갤럭시 S20 | S20+ | S20 울트라 메인 렌즈 비교

 

 

Galaxy To Go로 몇 차례 충격을 겪은 두 기기입니다. 이번엔 디지털프라자에서 직접 비교해보았습니다.

 

갤럭시 S20+와 S20 울트라를 사용해 테스트를 했는데요. S20과 S20+의 카메라 하드웨어는 ToF 유무를 제외하면 완전히 동일하기에 묶어서 리뷰를 작성했습니다.

 

 

 

이번 테스트에서는 고화소와 기본 화소 둘 모두를 비교해야 했기에 메인 렌즈를 사용해 테스트를 진행했습니다. 64MP는 망원 렌즈로 촬영되나 1.08배 수준의 매우 작은 화각 차이이기에 메인 렌즈로 생각하고 테스트를 진행했습니다.

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S20 시리즈에는 다음과 같은 센서가 사용되었습니다.

 

S20, S20+의 고화소 센서인 64MP S5KGW2 센서는 망원 렌즈에 탑재되었으며, 화소 하나 당 크기는 0.8um입니다. 최대 9280X6944 의 사진을 촬영할 수 있습니다.

 

S20, S20+의 메인 렌즈에는 12MP S5K2LD 센서가 탑재되었습니다. 비록 타 센서보다 적은 1200만 개의 화소를 가지고 있지만 화소 하나 당 크기가 1.8um로 커지며 품질이 상당히 향상되었습니다. 최대 4032X3024 의 사진을 촬영할 수 있습니다.

 

S20 울트라에는 108MP S5KHM1 센서가 탑재되었습니다. 화소 하나 당 크기는 S5KGW2와 같은 0.8um 입니다. 최대 12000X9000 의 사진을 촬영할 수 있습니다.

 

S20, S20+와 다른 점이라면 메인 렌즈에 고화소 센서가 탑재되었으며, 12MP 사진은 108MP 센서를 이용한 픽셀 비닝 기술을 통해 촬영합니다. 화소 9개를 묶어 하나처럼 사용하는 노나셀(Nonacell) 방식입니다. 덕분에 화소 하나 당 2.4um 의 크기를 가진 센서와 비슷한 품질의 사진을 촬영할 수 있습니다.

 

(자세한 내용은 이 게시글에서 확인 가능합니다.)

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같은 기기에서도 센서에 따라 다른 AF 방식을 사용하는 경우가 있습니다. S20 시리즈도 그렇습니다.

 

먼저 64MP, 108MP 센서는 PDAF(Phase Detection Auto Focus, 위상차 검출 AF)를 이용합니다.

 

위 그림을 보시면 각각의 화소 아래에 한 쌍의 포토다이오드(Photodiode)가 집적해있다는 사실을 알 수 있습니다. 이 포토다이오드들이 PDAF에 이용됩니다.

 

 

PDAF의 기본적인 원리를 가장 간단하게 설명하자면 사람의 눈과 같다고 볼 수 있습니다. 사람의 양쪽 눈은 위치가 다르기 때문에 같은 물체를 보더라도 보이는 범위가 다릅니다. 보이는 범위를 위상이라고 하고, 범위의 차이를 위상차라고 합니다. 

 

빨간색으로 표시된 포토다이오드는 왼쪽 눈, 파란색으로 표시된 포토다이오드는 오른쪽 눈과 같은 역할을 합니다.

두 다이오드에서 인식하는 위상을 적절히 비교해 물체에 초점을 맞추는 것입니다.

 

하지만 PDAF는 정확한 위상차 인식을 위해 전체의 5% 이하의 포토다이오드만을 사용합니다.

 

 

 

12MP 센서에는 기존의 갤럭시 S7부터 탑재되었던 듀얼 픽셀 AF(Dual Pixel PDAF)가 탑재되었습니다. 이 듀얼 픽셀 AF도 PDAF와 동일한 원리로 동작합니다.

