A7S3은 저화소의 가면을 쓴 고화소 센서이다? (2부 - 1200만같은 4800만화소?)

잠이 안오네요. 올나이트 갑니다!
이 글은 제 뇌피셜 100%입니다. 당연히 틀릴수 있구 초보의 개인적인 짐작일 뿐이니 재미로만 봐주세요.
그리고 저는 경박단소 최신테크 근본기술을 가진 소니를 애정합니다.
그래서 50gm렌즈 보유중이며, 이후 a1 아니면 a7r5를 구입 예정입니다. 하앍.. (캐논의 r5c + 오이금 선택지가 있지만 소니 a1 + 50gm이 더 경박단소에 더 좋은 센서라서 소니루트 탑니다. 미래에도 소니의 기조는 동일할테니 소니쵝오!)
이전글에 이어서..
"저화소로 인한 픽셀당 수광면적이 커짐으로써 노이즈가 적어지게 되는 원리라면 왜 저감도에서는 A7S3와 타 기종간의 노이즈 차이가 크지 않을까?"
"원리적으로 수광면적이 커져서 노이즈가 감소되는 것이라면, 저감도던 고감도던 가리지 않고 노이즈 감소의 차이가 크게 나야만 말이 되는것이 아닌가? 왜 하필 고감도에서만 노이즈 차이가 크게 나고, 저감도에서는 차이가 거의 나지 않는 것인가?"
그렇게 찜찜한 마음을 가지고 있었습니다. 그러다가 어느날 '레이저 맞아서 고장난 A7S3의 센서를 현미경으로 들여다본 사진'이라는 링크를 들어가게 되면서 그 의문점들이 어느정도 해소되었습니다.
그 링크는 일단 소니 공식 오피셜이 아닙니다. 개인이 올린 것으로써 루머일 가능성도 있고, 확인되지 않은 불명확한 내용입니다.
그 내용이 정확하지 않다면 제가 지금 말하는것도 의미가 없습니다.
그런데 만약 그 내용이 맞는거라면 제가 말하는게 의미가 그나마 있을수도 있겠네요.
그 링크 내용을 말씀드리기에 앞서서 일단 저를 포함해서 대부분의 a7s3의 유저들은 이렇게 생각할 것입니다.
"A7S3는 베이어패턴에 1200만 화소니까, 4k 기준으로 거의 1:1 픽셀 매칭일 것이다"
(문자에 색을 어떻게 넣나요? ㅠ 색상을 넣을수가 없네요 ㅠ 글자로 대채합니다 ㅎ; 그림이 개떡 같아도 찰떡 같이 이해를 부탁드립니다 ㅎ;)
┌┐ ┌┐ 빨강 / 초록
└┘ └┘
┌┐ ┌┐ 초록 / 파랑
└┘ └┘
(이정도 크기의 화소로 1200만 화소로 a7s3 센서가 이루어져 있다고 저를 포함해서 a7s3 유저분들이 생각하실겁니다)
그런데 그 링크에서는 어떤 a7s3 보유자가 실수로 레이저에 맞아서 a7s3 센서가 고장이 났다고 합니다.
그래서 현미경으로 a7s3의 센서를 보게 되었습니다. 그리고 그 현미경의 사진을 올렸습니다.
그 사진을 설명하면 이렇습니다.
ㅁㅁ ㅁㅁ 빨강 / 빨강 / 초록 / 초록
ㅁㅁ ㅁㅁ 빨강 / 빨강 / 초록 / 초록
ㅁㅁ ㅁㅁ 초록 / 초록 / 파랑 / 파랑
ㅁㅁ ㅁㅁ 초록 / 초록 / 파랑 / 파랑
요약하자면 그 링크에서는 A7S3는 실제로 1200만 화소가 아니며, 4800만 화소라고 설명을 하고 있습니다.
타 기종의 화소를 보면 a1(5천만), a7m4(3300만), r5(4500만) 입니다.
어느정도 차이는 있지만 A7S3와 거의 같은 화소수인 것입니다.
그러나 A7S3의 센서가 타 기종의 센서와는 다른것은 화소수가 같은 수준이라도 A7S3는 색상 필터인 4개를 하나로 묶어서 화소 4개가 1개처럼 작동하도록 만들었다고 합니다.
그래서 여기에서 A7S3의 대표문구인 1200만화소 = 저화소 공식이 탄생하게 되는 것이 아닐까 생각을 합니다.
그런데 이게 얼핏 생각하면
"흑묘든 백묘든 쥐만 잘잡으면 상관없는것이 아닌가? 즉 어차피 4개 화소를 같은 색상필터로 묶었으면, 그게 저화소가 되는거지?"
"그러면 화소가 4800만일뿐 어차피 1200만의 수광면적을 받는것이 아니냐?"
그러나 자세히 생각해 본다면 여기에는 함정이 존재합니다.
원리적으로 노이즈가 줄어들려면 물리적으로 수광면적이 늘어나야 합니다.
예를들면 이런 것입니다.
