개요
카메라의 전반적인 구조에 대해서 설명하는 문서이다.
구조
1. Pine-hole Camera
2. Chromatic aberration: 빛의 파장이 다르면 굴절률이 다르기 때문에, 사진을 찍으면 굴절률의 차이로 인하여 색깔이 이상하게 보이는 현상이 발생한다.
3. Vignetting: 비네팅(vignetting)의 의미는 사진의 결과물에서 모서리, 외곽 부분이 중앙부에 비해서 어둡거나 채도가 떨어지는 것을 말한다. 비네팅은 카메라의 구조적인 한계로 가장자리에서 들어오는 빛이 가려져서 발생하게 된다.
4. Lens distortion: 렌지의 굴절에 따른 변형으로 이미지의 상이 휘어지게 되는 현상을 발한다. 갤럭시 s7에서 관련한 증상이 발생한 점이 있을 정도로 유서깊은 오류이다.
5. Dual pixel camera: 2개의 포토센서로 하나의 픽셀을 만드는 것. AF성능을 위상차 검출을 통해서 올릴수 있으며, 두개의 광학 센서를 사용하여 어두운 곳에서도 좋은 명암비를 확보하거나 Sharpness를 확보할 수 있다.
6. CMOS센서: 우리가 흔히 어떤 카메라가 500백만화소라고 하면, 이 카메라의 이미지 해상도는 최대 2,500 x 2,000 정도이고 R, G, B 색을 감지할 수 있는 화소가 500백만개 포함된 이미지 센서를 사용하는 것으로 생각한다. 그런데, 화소수가 500백만개인 것은 맞지만 각 화소는 실제로는 칼라(color)를 감지하는 화소가 아닌 단지 흑백의 밝기만을 감지하는 monochrome 화소이며 R, G, B 필터중 어느 하나와 결합된 형태이다. 인간의 시각 특성을 따라서 G가 50%, R과 B가 각각 25%가 되도록 아래 그림과 같이 교차 배치되며 이를 베이어 패턴(Bayer pattern)이라 부른다.
7. Demosaicking: 베이어 필터로 얻은 결과물은 RGB가 완벽하게 찍혀서 나오지 않기 때문에, interpolation을 해주어야 하는데, 이러한 process에 사용되는 많은 이미지 필터들이 있다. 이러한 이미지 필터를 적용시키는 과정을 말한다.
8. Anti-aliasing-filter: 디지털 필터의 결과물이 보다 sharp하도록 적용시키는 필터를 말한다.
9. AD conversion: 센서는 포톤을 연속적인 시호를 받게 되는데, 이러한 아날로그 시그널을 디지털 신호로 바꾸는 과정을 말한다. 이러한 광자에 의한 반응성을 photon-efficency라고 하며 이에 따라서 센서의 성능이 정해지게 된다.
10.ISO: ISO 100은 1x 빛에 의한 필터의 반응을 하였다는 것이다.
11. Denoising: BM3D Denoising으로 대표되는 denoising은 이미지의 노이즈를 감소시키는 과정이다. 소프트웨어 적으로 하나의 이미지에서 노이즈를 줄이는 방법도 있지만, 여러개의 이미지를 한번에 촬영하여 이를 통해 노이즈를 줄이는 방식도 있다.
12. Spectral sensitibity: 카메라 주파수 별로 다른 정도의 민감도로 반응하기 때문에 결과물이 다르게 나오게 된다. 색감이 달라진다.
13. CIE XYZ System: 인간의 눈에는 단파장(S), 중파장(M), 장파장(L)의 세 가지 빛을 받아들이는 수용기인 원추세포가 존재한다. 따라서 원칙적으로, 세 개의 변수로 인간의 색 감각을 표현할 수 있다. 삼색 자극값은 가산 혼합 모델에서 삼원색을 조합하여 원하는 색과 같은 색을 만들 수 있는 조합을 가리킨다. 삼색 자극값은 주로 CIE 1931 색 공간에서 X, Y, Z 값으로 표현된다. 색 공간은 이 세 개의 자극값과 각각의 색깔을 연관시키는 수학적 모델을 가리킨다. 여러 가지 색 공간 가운데 CIE XYZ는 인간의 색채 인지를 직접 측정하여 만들어졌기 때문에, 이러한 색 공간을 만드는 데 기본이 되는 특수한 색 공간이다.
14. Lab: Lab 색 공간은 인간 시각의 길항 이론에 의거하여, CIE XYZ 색 공간을 비선형 변환하여 만들어진 색 공간이다. 이때 L은 Luminace channel로 빛의 밝기를 나타낸다.
15. 기타 색 채널: YUV, YCbCr, RGB, sRGB... (색 영역)
16. Digital camera response curve: 서로다른 카메라는 노출에 따라서 서로 다른 반응성을 가지게 된다.
17. Auto-White-Balance: 광원의 색깔은 전체 이미지에 영향을 미치는데, 이를 자연광으로 바꾸는 기술을 말한다.
18. Gray world algrotihm: 이미지의 gray부분은 원래 하얀색이었을 것이라는 가정을 바탕으로 이미지 광원의 종류를 바꾸는 기술을 말한다.
19. Auto-exposure: 노출을 적절히 조줄하는 것. 특히 scene aware auto-exposure이라는 기술도 있는데, 하늘 처럼 필요 없는 광원의 노출을 조절하는 기술을 말한다.
20. Compression: 이미지 크기를 조절하여 적절한 크기로 만드는 과정을 말한다. JPEG이 대표적이다. 압축 과정은 YIQ모델로 변환 → Macroblock화 → 8×8블록화 → 이산 코사인 변환 → 양자화(되돌릴 수 없음) → 지그재그 스캐닝 → 엔트로피 코딩의 단계를 거친다.
