이거 몇만 화소에요? 라고 물어보는 게 무식한 질문인 이유

*2017년 현재 UHD 보급이 활성화 되면서 이 글의 기본전제가 바뀌어 버렸네요.

UHD는 약 830만 화소이기 때문에 고화소가 필요해 졌습니다.

하지만 글 자체에 나름 사진 관련 지식이 있기 때문에 비공개로 돌리지 않고 남겨놓겠습니다.

본문)

  먼저 제목 어그로는 죄송합니다. 무식이라고 하기에는 화소라는 스펙이 사람들에게 가장 직관적으로 다가오기 때문에

이런 질문을 하는 게 특별히 무식한 게 아니라 그냥 잘 모르면 일반적으로 할 수 있는 질문이죠.

그럼 시작하겠습니다.

  좋아보이는 카메라를 보면 이렇게 물어보는 사람들이 많이 있습니다. 

"이거 몇만 화소에요?"

하지만 카메라를 좀 아는 사람들은 이런 질문을 받으면 뭐라고 답해야할 지 난감해지는 게, 

갤럭시 노트4의 화소가 1600만 인데, 600만원 짜리 프로급 카메라인 니콘의 D4가 1623만 화소입니다.

그렇다면 갤노트4의 카메라와 D4는 동급이라고 할 수 있을까요?

또 이번 아이폰6플러스의 카메라가 800만화소인데 그러면 갤노트4의 절반밖에 안되는 화소이기 때문에 압도적으로 발린다고 할 수 있을까요?

정답은 아닙니다. 당연히 아니겠죠. 상식적으로 600만원짜리 최고급 카메라가 고작 폰카따위와 동급 취급 받을 순 없지 않겠습니까?

그러면 이론적으로 왜 그런지 설명해 드리겠습니다.

쓰다보니 길어져서 다 귀찮으신 분들을 위해 맨 마지막에 결론을 적어놨는데, 그것만 봐도 무방합니다.

1. 화소란 무엇인가?

  먼저 카메라의 촬영 매커니즘을 이해한다면 더 쉽게 받아들일 수 있을 것 같습니다.

  렌즈를 통해 들어온 빛을 기록하는 게 필름이고 그 필름을 센서라고 불리는 반도체로 디지털화 시킨 게 디지털 카메라입니다.

  즉 렌즈가 빛을 담아 센서로 뿌립니다. 이 때 렌즈의 성능에 따라 센서로 뿌리는 원판의 차이가 엄청납니다.

  그러면 센서를 구성하는 수백, 수천만개의 화소는 각각의 위치에 뿌려진 빛을 보고 색을 판단합니다.

  그렇다면 화소가 많고 적음은 무슨 차이를 만들어 낼까요?

  

  이해를 위해 정말 극단적인 예시를 삽입했습니다.

  좌측은 저화소, 우측은 고화소. 

  좌측의 경우 화소 하나하나가 보일 정도로 저화소라 선을 이루는 네모상자들이 적나라하게 드러나 딱 봐도 별로죠.

  반면 우측은 뭐 설명하지 않아도 다들 아시겠죠?

  이렇듯 화소가 높으면 높을수록 깨끗한 사진이 만들어집니다.

  하지만 의문이 생깁니다. 화소가 높으면 화질이 좋다?

  답은 무엇일까요?

  (여기서 화질은 색 분리의 뚜렷함, 소위 말하는 해상력으로 정의하겠습니다.

  해상력이 높아야 좋은 사진이냐라는 의문을 갖는 사람들이 많지만 대체적으로 좋은 사진들은 해상력이 괜찮습니다.)

  정답은 그렇지 않다. 입니다.

  화질은 빛이 렌즈를 통과할 때 결정되어 집니다.

  그리고 센서는 그 빛을 최대한 손실없이 받아들여 저장하는 것이고요.

  화소가 높다면? 저장할 때, 더욱 촘촘히 분해해서 저장할 수 있습니다.

  즉 카메라가 아무리 좋다고 해도 화질을 상승시킬 수는 없습니다.

  얼마나 렌즈의 성능을 극대화 시키는가만 있을 뿐입니다.

