자동 초점 아이소셀 HP3의 또 다른 중요한 특징은 빠른 자동 초점이다. 빠르게 움직이는 피사체의 아주 작은 디테일을 거의 흔들림 없이 잡아낼 수 있다. 하나의 마이크로 렌즈가 네 개의 픽셀에 놓이는 슈퍼 QPD 기술을 사용하기 때문이다. 좌, 우 위상 검출을 비교할 수 있는 슈퍼 PD에 비해, 업그레이드된 슈퍼 QPD는 좌, 우는 물론 상, 하 방향으로도 자동 초점 정보를 포착한다. 그뿐 아니라 인접한 4개의 포토 다이오드의 중심에 있는 벽을 제거하여 빛 흡수율이 향상되었다. 그 결과 아이소셀 HP3는 더 빠르고 정확하게 초점을 맞출 수 있다. 아이소셀 HP3에서 엄청난 기술 향상을 보여주는 측면이 또 있다. 삼성의 초고해상도 이미지 센서 라인업 최초로 자동 초점 픽셀 밀도가 100%이며 위상 검출 시 2억 화소를 모두 활용한다. 성능이 엄청나게 개선된 것이다. 끊김 없이 자연스러운 영상 마지막으로, 아이소셀 HP3는 놀랍도록 실감나는 8K 영상을 지원한다. 이를 위해서는 최소한 3,300만 화소가 필요하기 때문에 아이소셀 HP3는 네 개를 하나로 묶어 2억 픽셀을 5,000만 화소로 만든 후 1.12um 크기의 픽셀로 3,300만 화소 영역을 완전히 사용하여 초고해상도를 활용할 수 있게 한다. 아이소셀 HP3는 최대 30FPS로 촬영하는 8K 영상 외에도 4K/FHD 모드에서 원활하게 구동되는 듀얼 HDR을 제공한다. 스마트 ISO 프로와 스태거드 HDR을 자유롭게 전환할 수 있으므로 촬영 후보정이나 영상 편집을 위한 수고가 줄어든다. 삼성전자는 언제나 기술에 대한 높은 포부를 지니고 있으며, 아이소셀 HP3는 여러 가지 놀라운 혁신을 선보인다. 스마트폰 카메라는 일반적으로 독립형 카메라의 품질보다 뒤떨어져 있지만, 삼성전자는 스마트폰만으로도 추억을 완벽하게 담을 수 있도록 그 이상의 품질을 실현하기 위해 노력하고 있다. ‘프로’ 스마트폰 카메라라는 말을 들어보셨나요? 아이소셀 HP3의 경이로운 해상도는 ‘프로’ 스마트폰 카메라를 ‘프로’ 이상의 수준으로 올려놓는다.