좀 거창하긴 하지만 그래도 최대한 많은 정보를 담아볼수 잇도록 노력을 햇습니다.


알고 잇던부분도 잇고 새로 검색한 부분도 잇습니다. 어디서 본 내용인데? 다긁어온거 아님?


이라고 생각하실수도 잇지만 그 자료들을 보기쉽게 한곳에 뭉쳣다고 생각해주시면 감사하겟습니다.


전문가가 아니기에 부정확한 정보가 글에 쓰여졋을수 있으며


잘못된 부분이 잇다면 바로잡아 주시길 바랍니다.


시작합니다!


1. 촬상소자란?


디지털시대가 오기전 필름이 하던 역할을 대신하는 이미지 센서 입니다. 


빛을 받아들여 전기적인 신호로 바꿔주는 센서라고 볼수 잇죠.



2. 촬상소자의 종류


가장 많이 쓰이는 촬상소자의 종류로는 CCD와 CMOS가 있죠.


하지만 이외에도 포베온x3 와 후지 CCD EXR등등 여러 종류가 있습니다.


하지만 일단은 위에 언급한 4가지 촬상소자 각각에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


2-1. 포베온x3


일단 잘 알려지지 않은 촬상소자부터 소개를 해보도록 하겟습니다.


이 포베온x3(이하 포베온)는 시그마사에서 사용하고 있는 촬상소자의 일종입니다.


이는 일반적인 카메라사들(니콘, 캐논, 소니 등등)의 촬상소자가 가지고잇는 베이어 패턴(ccd와 cmos를 설명할때 다시 설명하겟습니다.)


과는 다르게 이미지센서를 3개의 층으로 나눴습니다. R G B로 말이죠.



 


여기서 왼쪽이 시그마사의 포베온 센서이고 오른쪽이 일반적인 이미지센서입니다.


이 포베온센서의 장점이라함은 RGB색정보를 완벽히 받아낼수 있으며 


로우패스필터(이것또한 CCD와 CMOS를 설명할때 저 자세히 설명하겟습니다.)를 사용하지 않아 매우 샤프한 이미지를 얻어낼 수 잇습니다.


물론 단점도 잇습니다. 이것이 주광과 같은 광량이 많은 상황에선 매우 좋겟지만 


광량이 부족한 상황에서는 맨위 블루채널이 받는 광량과 가장 아래쪽 래드채널이 받는 광량에 차이가 생기기 때문에


색균형이 무너질수가 잇습니다. 


2010년 시그마에서 sd1을 발표하면서 (아래사진)


 


매우적은 화소수와 1.7크롭에 머물러 있던 포베온 센서가 큰 발전을 이루었습니다.


sd1에 들어간 포베온 센서는 1.5크롭에 각 센서마다 4800X3200 의 픽셀을 가지고 있어


4600만 화소라고 하지만 우리가 생각하는 4600만 화소와는 조금 다르단것을 알수있습니다.


아래사진이 포베온x3센서의 모습입니다




이부분 출처 http://www.sigma-photo.co.kr/




2-2. 후지 EXR CMOS!!!


이 촬상소자는 베이어패턴의 촬상소자들과 다른 픽셀 배치법을 사용한 것입니다.


아래사진처럼 45도를 기울인것이죠




각 픽셀은 두 묶음이 한세트가 되어 움직입니다.


이런 특별한 배치법으로 인해 EXR CMOS를 쓴 후지의 카메라는 3가지의 큰 모드로 나눠지는데요


[HR - 해상력 우선] [DR - *다이내믹레인지 우선] [SN - 고감도 저노이즈] 입니다. 

(*다이나믹레인지 : 촬상소자가 빛을받아들여 표현할수 있는 가장 어두운 부분부터 가장 밝은 부분까지의 범위)


각 모드에따라서 상용되는 픽셀들이 달라집니다. 


HR모드에서는 모든 픽셀을 사용하여 해상도와 화소수가 높은 사진을 촬영하게 됩니다. 위에 사진이 바로 HR모드를 썻을때의 화소이용입니다.


DR모드에서는 아래사진 처럼 밝은부분의 픽셀로는 고감도사진, 어두운부분의 픽셀로는 저감도 사진을 찍어 합성을 해 이미지를 만듭니다.


 


HDR이 생각나네요. 이렇게 찍엇을때의 단점은 화소수가 반토막 난다는 것입니다.


SN모드는 아래사진처럼 인접한 2개의 픽셀을 1개의 픽셀로 인식시켜 더 많은 빛을 받게 하는것입니다.





이것은 이따 나올 풀프레임이 고감도 저노이즈가 가능한 이유와 매우 연관이 있습니다.


이것도 마찬가지로 화소수가 반토막 나겟죠.