  혹은 렌즈가 보내준 빛을 얼마나 훼손시키지 않고 저장할 수 있느냐. 입니다.

  화소도 그 일부일 뿐입니다.

  그렇다고 해서 화소가 별다른 역할을 하지 않는 건 아닙니다.

  위의 예처럼 화소가 낮다면 렌즈가 아무리 좋아봤자 아무 소용 없습니다.

  반대로 화소가 아무리 높아봤자 렌즈가 구리면 역시 아무 소용 없습니다.

  다시 한번 말씀드리지만 화소는 얼마나 미세하게 분해해서 '저장' 할 수 있느냐를 결정합니다.

 (여기서 잠깐!

  그럼 이거 몇만 화소에요? 라고 물어보는 게 무식한 질문이 아니잖아요! 라고 생각하실 수 있겠지만

  지금 시대는 폰카가 1600만 화소나 하는 시대입니다.

  위의 예는 많아봤자 10만화소나 될까 싶네요. 화소가 늘어나면서 발생된 문제라고 볼 수 있지요. 자세한 내용은 밑에서 다시 설명하겠습니다.)

  물론 그렇다고 해서 카메라가 하는 게 아예 없는 건 아닙니다.

  메이커 별로 고유의 색감이 있기도 하고 (포토샵으로 따라하기 가능)

  자동초점을 잡는 능력이 뛰어나 순간순간을 놓치지 않고 남길 수 있게 하거나

  센서의 성능에 따라 렌즈로 부터 받은 빛을 표현할 때,

  렌즈를 통해 들어온 빛을 받아 색을 캐치하는 능력 - 심한건 아무리봐도 빨간색인데 주황색으로 나타내는 센서도 있습니다.

  다이나믹 레인지 (빛을 캐치할 수 있는 범위-이건 나중에 따로 이해하기 쉽게 설명해드리겠습니다.)

  계조 - 색의 부드러운 정도 : 이것 역시 추가설명이 필요합니다.

  감도 (어두운 곳에서 사진이 잘 나오는 정도)

  을 포함하여 사진을 찍기 위해서 필요한 편의기능이 초보자분들의 상상이상으로 많이 있습니다.

  대략적인 설명은 끝났는데 좀 더 자세히 알고 싶지 않으신가요?

  읽기 귀찮으신 분들은 바로 2번으로 넘어가셔도 무방합니다.

  아, 앞에서 설명을 안 하고 넘어갔는데 센서가 어떻게 필름을 대체했는지에 대해 먼저 알아보겠습니다.

  이게 카메라의 기초지식이라 한 번 알아두면 다방면의 지식을 이해하는데 아주 큰 도움이 됩니다.

  먼저 가장 기초적인 색이론부터 시작하겠습니다. 사진이란 건 결국 색을 표현하는 것이니까요. 

  색이 어떻게 표현되는지 알아야 그걸 디지털에 써먹든지 하겠죠?

 

자, 다들 초중고딩때 미술시간에 배웠을 겁니다. 

  색의 삼원색, 빛의 삼원색

전자는 빨, 노, 파 인데 이건 유딩용 지식이고 엄밀히 따지면 

빨 - 마젠타(magenta), 

노 - 노랑(yellow), 

파 - 사이언(cyan) 으로 대체되어야 합니다.

이 세개의 색을 합치면 검정색(black)이 되고 CYMK라고들 말하는 그것입니다.

보통 인쇄기, 사진인화기 등 출판 쪽에서 사용하는 체계입니다.

후자는 빨, 초, 파 인데 이건 그대로 RED, GREEN, BLUE으로 가고 많이들 들어보셨을 겁니다. RGB 입니다. 

이 세개의 색을 합치면 흰색이 됩니다.

주로 모니터, 디지털카메라 등 전자기기에서 이 체계를 사용합니다.

그리고 이게 핵심인데 색의 삼원색이든, 빛의 삼원색이든 

이 세가지 색을 이래저래 혼합 시키면 세상에 존재하는 모든 색을 표현할 수 있습니다.

