디지털 카메라에서의 셔터의 역할은 센서로 들어오는 빛을 제어하여 이미지를 촬영하는 역할을 합니다. 셔터에는 기계식 셔터와 전자식 셔터가 있는데 전자셔터 방식에는 크게 롤링셔터와 글로벌셔터의 두 가지 메커니즘이 존재합니다. 각각의 개념과 원리, 장단점 등을 알아봅니다.
롤링셔터의 개념과 원리
롤링 셔터는 이미지 센서가 한 번에 전체 이미지를 캡처하는 것이 아니라, 센서의 각 행을 순차적으로 스캔하여 이미지를 형성하는 방식입니다.
원리:
- 센서 스캔: 이미지 센서는 여러 개의 픽셀 행으로 구성되어 있습니다. 롤링 셔터는 센서의 맨 위 행부터 맨 아래 행까지 순차적으로 스캔합니다.
- 노출 시간 차이: 각 행이 스캔되는 동안 노출 시간이 다르기 때문에, 빠르게 움직이는 물체나 카메라가 흔들리는 경우 이미지 왜곡이 발생할 수 있습니다.
- 이미지 형성: 각 행의 스캔 데이터를 합쳐 최종 이미지를 형성합니다.
장점:
- 제조 단가 절감: 센서 전체를 한 번에 읽어내는 글로벌 셔터 방식에 비해 제조 단가가 저렴합니다.
- 고해상도 이미지 처리 용이: 고해상도 이미지 데이터를 순차적으로 처리하기 용이합니다.
단점:
- 이미지 왜곡: 빠르게 움직이는 물체 촬영 시 젤로 현상(wobble), 스큐 현상(skew) 등 이미지 왜곡이 발생할 수 있습니다.
- 플래시 동조 제한: 플래시 동조 속도에 제한이 있으며, 일부 카메라에서는 전자 셔터 모드에서 플래시를 사용할 수 없습니다.
롤링 셔터 현상 예시:
- 젤로 현상: 빠르게 움직이는 물체가 휘어져 보이는 현상입니다.
- 스큐 현상: 빠르게 움직이는 물체가 기울어져 보이는 현상입니다.
- 플리커 현상: 인공 조명 아래에서 촬영 시 줄무늬가 나타나는 현상입니다.
롤링 셔터 최소화 방법:
- 셔터 속도 확보: 셔터 속도를 빠르게 설정하여 움직임을 멈추는 효과를 낼 수 있습니다.
- ND 필터 사용: 밝은 환경에서 셔터 속도를 확보하기 위해 ND 필터를 사용할 수 있습니다.
- 카메라 흔들림 방지: 삼각대를 사용하거나 손떨림 방지 기능을 활용하여 카메라 흔들림을 최소화합니다.
롤링 셔터는 대부분의 스마트폰 카메라와 미러리스 카메라에 사용되는 방식입니다. 롤링 셔터의 특징을 이해하고 촬영 환경에 맞춰 적절한 설정을 활용하면 롤링 셔터 현상을 최소화하고 좋은 결과물을 얻을 수 있습니다.
글로벌셔터의 개념과 원리
글로벌 셔터(Global Shutter)는 이미지 센서의 모든 픽셀을 동시에 노출시키고 읽어내는 방식입니다.
원리:
- 동시 노출: 이미지 센서의 모든 픽셀이 동시에 빛에 노출되어 전하를 축적합니다.
- 동시 읽기: 노출이 끝나면 모든 픽셀의 전하 정보를 동시에 읽어냅니다.
- 이미지 형성: 읽어낸 전하 정보를 기반으로 최종 이미지를 형성합니다.
장점:
- 이미지 왜곡 방지: 롤링 셔터 방식과 달리, 빠르게 움직이는 물체나 카메라 흔들림에 의한 이미지 왜곡(젤로 현상, 스큐 현상)이 발생하지 않습니다.
