‘사람의 눈처럼’ 위상차 검출 자동초점

‘듀얼 픽셀 프로’ 기술을 이해하기 위해서는 위상차 검출 자동초점 방식(Phase Detection Auto Focus, PDAF)을 먼저 살펴봐야 한다. 사람은 양쪽 눈에 맺히는 상을 무의식적으로 맞추는 과정을 통해 초점을 잡는데, 위상차 검출 방식은 이 원리를 차용했다. 좌우 지점에서 위상을 측정하고 그 차이를 계산해 초점을 맞추는 것.

과거 이미지센서는 센서 곳곳에 위치한 자동 초점용 픽셀을 활용해 PDAF를 구현했다. 전체 픽셀 중 일부는 왼쪽 또는 오른쪽 절반이 가려진 채 나머지 한쪽으로만 빛을 받아들이고, 이들의 정보를 활용하여 좌우 위상차를 검출한다. 자동초점을 위한 픽셀들이 많아지면 초점은 빨리 잡히지만, 그만큼 색 정보는 받아들일 수 없어 화질이 저하될 수 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 탄생한 것이 ‘듀얼 픽셀’ 기술이다.

모든 픽셀로 초점을 맞춘다, ‘듀얼 픽셀’의 탄생

듀얼 픽셀 기술은 센서의 모든 픽셀들이 색 정보를 받아들이면서 위상차도 측정하도록 한다. 때문에 화질 저하 없이 자동 초점 속도와 정확도가 압도적으로 높아진다. 듀얼 픽셀을 채용한 이미지 센서의 각 픽셀들은 좌우 두 개의 포토 다이오드를 갖는데, 두 다이오드가 각각 왼쪽과 오른쪽의 위상을 측정하면 센서는 이를 통해 PDAF를 구현하는 방식. 센서에 있는 수백만 개의 픽셀들이 위상차를 측정할 수 있어 빠르고 정확한 자동초점이 가능해진다.

또 한 번 진화한 ‘듀얼 픽셀 프로’, 좌우에서 상하까지

‘듀얼 픽셀 프로’는 여기서 한 단계 더 발전한 기술이다. 듀얼 픽셀이 적용된 RGB 픽셀들 중 녹색 픽셀에 기울어진 각도의 구조를 추가했다. 사선으로 나누어진 녹색 픽셀들은 기존처럼 좌우는 물론, 위아래의 위상차도 측정할 수 있다.

듀얼 픽셀 프로는 어두운 환경이나 움직이는 피사체 촬영 시에도 빠르고 정확한 자동초점 성능을 제공한다. 특히 수평선이나 가로 줄무늬와 유사한 패턴은 좌우 위상차만으로는 초점을 잡기 어려운데, 위아래의 위상차를 동시에 측정함으로써 초점을 맞추는 데 필요한 시간을 크게 줄일 수 있다.

모든 순간은 인식한 직후 과거가 된다. ‘듀얼 픽셀 프로’ 기술이 더해진 아이소셀 이미지 센서를 활용하면 소중한 순간들을 놓치지 않고 기록할 수 있을 것이다.

‘아이소셀 GN2’는 업계 최초로 픽셀을 대각선으로 분할하는 ‘듀얼 픽셀 프로’ 기술을 적용했다.

기존에는 픽셀을 좌우 양쪽으로 나누어 피사체의 초점을 맞추었는데, ‘아이소셀 GN2’는 한 단계 더 나아가 픽셀 중 일부를 대각선으로 분할해 상/하 위상차 정보까지 활용하는 고난이도 기술을 적용해 가로무늬가 많은 피사체 또는 배경에도 한층 강화된 자동 초점 기능을 제공한다.

‘아이소셀 GN2’는 1.4㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)의 픽셀을 5천만개 집적한 ‘1/1.12 인치’ 크기의 모바일향 이미지 센서로, 기존 GN1 대비 픽셀 크기가 0.2㎛ 커짐에 따라 빛을 받아들이는 면적이 약 36% 증가해 더욱 밝고 선명한 이미지를 촬영할 수 있다.

또한, ‘아이소셀 GN2’는 사용자 환경에 따라 다양한 화소 모드를 지원한다.

4개의 픽셀을 하나로 묶는 테트라픽셀 기술을 활용할 경우 저조도 환경에서 1200만 화소의 밝고 선명한 사진 촬영이 가능하며, 컬러 픽셀을 재정렬하는 지능형 리모자이크 알고리즘과 해상도를 향상시키는 업스케일링 기술을 적용하여 최대 1억 화소의 정교하면서도 초고해상도의 이미지를 연출할 수 있다.

특히, ‘아이소셀 GN2’는 센서를 통해 받아들인 이미지 정보를 즉각 AP로 전달하여 처리하는 ‘스태거드 HDR’ 기술을 적용했다. 이 기술은 센서 자체에서 이미지를 처리하여 AP로 전달하는 기존의 ‘실시간 HDR’ 대비 동작 전력을 약 24% 줄일 수 있어 제품 사용에 필요한 에너지를 최소화했다.

그 밖에도, 고화질의 역동적인 FHD 영상을 초당 480프레임 또는 4K 120프레임으로 담을 수 있는 슈퍼 슬로우 모션 기능과, ‘스마트 ISO 프로’ 등 최신 카메라 기술을 탑재해 언제 어디서나 고품질의 이미지를 촬영할 수 있게 했다.

삼성전자 시스템LSI사업부 센서사업팀 장덕현 부사장은 “‘아이소셀 GN2’는 아주 정밀한 사진은 물론, 밝고 선명한 사진을 모두 찍을 수 있고 자동초점 기능까지 강화한 신제품”이라며, “점점 다양해져 가는 모바일 사용자들의 개성있는 요구를 만족시킬 수 있는 혁신적 기술을 모두 담았다”고 말했다.