물감의 경우 빨간색을 많이 넣고 파랑색을 조금 넣고, 초록색을 안 넣고 하는 식으로 삘가는 대로 색조절을 하겠죠.

하지만 디지털의 대표주자인 컴퓨터는 많이, 조금 이런 애매한 걸 싫어합니다. 딱 숫자로 떨어져야 합니다.

그래서 개발자들은 0만큼 빨간색, 5만큼 빨간색, 255만큼의 빨간색. 이런식으로 딱 떨어지게 만들었습니다.

그리고 나서 40만큼 빨간색 + 200만큼 초록색 + 120만큼의 파랑색을 합쳐 하나의 색을 만드는 것이죠.

카메라의 센서는 입력된 빛을 전기신호로 변환해 기록하고, 다른 처리과정을 통해 또 RGB 체계로 변환시키는데

  현재 RGB에서는 0-255의 RED + 0-255의 GREEN + 0-255의 BLUE, 다 곱하면 약 1600만 가지의 색을 디지털로 표현 가능합니다.

혹자는 말합니다. 이 256단계의 각 RGB가 65535로 발전되는 날이 온다면, 그래서 약 281조 가지의 색을 표현할 수 있게 된다면 혁명이 일어날 거라고.

(참고로 컴퓨터이기 때문에 256 다음에 65535가 됩니다. 8비트 = 2의 8승 = 256, 16비트 = 2의 16승 = 65535)

  디지털 카메라 센서의 포토다이오드라고 불리는 놈은 렌즈를 통해 빛을 받으면 이걸 전기에너지로 변환시키는 역할을 하고, 이 전기에너지는 디지털 숫자로 변환되어집니다. 카메라의 센서에서는 보통 하나의 포토다이오드가 하나의 화소를 구성합니다.  

렌즈를 통해 들어온 빛이 포토다이오드를 적시면 카메라는 여러 과정을 거친 후 판단합니다. 음 이 빛은 (240, 230, 30)의 RGB로 나타낼 수 있겠군.

그리고 수백만개의 포토다이오드가 (화소수만큼) 각각의 빛을 받아들여 사진을 그리게 됩니다.

 

하지만 기술적으로 하나의 포트다이오드가 RGB를 동시에 판단하는 건 쉽지 않은 일입니다. 

그래서 보통 R만 판단하는 놈, G만 판단하는 놈 2개, B만 판단하는 놈,

총 4개의 포토다이오드가 한 세트가 되어 대체하게 되었습니다.

  

즉 이런 구조로 화소가 배치되었고, 각 화소들은, 예를 들어 R만 있는 화소라면 주변의 다른 G, B 에서 값을 유추해 RGB 값을 완성시킵니다.

또는 4개의 화소를 하나로 묶는 방법도 있습니다.

(왜 4개냐 하면 4개가 합쳐야 정사각형이 되어 깔끔하게 떨어지기 때문이고, G가 2개인 이유는 가시광선의 색 영역에서 G가 가장 넓게 분포되어 있기 때문입니다. 아무튼 종류별 화소 4개가 모여야 하나의 화소 구실을 하니 화소가 뻥튀기 된 거라 볼 수 있고, 더 발전된 방식의 기술이 필요하다는 목소리도 있습니다. 후지필름으로 유명했던 카메라메이커 후지는 벌집형 구조의 센서를 채택했는데 마이너 메이커라 그런지 좀 지지부진합니다.)

  

(참고로 시그마의 포베온 센서는 RGB 판단을 한 놈이 동시에 해서 (정확히는 한 곳에 3개를 겹쳐서) 화질이 좋습니다. 물론 덕분에 처리속도, 노이즈 등 각종문제가 발생해 주류에서는 밀려났고요.

또 TV방송국이나 영화제작에 사용되는 카메라는 동시에 판단하는 3CCD를 쭉 사용해왔습니다. 얘들은 센서를 작게해서 아웃포커싱이 안되게 해야 뒷배경이나 많은 사람들을 보여줄 수 있는데 또 화질은 좋아야하니 이런 선택을 했겠죠? 사실 화질은 렌즈빨이 크긴 하지만요. 물론 아웃포커싱을 통한 뽀샤시 효과를 내기도 합니다. 이럴 땐 카메라를 교체하겠죠. 어차피 얘들은 남는 게 돈이니) 

  이제 사전 지식은 어느 정도 마쳤습니다. 본격적으로 시작해 보겠습니다.