┌┐ / ㅁㅁ
└┘ / ㅁㅁ
좌측은 물리적으로 화소 크기를 크게 만든 진짜 1200만 저화소 픽셀입니다.
우측은 A7S3의 센서(짐작/루머)로써 4800만 고화소 픽셀입니다.
어떠신가요?
어차피 좌측이나 우측이나 크기는 동일하니 수광면적은 동일하다고 생각하시나요?
사각유리볼록렌즈가 아니라면 좌측이나 우측이나 전체 수광량은 동일할 것입니다.
그러나 같은 전체면적이라도 사각유리볼록렌즈이기때문에 좌측이 우측보다 수광량이 많습니다.
잘 보시면 센서는 갭리스 센서라고 각 화소 1개마다 사각유리볼록렌즈 1개로 이루어져 있습니다. (각 센서 유리렌즈간에 갭이 없음)
그런데 볼록렌즈로 이루어져 있어서 비네팅 효과가 렌즈처럼 발생을 합니다.
어떤 렌즈를 사용하던 크던 작던 비네팅 효과로 중앙에서 멀어질수록 빛이 감소하게 됩니다.
┌┐ / ㅁㅁ
└┘ / ㅁㅁ
큰 사각 유리 렌즈(1개) > 작은 사각 유리 렌즈(4개)
전체 수광량 오른쪽대비 상대적으로 큼 > 전체 수광량 왼쪽대비 상대적으로 작음
수광량이 높으면 노이즈가 줄어듭니다.
반대로 수광량이 낮으면 노이즈가 늘어납니다.
다시 본론으로 돌아가서 결론을 내봅시다.
A7S3는 물리적으로 1200만 화소가 아닌 4800만 화소이기 때문에 타 기종인 a1(5천만), a7m4(3300만), r5(4500만)과 거의 같은 수광량을 받는다
이말인 즉슨 같은 수광량을 받기 때문에 A7S3나 A1이나 A7M4나 R5나 같은 노이즈를 보인다.
왜냐면 수광량에 따라서 노이즈가 직접적으로 결정되기 때문입니다.
즉 요약하자면 A7S3나 A1이나 A7M4나 R5나 모두 4천만~5천만대 화소수이기 때문에 비슷한 수광량을 가지고 비슷한 노이즈를 가진다는 것입니다.
자 그러면 이제 하나 또 의문이 생기죠?
그렇다면 왜 A7S3는 고감도에서 노이즈가 압도적으로 적은것인가?
그에대한 짐작은 바로 소니의 듀얼ISO의 설정에 있습니다.
소니는 공식적으로 듀얼 iso의 존재를 오피셜로 내지는 않은것으로 알고 있습니다.
그러나 실제적으로 듀얼 iso가 존재를 함을 유추할 수가 있습니다.
a7s3는 듀얼 iso가 작동하는 시점이 slog 기준으로 12800입니다. (nopp 기준으로는 1600)
a1은 듀얼 iso가 작동하는 시점이 slog 기준으로 4000입니다.(nopp 기준으로는 500)
a7m4 등 다른 소니 기기들도 듀얼 iso가 작동하는 시점이 제각각 다릅니다.
그런데 포인트는 a7s3같이 12800으로 높은 값에서 듀얼 iso가 작동하는 것은 a7s3가 거의 유일무이합니다.
그리고 듀얼iso (듀얼네이티브iso = 듀얼게인)으로 노이즈가 없어지는 원리는 포토샵 후보정 프로그램으로 노이즈 리덕션을 먹이는 것과는 다릅니다.
포토샵같은 후보정 프로그램으로 노이즈 리덕션을 먹이면 노이즈가 감소하지만 그에 대한 반대급부로 블러같이 선예도가 감소합니다.
듀얼iso는 노이즈가 감소하지만 블러같은 현상이 없어서 선예도가 감소하지 않습니다. 대신에 입자가 굵어져서 선이 굵게 표현됩니다. (이건 제 개인적인 테스트로 인한 사견입니다.)
예를들면 과거 필름카메라 시절에 입자가 고운 필름이면 선이 얇게 표현되고, 입자가 굵은 필름이면 선일 굵게 표현되는 것과 마찬가지인 것입니다.
즉 듀얼iso는 노이즈 리덕션과 다른 것입니다.
즉 a7s3가 고감도에서 노이즈가 적은 이유는 단지 듀얼 iso값을 높은 값인 12800으로 설정해서 라고 생각합니다.
물론 a7s3가 위에서 말한 화소 4개를 하나의 색상필터로 묶어서 12800까지 듀얼iso 수치를 높인것이 아니냐? 라고 반문할수 있을 것입니다.
저의 개인적인 짐작으로는 화소 4개를 하나의 색상필터로 묶은것이 물론 노이즈를 감소시키는데 역할을 조금 할 수는 있겠으나, 그 효과는 작을거라고 짐작을 합니다.
왜냐면 노이즈와 직접적으로 연관되는것은 수광량입니다. 그리고 수광량에 직접적으로 영향이 큰 것은 화소의 물리적인 크기입니다.
