픽셀 비닝의 원리, 픽셀 비닝의 정의, 픽셀 비닝이란?

 

 

 

 

 '픽셀 비닝'이란 무엇일까?*Pixel binning

 

· 간단히 말해 '야매로 화소 늘리기'라고 보면 된다. 근데 화소가 늘어난 건 사실이긴 하다. 이게 무슨 소리일까?

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· 우선 픽셀(화소)의 정의를 생각해보자. 여기서 픽셀은 같은 단어지만, 크게 두 가지로 표현이 된다.

 

 

 첫 번째는 일반적으로 우리가 보는 디스플레이를 구성하는 요소다.

 

· TV나 모니터를 아주 가까이서 보면 수많은 빛을 내는 점들이 모여 그림을 이루고 있다. 이 미세한 빛을 내는 네모난 점들이 모여 화면을 구성한다.  *12MP(메가 픽셀)은 1200만 화소로서 1200만 개의 점으로 사진이 구성된 것.

 

· 만약 정해진 크기의 모니터가 있을 때, 이 네모난 점(픽셀)이 굉장히 크다면 그림은 픽셀의 수도 적고 모자이크가 된 것 마냥 보일 것이고, 이 점이 작으면 작을수록 픽셀의 수는 그만큼 많으며 그림은 더 디테일하게 표현이 될 것이다. 즉, 픽셀(화소) = 빛을 내는 작은 네모난 점이고 픽셀이 높다는 것은(=화소가 높다는 것) 그만큼 더 자세하고 선명하게 그림을 표현할 수 있다는 것이다.

 

 

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 두 번째로 픽셀은 이미지 센서를 구성하는 셀의 단위를 의미하는 용어로도 사용이 된다.

 

· 이미지 센서는 카메라의 렌즈를 통해 들어온 빛을 영상 처리하여 우리 눈에 보이게끔 하는데, 이 안에 들어가는 픽셀(이미지 센서를 구성하는 셀의 단위)이 작을수록 더 높은 화소를 구현할 수가 있다.

 

 *이미지 센서에 백만 개의 픽셀이 있다고, 카메라의 화소가 100만 화소가 되는 것은 아님. 픽셀 비닝 기술이 도입되기 전에는 픽셀 크기는 약 1.12 마이크로미터, 해상도는 1,300만 화소에서 발전 속도가 주춤했었다.

 

· 아무튼 센서에 들어가는 셀의 단위가 작아질수록(=픽셀의 크기가 작을수록, 같은 센서 안에 더 많은 픽셀을 담을 수 있는 것) 더 높은 화소를 구현할 수 있고, 이는 영상 처리되어 우리가 보는 디스플레이에서 높은 화질로 볼 수 있는 것이다.

 

 

· 하지만 화소가 늘어난다고 해서 절대적으로 화질의 증가로 이어지진 않는다. 이미지 센서에서 픽셀의 크기가 너무 작으면, 받을 수 있는 빛의 양이 너무 줄어서 노이즈가 생길 수가 있다.

 

· 이는 특히 빛의 양이 부족한 야간 촬영에서 영향이 크다. 또한, 인스타그램 같은 곳에는 용량 제한이 있어 업로드 시 알아서 리사이즈가 되기에 SNS 업로드용으로는 무조건 화소가 높은 게 최고는 아니다.

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 결론적으로 핸드폰 무게와 카툭튀를 줄이면서 카메라 기능을 업시키는 건 화질을 유지하면서 픽셀 피치를 줄이는 거다.

 

· 즉, 이미지 센서 안에 더 많은 픽셀을 넣지만, 화질을 그대로 유지하거나 더 업시킬 수 있도록하는 것이다.

 

*단순히 이미지 센서의 많은 픽셀을 넣기 위해 센서 크기 자체를 늘리게 되면 무게, 렌즈의 크기 등이 늘어나므로 좋지 않다. 특히나 핸드폰에 들어가게 될 이미지 센서라면 더욱더 불리하다. 

 

· 이를 해결하기 위한 방안 중 하나가 픽셀 비닝인데, 이미지 센서 안에 픽셀들이 있으면 4개씩 하나로 묶어서 수광량(빛을 받는 량)을 늘리는 거다. 이러면 해상도가 줄지만, 빛의 양은 늘어난다. 하지만 또 이미지 센서 내 픽셀의 수가 많은 건(화소가 더 높아지는 것) 사실이 된다. 테트라셀(삼성), 쿼드 베이어(소니)처럼 최신 폰들은 이를 위해 애초에 4개 픽셀들을 묶어놓는다.

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 *픽셀 비닝은 필요에 따라 화질을 저하시키고, 빛이 받는 양을 늘리는 것이다. 이 때문에 어디서나 높은 화질을 보기 위해선 픽셀 비닝을 쓰지 않는 '풀 픽셀 리드아웃' 방식을 이용한 카메라를 쓰기도 한다. 이 방식을 적용한 것은 핸드폰 카메라가 아닌 그냥 카메라라고 생각하면 된다.

 

source : samsung

 

 예를 들어 4800만 화소라 해도 기본 모드는 1200만 화소인 거고, 만약 4800만 화소가 필요하면 위 사진처럼 4개씩 뭉쳐있던 픽셀을 모자이크로 다시 뒤섞는 알고리즘을 통해 구현하는 거다. *사진을 보아하니 위 예시에선 야간모드에 빛의 양이 모자라니까 픽셀 비닝을 쓰는 것 같다.

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 최근 픽셀 비닝도 한계에 다다르고 있어 미세공정을 통해 낮은 면적에서도 기존 화질을 달성하기 위한 노력을 하고 있다고 한다.