2. 화소가 높으면 화질이 좋다?

-과거 디지털 카메라가 막 나왔을 시점에는 맞는 말이었습니다. 당시에는 100만, 200만화소 이런 단위였는데 

화소가 올라갈수록 화질이 좋아보였습니다.

  하지만 기술이 발전해 400만 800만 1200만 이런식으로 배수단위로 올라가다보니 문제가 하나 생겼습니다.

바로 인쇄기, 모니터 등 사진을 출력하는 장치입니다.

 

  다들 지금 우리가 쓰고 있는 모니터의 화소가 몇만 화소인지 알고 계신가요? 아니 모니터에도 화소가 있었어? 라는 말이 나오겠죠.

해상도 설정할 때 1920 * 1080 이런 식으로 나오는 게 있잖습니까. 그게 모니터의 화소입니다. 저거 곱해보면 207만이 나옵니다.

즉 24인치 안에 RGB로 색을 만들어낸 점(dot) 207만개를 찍을 수 있다는 표시죠. 

TV의 경우도 마찬가지입니다. 보통 1920 * 1080 규격이죠? 50인치 TV면 50인치 안에 도트 207만개를 찍을 수 있다는 소리입니다. 

그리고 1920 * 1080 모니터는 즉 현재 우리가 가장 많이 사용하고 있는 규격입니다.

  자 이제 문제입니다.

Q. 1600만 화소 짜리 사진을 200만 화소인 모니터에 표시를 한다면 어떻게 처리를 할까요?

A. 답은 컴퓨터가 (정확히는 acdsee, 알씨, 꿀뷰 같은 뷰어프로그램이) 한 눈에 모니터로 볼 수 있도록 다운 사이징을 해서 화면에 띄우게 됩니다.

이 뷰어 프로그램도 알씨같은 건 개판으로 리사이즈 하고 시키지도 않았는데 쓸데없는 보정해서 보여준다고 악평이 자자하더군요. 아, 요즘은 안 써봐서 모르겠지만 예전에는 그랬습니다. 본격적으로 사진을 하겠다 하시는 분은 이런 프로그램도 제대로 된 걸 쓰는 게 좋습니다.

Q. 다운 사이징을 하더라도 화소가 높을 수록 화질이 좋지 않겠습니까?

A. 그렇게 생각하기 쉽지만 그건 소프트웨어 기술자들을 무시하는 처사입니다. 차이 없다가 중론입니다. 결국은 렌즈빨입니다.

사실 이 질문이 전체 글의 핵심이라고 볼 수 있겠네요.

Q. 아까 RGGB 어쩌구 하면서 화소 뻥튀기가 어쩌구 하던데 그건 어떻게 됩니까?

A. 네. 하나의 RGB를 4개의 화소가 모여서 대체하니 4배 뻥튀기이라고 볼 수 있고, 800만 화소로 찍으면, 200만 화소인 모니터에 화질 저하 없이 표시가 가능하다는 짱개식 계산이 성립하고, 

약간의 여유 감안해서 1200만 정도면 충분하다고들 합니다. 그래서 D4가 나오기 전 전문가들이 사용하던 카메라인 D3의 화소수가 1200만 화소였죠.

아이폰의 800만 화소는 딱 이 기준에 맞춘 규격이 되겠네요. 

사실 뻥튀기라고 설명을 하긴 했지만 화소의 성능이 1/4은 아닐 겁니다. 나름 보완했겠죠. 

Q. 저는 사진을 인화할 건데 그럴 경우 화소가 높을수록 좋은 게 아닌가요?

A. 대형인화의 경우 화소가 많을 수록 좋은 게 맞습니다. 하지만 보통 인화하는 4 * 6 사이즈 (단위 : 인치) 의 경우, 300 dpi 로 인쇄시

   400 * 300

X 600 * 300

= 216만, 즉 800만 이상은 별 의미 없습니다. 게다가 300 dpi의 경우 최상의 화질이라고 보면 되고 72 dpi만 되어도 봐줄 만한 사진이 나옵니다.