위에서 말씀드렸듯이 큰 네모 하나가 작은 네모 4개보다 훨씬 수광량이 클것이라고 개인적으로 짐작을 합니다.
즉 a7s3는 의도적인 설정으로 듀얼 iso의 시작값을 12800으로 설정한 것으로 인해서 고감도 노이즈의 감소를 달성했다고 봅니다.
한가지 예로 만약에 a1도 듀얼 iso의 시작값을 12800으로 동일하게 설정한다면 a7s3와 고감도 노이즈가 큰 차이가 나지 않을것이라고 생각합니다.
그리고 물리적으로나 소프트웨어적으로나 a1의 듀얼iso의 시작값을 12800으로 설정이 가능할 것이라고 생각합니다.
다만 a1의 듀얼iso의 시작값을 4000에서 12800까지 올린다고 가정한다면 앞서 말했듯이 12800값 이상에서 고감도 노이즈가 더 줄어드는 대신에 선이 더 굵어지는 반대급부가 생기겠죠.
그래서 무작정 듀얼iso의 시작값을 높은 값으로 지정하는것이 능사는 아니라고 짐작합니다. (듀얼 iso의 시작값은 유저가 설정하지 못하고 카메라가 만들어질때 이미 결정되죠)
그리고 a7s3는 4개의 픽셀을 하나로 색상필터로 묶어서 노이즈가 소폭 감소하는 장점이 있다고 하더라도 그에 대한 반대급부로 선예도를 소폭 잃게됩니다.
왜냐면 a7s3는 베이어패턴으로써 한 화소당 하나의 색만 인지할 수가 있고, 그 주변은 보간법을 통해서 위색을 만들어 내는 방식이기 때문입니다.
그래서 4개를 하나의 색상필터로 묶는것보다, 각각의 색상필터로 지정후 오버샘플링을 하는것이(a1, a7m4 등등) 4k기준으로 위색이 만들어지지 않거나 위색의 강도가 약하게 만들어지기 때문에 더 선예도가 높아진다고 봅니다.
게다가 a7s3는 로우패스필터로 인해서 선예도가 더욱이 감소된다고 봅니다. (로우패스필터가 빛을 필터링 해서 빛이 적게 도달하게 하는건지 빛을 블러를 하는건지 정확한 원리는 모르겠지만 선예도가 감소하는 반대급부가 있다고 짐작 합니다.)
즉 위에 말씀드린것을 종합해서 말씀드리면
1. A7S3는 물리적으로 1200만 화소가 아닌 4800만 화소이기 때문에 타 기종인 a1(5천만), a7m4(3300만), r5(4500만)과 전체적으로는 같은 수광량을 받는다, a7s3가 타 기종과 저감도에서 노이즈 차이가 크지 않는것이 설명된다.
(색상필터를 4개를 한묶음으로 한것은 노이즈를 줄여줄수는 있으나 소폭이다 왜냐면 노이즈를 크게 감소시킬수 있는 방법은 오직 전체적인 수광량을 높이는 것뿐이고, 그에 대한 방법은 화소의 물리적인 크기를 키우는 것이다. 센서의 갭리스 사각볼록유리렌즈관련..)
2. a7s3가 타 기종과 고감도에서 노이즈 차이가 큰 이유는 a7s3가 저화소여서가 아닌, 듀얼iso 설정값을 12800으로 했기 때문이다. 그에 대한 반대급부는 듀얼 iso작동시점인 12800값 이상의 iso에서 선이 많이 굵어지는 것이다.
3. a7s3는 4개의 화소을 하나로 색상필터로 묶어서 노이즈가 소폭 감소하는 장점이 있다고 하더라도 그에 대한 반대급부로 선예도를 소폭 잃게된다. 게다가 로우패스필터까지 있어서 선예도가 더 감소한다. 그래서 a7s3가 a1, a7m4, r5 등 4k 30p 기준으로 타 기종보다 선예도가 낮고, 살짝 어두운 이유가 설명된다.
4. 그러나 위에 말씀드린 포인트들은 극한의 선예도를 추구하는 나같은 특이한 사람에게는 단점이 될 수 있지만, 영화나 드라마 등등을 제작하는 영상 프로분들게는 단점이 되지 않는다. 왜냐면 영화나 드라마에서 선예도를 따지는 사람은 없기 때문이고, 오히려 영화나 드라마의 목적을 위해서 선예도를 반대로 죽이는 경우가 많기도 하기 때문이다. 그리고 영화나 드라마는 선예도보다는 4k 60p 120p 같은 고 프레임을 시간제한없이 촬영하는게 100배 더 중요하기 때문이다.
5. 다시말씀드리지만 모두 제 뇌피셜 100%이며, 당연히 틀린부분 많을것이고 재미로 읽어주시고, 틀린부분은 말씀해주시어 제가 배울수 있게 해주시면 감사하겠습니다. 글 다쓰니 이제 졸리네요 취침하로 가겠습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.