 

앞서 말씀드렸다시피 PDAF는 위상차 인식을 위해 아주 소수의 포토다이오드만을 사용할 수 있습니다. 때문에 초점을 잡는 속도가 상당히 느립니다. 반면에 듀얼 픽셀 AF는 모든 포토다이오드를 사용하는 덕분에 훨씬 빠르고 정확하게 초점을 인식할 수 있습니다. PDAF의 개선된 버전이죠.

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이젠 테스트 사진으로 비교해볼까 합니다. 

테스트는 제 스마트폰을 앞에 두고 10cm 정도 띄워 촬영했습니다. 전시된 갤럭시 S20+와 S20 울트라를 사용했습니다.

 

 

 

먼저 S20+의 12MP와 64MP입니다.

 

12MP의 경우 듀얼 픽셀 AF를 사용한 덕분에 상당히 정확히 초점을 잡는 모습을 보여줍니다. 사용자가 원하는 부분에 초점이 맞아 선명할 결과물을 얻을 수 있었습니다.

 

반면 64MP의 경우 제가 원하던 스마트폰 테두리에서 벗어나 화면에 반사된 조명에 초점이 맞았습니다. 이게 AF에서만 그런 것이라면 문제가 없습니다만 손으로 물체 부근을 터치헤 그곳으로 초점을 맞춰달라고 명령했음에도 초점을 전혀 잡지 못합니다.

 

이는 고화소 센서의 부작용으로 볼 수 있습니다. 카메라 모듈은 이전과 크기가 비슷해야 하기에 이미지센서 크기도 이전과 비슷하게 작아야합니다. 하지만 고화소를 위해선 같은 센서 크기에 몇 배나 많은 화소를 밀어넣어야 하는 것이죠. 이때 한정된 크기에 너무 많은 화소를 넣어버리면 빛을 받아들이는 면적은 확 줄어듭니다(게시글 참고).

 

이때문에 정말 소수의 포토다이오드만 활성화되어 있으며, 속도와 정확도는 바닥을 칩니다.

 

 

 

이번엔 S20 울트라의 12MP와 108MP입니다.

 

앞서 설명드렸다시피 S20 울트라에는 S20, S20+와는 다르게 노나셀 비닝을 통해 12MP 촬영을 진행합니다. 12MP나 108MP나 동일한 센서로 촬영하는 것이죠. 때문에 위 64MP와 같이 처참한 AF 성능을 둘 모두에서 확인할 수 있었습니다.

 

다행인 점은 64MP처럼 초점을 아예 못 잡지는 않았습니다. 64MP 센서는 아예 망원에 탑재되었기 때문에 근접해있는 피사체에는 초점이 맞지 않을 수 있습니다. 하지만 108MP는 메인에 탑재되었다보니 소프트웨어 수정을 통해 어떻게든 초점 거리의 한계를 이겨내려고 했던 것으로 보입니다.

 

하지만 하드웨어 자체의 특성이다보니 이도저도 아닌 애매한 결과물이 나왔습니다.

 

초점이 전혀 맞지 않다고 하기엔 어디에 초점을 잡으려고 노력했는지가 보이지만, 그렇다고 선명하다고 하기엔 상당히 흐릿한 모습입니다. 사진을 자세히 보면 그냥 흐릿한 것도 아니고 방사형마냥 회오리치듯이 흐려졌습니다. 더 이질감이 드는 것이죠.

 

 

 

두 기기에서 촬영한 세 사진을 비교해보면 이렇습니다.

 

이전 세대 기기들과 같이 초점도 잘 잡아 선명하게 촬영된 것은 12MP였습니다. 64MP와 108MP는 센서 화소가 높아 선명한 반면 초점이 맞지 않거나 흐릿한 결과물이 나와 결국엔 사용자가 원하는 결과물을 내어주지 못했습니다.

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현재 발견되고 있는 문제들은 대부분이 소프트웨어로 해결하기엔 한계가 있는 부분들이라 하드웨어 자체가 다시 듀얼 픽셀 AF를 지원하기를 기다리는 수 밖에 없습니다.

 

만일 소프트웨어로 수정이 가능하다면 빠른 시일 내에 개선된 버전이 제공되었으면 좋겠네요.