인화업체에서는 150 dpi 정도를 보통으로 하는 것 같더군요. 

아이폰6이 800만 화소에 툭튀렌즈를 사용한 이유 이해되시겠죠? 오히려 그 쪼맨한 센서에 1600만 화소를 구겨넣은 갤노트 센서의 성능에 대한 의구심이 드는 게 보통일 것입니다. 아무래도 같은 크기의 센서인데 화소수가 2배차이면 그만큼 포토다이오드의 크기는 작아질 것이고 그게 작아질수록 그 성능이 좋기란 힘드니까요. 물론 기술력이 있다면 상관없지만요. 뭐, 잘 처리했을 거라 생각하고 결국은 렌즈가 승부를 가를 것 같습니다.

Q. 엥? dpi는 또 뭡니까?

A. 도트 퍼 인치의 약자로 1인치에 도트 몇개가 찍히냐 입니다. 인간의 눈으로는 300 dpi 이상은 구분하기 힘들다가 중론입니다

그래서 과거 아이폰이 레티나 디스플레이 어쩌구 하던 게 326 ppi 였죠. 아이패드 에어는 264 ppi 입니다.

  ppi는 픽셀 퍼 인치로 인쇄의 경우 점을 찍어 형태를 만들기 때문에 dot (점) -> dpi라고 한 거고 액정의 경우 점 대신 pixel (화소)을 사용하기 때문에 ppi라고 합니다. 사실상 별 차이 없습니다.

Q. 그렇다면 화소가 높을 경우 장점에 대해 알려주십시오.

A. 먼저 접사의 경우 고화소일수록 좋습니다. 가령 곤충의 눈을 촬영한다고 할 때, 곤충의 눈 자체가 수백, 수천만의 알갱이?로 구성되어 있는데

화소가 적다면 세밀하게 구분을 하지 못하고 2개의 알갱이를 하나로 만들어버린다든지 하겠죠. 

  

  또 사진을 잘라서 쓸 경우에도 고화소가 유리합니다. 저 멀리 있는 사람을 찍고 싶은데 마운트된 렌즈가 망원렌즈가 아니라면 그 사람은 엄청 작게 나올 겁니다. 그럴 경우 그 사람 부분만 잘라서 확대를 하게 되는데, 카메라의 총 화소수가 3600만 화소일지라도 자른 부분이 사진의 20%를 차지할 경우 720만 화소입니다. 겨우겨우 최소 기준에 맞출 수 있겠죠? 하지만 1200만 화소짜리 카메라로 찍어서 자를 경우, 240만 화소이고 이 경우 화소가 부족해 제대로된 화질을 보여주기 힘들 수 있습니다.

  아, 물론 그 전에 렌즈가 구리다면 사진을 잘라서 쓴다는 생각은 안하는 게 좋긴 합니다. 

  그리고 대형인화. 이건 화소가 정말 중요합니다. 물론 포토샵에서 업사이징의 기술을 활용할 수 있겠지만, 아무래도 처음부터 고화소로 찍은 사진엔 미치지 못합니다. 아이돌 팬들이 수백만원짜리 카메라에 수백만원짜리 렌즈인 대포를 들고 다니면서 찍고 다니는 게 돈지랄은 아니란 소리입니다. 그 사람들은 자신이 직접 찍은 화질 좋은 사진을 대형인화 해놓고 바라보며 행복감을 느끼겠죠. 또 샤이니였나 아프리카 해외촬영 따라다니면서 동물들 찍은 사진을 봤는데, 저 사람들은 좀 재밌게 사는구나. 싶은 생각이 들더군요.   

결론

화소가 높아져봤자 모니터는 200만 화소이고, 인쇄기술도 300 dpi 에서 별 발전이 없으니 대형인화나 크롭할 거 아니면 고화소는 별 의미 없음.

카메라에 투자할 돈을 렌즈에 투자하세요. 카메라는 소모품이라고 보시면 됩니다.

사진은 렌즈빨.