이부분 출처 : http://finepix.com/exr_cmos/en/





이제 잘 알려진 CCD와 CMOS에 대해서 알아볼텐데요 그전에 위에서 설명하기로 햇던 베이어패턴과 로우패스 필터에 대해 간단히 설명을 하도록 하겟습니다.


*베이어패턴 


우리눈은 녹색에 가장 민감하게 반응을하는데 그것을 촬상소자에 적용하여 G 50% R와B는 각각 25%의 분포로 픽셀을 정렬한것이 바로


베이어 패턴입니다. 각각의 픽셀은 한가지씩의 색깔만 받아들이는데 어떻게 이미지를 만들어 낼까요? 카메라 안에 들어있는


화상처리엔진이 각 픽셀에 들어온 빛의 농도를 조절하여 보간하는 작업을 하여 최종적인 이미지를 만들어 내는 것입니다.


1. 색인식정도 



출처 : http://www.sigma-sd.com/SD1Merrill/system.html



2. 베이어패턴 예시 


출처 : http://blogfiles13.naver.net/data14/2006/3/21/76/bayer-5890-on7november.gif



3. 니콘의 이미지처리엔진 EXPEED



출처 : http://www.nikon-image.co.kr/product/product_view.jsp#


이렇게 베이어패턴을 사용하엿을때 인위적으로 색 보간을 하다보니 필요하게되는게 로우패스필터입니다. 


인위적으로 만들어질수잇는 강한 색정보를 차단할 수 있습니다. 물론 로우패스필터의 역할이 이뿐만이 아닙니다.


*로우패스필터


로우패스필터는 이미지센서 바로 앞에 붙어있습니다. 간단히 설명하자면 높은 주파수를 차단하는것입니다. 


여기서 말하는 높은 주파수란 디테일의 정도입니다.


로우패스필터를 장착함으로써 극도로 높은 부분의 디테일을 무디게 하여 무아레와 계단현상을 줄여줍니다.


무아레현상이란 피사체의 일정한 패턴이 카메라의 해상도보다 높을때 존재하지 않는 패턴이 사진에 나타나는것입니다.


계단현상은 이미지센서의 특성상 경계선이 계단 처럼 나타나는 현상입니다.


1.무아레현상 



출처 : http://postfiles9.naver.net/data43/2009/6/8/24/nhk_moare_big_1967jk.jpg?type=w2


하지만 로우패스필터를 사용할 경우 선예도가 떨어지게되는데 요즘엔 로우패스 필터를 달지않고 


나오는 카메라들이 있습니다. 최신바디 D7100과 D800E가 예이죠.


또 로우패스필터를 이용해 하는것이 있습니다. 바로 먼지제거입니다.


로우패스를 털어 센서에 붙은 먼지를 떼어 내는 역할입니다.


2. 캐논 로우패스필터 및 먼지제거부 


출처 : http://img.danawa.com/cms/img/2008/02/25/canon02.jpg




2-3. CCD (Charge-Coupled Device)


드디어 많이 쓰이는 촬상소자가 나왔습니다. 베이어 패턴을 사용합니다.


CCD는 픽셀에 빛이 닿으면 그 빛을 축적한다음 한열, 한열 데이터를 일괄전송하는 방식입니다. 


CCD가 CMOS보다 다이나믹레인지가 넓고 화질이 좋으며 노이즈가 적어 많이 사용되었었지만


CMOS보다 전기소모가 많을 뿐아니라 제조단가가 높고 CMOS가 CCD를 따라 잡아 요즘엔 잘 쓰이지 않는 추세입니다.


CCD가 빛을 축척후 열마다 전송하기 생기는 화질저하 현상이 있는데요 바로 스미어 입니다.


빛을 과하게 받아 넘쳐흘럿다고 보면 되는거죠


1. 스미어 현상



출처 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=nnwj&logNo=120153382872


2. CCD 요약


출처 : http://www.dcmcafe.co.kr/bbs/board.php?bo_table=dcm_magazine&wr_id=523





2-4. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)


CMOS또한 베이어패턴을 사용합니다. 


그런데 CMOS는 CCD와 다르게 픽셀에 빛이 들어오면 바로 전기신호로 바꾸어 전송을 하는 방식입니다


제조단가가 싸고 소비전력이 낮습니다.


1.CMOS요약 


출처 : http://www.dcmcafe.co.kr/bbs/board.php?bo_table=dcm_magazine&wr_id=523




잘 보셧나요???


원래 한번에 쓰려 했지만 두개로 나눠 쓰는게 좋겟네요 


부족한 점 있으면 지적해 주시고


2편은 풀프레임과 크롭바디 입니다.


그건 별로 길지 않을거예요~




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Posted by EM팬

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