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촬상소자(撮像素子, CCD, CMOS) 3 06-03-21 14:14   
작성자 : 관리자 TEXT SIZE : + -

촬상소자(撮像素子, CCD, CMOS) 3

1) 촬상소자(撮像素子, CCD, CMOS)와 사이즈
촬상소자의 면적이 크면 수광면적도 당연히 크게 된다. 이 때문에 많은 디지털카메라의 카탈로그 스팩 상에는 CCD, CMOS의 사이즈가 표기돼 있다. 1/2.7인치, 1/2인치 등으로 표기되어 있는 수치가 촬상소자의 사이즈이다. 촬상소자의 사이즈 표기는 두 종류가 있다. 하나는 촬상소자의 가로, 세로 사이즈 즉, 23.0㎜×15.5㎜와 같이 표기한다. 이러한 표기법은 촬상소자의 크기가 비교적 큰 렌즈교환식 카메라 즉, DSLR(Digital Single Lens Reflex) 카메라에서 많이 쓰인다. 표기단위는 밀리미터(㎜)이기 때문에 비교적 쉽게 크기를 짐작할 수 있다.

또 하나의 방법은 1/2인치처럼 수치를 하나만 표기하는 방법이다. 이러한 방법은 콤팩트형 디지털카메라에서 많이 표기하는 것으로 촬상소자의 대각선의 길이를 사이즈로 표기한 것이다. 대게 사이즈는 분수로 표기하기 때문에 혼돈하기 쉬우나 분모의 수가 작은 쪽이 큰 사이즈의 촬상소자가 된다. 즉 1/2.7인치보다 1/2.0인치가 더 큰 CCD, CMOS인 것이다. 물론 분자의 경우는 큰 쪽이 더 큰 사이즈가 된다. 즉 1/2인치 보다 3/2인치가 큰 사이즈가 된다. 대각선 사이즈에 인치를 사용하는 것은 진공관을 사용하던 시절 촬상관 사이즈의 표기 방법이다. 진공관의 직경은 1인치, 2/3인치, 1/2인치 등으로 작아졌고, 촬상소자도 이 사이즈에 맞춰 광학계 등에서 사용했기 때문에 촬상소자가 등장할 무렵 촬상관의 사이즈를 사용하게 돼 그 표기방법을 그대로 사용하게 됐다.

그러나 DSLR 카메라의 경우, 촬상관 보다 월등히 큰 사이즈의 CCD, CMOS를 사용한다. 이것은 진공관에서 사용되고 촬상관에 없는 사이즈이기 때문에 25.4㎜×15.5㎜, 24㎜×36㎜처럼 촬상소자의 가로, 세로 사이즈를 밀리미터로 표시하게 됐다. 촬상소자의 CCD, CMOS의 인치 표시는 진공관의 유리면적(두께)이 포함된 수치였기 때문에 정확한 사이즈를 수용하지 않고 1/2인치의 경우 12.7㎜가 아니고 8㎜가 통상적이다. 또한 메이커와 모델에 따라 0.5㎜ 정도의 오차를 갖고 있기 때문에 예를 들어 어떤 메이커의 1/1.8인치 CCD는 대각선 사이즈 8.98㎜, 8.933㎜, 9.04㎜ 등 세 종류가 있을 수 있다. 콤팩트 디지털카메라에 많이 사용되는 1/2.7인치를 기준으로 삼았을 때 중급기종인 1/1.8인치 CCD의 경우는 약 2배의 면적을 가지고 있다. 고급기종에 사용하는 3/2인치의 경우는 약 4배의 면적을 가지고 있으며, 보급형 DSLR 카메라에 사용되는 23.5㎜×15.5㎜의 경우는 약 17배의 면적으로 수광할 수 있는 상당한 차이를 갖고 있다. 또한 카메라폰에 사용되는 1/4, 1/5인치 사이즈 CCD의 경우 1/2인치에 비해 절반 또는 1/3정도의 작은 면적을 갖고 있다.

그러한 차이 때문에 다이내믹렌지, 중간계조, 자연적인 색상의 표시 등에 차이를 보일 수 밖에 없다. 따라서 같은 화소라도 콤팩트형 디지털카메라보다 더 큰 촬상 소자를 사용하는 중급기종이 더 좋은 화질을 만들 수 있고 DSLR 카메라와는 상당한 차이를 갖고 있다. 사진의 화질은 촬상 소자의 크기만으로 결정되어지는 것은 아니지만 상당히 중요한 요소이기 때문에 디지털 카메라를 구입할 때 반드시 CCD, CMOS의 사이즈를 체크해야 한다.

2) 같은 면적의 경우 화소수가 증가하면 수광면적은 작아진다.

화소수는 촬상소자의 사이즈와 마찬가지로 화질을 좌우하는 중요한 요소이다. 그러나 화소수는 같은 사이즈의 촬상소자라면 그 안에 얼마나 많은 크기로 수를 늘리는가에 따라 수가 결정된다. 따라서 촬상소자의 사이즈처럼 발색, 계조표현 등을 풍부하게 해주는 요소가 아니다. 같은 크기의 촬상소자의 경우 화소수가 증가하면 수광면적이 좁아지며 다이내믹렌지가 작아지는 지장이 발생된다. 특히 콤팩트 디지털카메라에 많이 사용하는 IT-CCD에 더욱 문제가 발생한다. 다이내믹렌지가 작아지면 콘트라스트가 높아지고 밝은 부분이 날아가며 플래어 현상이 쉽게 발생한다. 따라서 화소수가 많으면 많을수록 좋은 것 만은 아니다. CCD, CMOS의 사이즈와 성능 등의 밸런스가 중요하다. 그러한 단점을 보완하기 위해 후지필름의 슈퍼허니컴 CCD의 경우는 촬상소자 모양을 다각형으로 만들고 중간에 작은 CCD를 배치해 풍부한 계조와 색을 확보하는 방식을 사용한다. Canon EOS 1Ds Mark2, EOS 5D처럼 24㎜×36㎜의 큰 사이즈 CMOS를 사용하는 디지털카메라가 보급형 DSLR 카메라에 비해 화질이 우수하다. 3900만 화소 49㎜×39㎜ CCD를 사용하는 디지털 카메라백은 촬상소자의 크기가 크고 화소가 많아 전체적인 밸런스를 유지하는데 유리하기 때문에 화질이 우수하다.


글 : 황선구 / 서울예술대학 사진과 교수, 디지털이미지 컬럼니스트
diart@dreamwiz.com

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