[IT동아 차주경 기자] 삼성전자가 2억 화소 이미지 센서 ISOCELL HP2(아이소셀 HP2)를 양산합니다. 삼성전자는 지난해 2억 화소 이미지 센서 아이소셀 HP1과 HP3를 공개했습니다. 이번 신제품은 기존 제품과는 다른 기능과 장점을 가졌습니다. 삼성전자 아이소셀 HP2의 특징, 그리고 이 제품이 스마트폰 카메라에 어떤 장점을 가져다줄지 살펴봅니다.

삼성전자 아이소셀 HP2의 크기는 1/1.3인치입니다. 1/1.3인치 이미지 센서는 면적 대비 화소 수가 많아, 스마트폰 제조사들이 최고급 제품을 만들 때 주로 사용합니다. 1/1.3인치 크기에 2억 화소를 집적한 만큼 화소 하나의 크기는 0.6㎛(마이크로미터)로 작습니다. 앞서 삼성전자가 공개한 2억 화소 이미지 센서 아이소셀 HP3의 화소 하나의 크기는 0.56㎛로 더 작고, 크기도 1/1.4인치로 작습니다.

화소의 크기는 작은 것이 아니라 클 수록 좋습니다. 그래야 빛을 더 많이, 잘 받아들여 피사체의 윤곽과 색상을 정확히 표현합니다. 삼성전자는 아이소셀 HP2의 화소의 크기를 크게 만들 기술인 ‘테트라 스퀘어드 픽셀’을 개발합니다. 0.6㎛ 크기 화소를 네 개 혹은 열 여섯개 묶어서 화소 하나처럼 쓰는 기술입니다.

화소 네 개를 묶으면 1.2㎛ 크기 화소로 5,000만 화소, 열 여섯 개를 묶으면 2.4㎛ 크기 화소로 1,250만 화소 사진을 각각 찍습니다. 화소 크기가 커지므로 한밤이나 실내처럼 빛의 양이 부족한 때 한결 밝고 선명한 사진을 찍기 쉬워집니다. 이 부분에서 고화소의 장점이 잘 드러납니다. 화소 여러 개를 묶어 화소 하나처럼 쓰면서도 5,000만 고해상도 사진을 찍는 덕분입니다. 만일, 같은 기술을 5,000만 화소 이미지 센서에 적용하면 1,250만 화소 혹은 300만 화소 사진을 찍어야 합니다. 해상도가 높다고 말하기는 어렵습니다.

삼성전자 아이소셀 HP2은 검출 속도가 빠른 위상차 자동 초점 기능을 지원합니다. 이 때 화소 2억 개를 모두 사용해 피사체의 상하좌우 위상차를 파악합니다. 그 만큼 초점을 조절하는 속도가 빠르고 정확도도 높을 것으로 예상합니다.

이미지 센서 제조사들은 빛의 양을 더 많이 받아들이려고 다양한 기술을 개발했습니다. 그런데, 삼성전자는 여기에 저장한 빛을 더 잘, 풍부하게 활용할 기술 ‘듀얼 버티컬 트랜스퍼 게이트’까지 더합니다. 이미지 센서의 동작 원리는, 렌즈를 통해 들어온 빛을 모아 전기 신호로 변환해 저장하는 것입니다.

듀얼 버티컬 트랜스퍼 게이트는 전기 신호를 다루는 통로를 하나 더 만든 기술입니다. 그러면 전기 신호를 더 많이 저장하고 전송 효율도 높입니다. 전기 신호를 더 많이 저장하고 효율 좋게 운송하면 사진의 색을 한층 정확하게 표현합니다. 밝은 곳에서 사진을 찍으면, 간혹 색 정보가 저장되지 않고 그냥 하얗게만 찍히는 ‘노출 오버' 혹은 '하이라이트’ 현상이 일어납니다. 이 기술은 노출 오버와 하이라이트를 줄이는 효과도 냅니다.

HDR(High Dynamic Range) 기능은 밝은 곳과 어두운 곳 모두 선명한 사진을 만들어 줍니다. 삼성전자 아이소셀 HP2는 화소 네 개를 하나로 묶고, 이 곳에 들어온 빛의 정보를 두 개로 증폭한 다음 합성하는 ‘듀얼 슬로프 게인’ 기술을 지원합니다. 이 기술을 쓰면 HDR의 효과와 사진의 화질이 모두 좋아집니다. 다른 이미지 센서는 HDR 작업을 할 때 AP(스마트폰의 주연산장치)에 의존하는데, 삼성전자 아이소셀 HP2는 스스로 합니다. HDR 촬영 속도가 빠른 것은 물론, 연속 촬영도 가능할 것으로 예상합니다.

4K 동영상을 찍으려면 최소한 800만 화소가, 8K 동영상을 찍으려면 최소한 3,300만 화소가 필요합니다. 화소 수가 많은 만큼, 삼성전자 아이소셀 HP2는 4K는 물론 8K 동영상 촬영 기능도 지원합니다. 2억 화소로 찍은 사진은 용량이 커서 촬영 후 처리, 저장까지 시간이 오래 걸립니다. 사진 여러 개를 소리와 함께 저장하는 동영상은 더더욱 그렇습니다. 삼성전자는 아이소셀 HP2에 고화소를 다루는 ‘리모자이크 알고리듬’을 적용해 사진과 동영상을 빨리 다루도록 했습니다. 덕분에 이 이미지 센서는 8K 해상도에서 30p(초당 30장), 4K 해상도에서 120p(초당 120장) 동영상을 찍습니다.

삼성전자 아이소셀 HP2를 탑재한 스마트폰은 2억 화소 고해상도 사진은 물론, 5,000만 화소 HDR 사진을 찍습니다. 초점 잡는 속도와 사진 촬영 후 저장 속도 모두 빠를 것으로 예상합니다. 사진을 밤에 찍으면 한결 밝고 선명하게, 낮에 찍으면 하얗게 뜨는 곳 없이 고루 화사하게 찍도록 도와줍니다.

다만, 이들 장점은 어디까지나 삼성전자 아이소셀 HP2의 하드웨어가 가진 것입니다. 중요한 것은, 스마트폰 제조사가 이 이미지 센서의 장점을 최대한 발휘하도록 할 고성능 이미지 처리 엔진을 만드는 것입니다.

글 / IT동아 차주경(racingcar@itdonga.com)