- 플래시 동조 용이: 플래시 동조 속도 제한 없이 모든 셔터 속도에서 플래시를 사용할 수 있습니다.
단점:
- 제조 단가 상승: 각 픽셀마다 별도의 회로가 필요하여 제조 단가가 높습니다.
- 고감도 노이즈 증가: 픽셀 크기가 작아지면서 고감도 노이즈가 증가할 수 있습니다.
글로벌 셔터 활용 분야:
- 고속 촬영: 스포츠 경기, 레이싱 등 빠르게 움직이는 피사체 촬영에 유리합니다.
- 플래시 촬영: 플래시 동조 제한 없이 다양한 셔터 속도로 플래시 촬영이 가능합니다.
- 산업용 카메라: 정밀한 이미지 캡처가 필요한 산업 분야에서 활용됩니다.
글로벌 셔터 탑재 카메라:
- 소니 a9 시리즈: 세계 최초로 풀프레임 적층형 CMOS 센서에 글로벌 셔터를 탑재한 미러리스 카메라입니다.
- 페이즈원 XF IQ4: 중형 포맷 카메라 시스템으로, 글로벌 셔터 센서 옵션을 제공합니다.
- 산업용 카메라: 고속 촬영 및 정밀한 이미지 캡처가 필요한 다양한 산업 분야에서 글로벌 셔터 카메라가 사용됩니다.
글로벌 셔터는 롤링 셔터의 단점을 보완하여 이미지 왜곡 없이 빠르게 움직이는 피사체를 정확하게 포착할 수 있는 기술입니다. 하지만 높은 제조 단가와 고감도 노이즈 증가 등의 단점도 존재하므로, 촬영 목적과 환경에 따라 롤링 셔터와 글로벌 셔터 중 적합한 방식을 선택하는 것이 중요합니다.
롤링셔터 vs 글로벌셔터, 무엇을 선택할까?
| 특징 | 롤링 셔터 | 글로벌 셔터 |
|---|---|---|
| 동작 원리 | 센서의 각 행을 순차적으로 스캔하여 이미지 형성 | 센서의 모든 픽셀을 동시에 노출 및 읽기 |
| 장점 | 제조 단가 저렴 고해상도 이미지 처리 용이 | 이미지 왜곡 없음 플래시 동조 용이 |
| 단점 | 빠른 움직임 촬영 시 이미지 왜곡 발생 가능 (젤로, 스큐 현상) 플래시 동조 속도 제한 | 제조 단가 높음 고감도 노이즈 증가 가능성 |
| 활용 분야 | 일반적인 사진 및 영상 촬영 스마트폰, 미러리스 카메라 등 | 고속 촬영 (스포츠, 레이싱 등) 플래시 촬영 산업용 카메라 |
| 예시 | 대부분의 스마트폰 카메라, 미러리스 카메라 | 소니 a9 시리즈, 페이즈원 XF IQ4, 일부 산업용 카메라 |
e프론트 커튼 셔터의 개념과 원리
e-프론트 커튼 셔터(Electronic Front Curtain Shutter)는 기계식 셔터와 전자식 셔터를 결합한 방식입니다.
개념:
일반적인 DSLR 카메라의 기계식 셔터는 셔터 버튼을 누르면 선막(앞 커튼)이 열리고 후막(뒷 커튼)이 닫히면서 센서를 노출시킵니다. e-프론트 커튼 셔터는 선막의 역할을 전자적으로 수행하고, 후막은 기계식으로 작동하는 방식입니다.
원리:
- 셔터 버튼 반누름: 라이브 뷰 상태에서 셔터 버튼을 반누름하면 미러가 올라가고 센서가 노출됩니다.
- 셔터 버튼 완전 누름: 셔터 버튼을 완전히 누르면 센서가 전자적으로 닫히면서 노출이 시작됩니다.
- 노출 시간 경과: 설정된 노출 시간이 지나면 기계식 후막이 닫히면서 노출이 종료됩니다.
- 미러 복귀: 미러가 다시 내려와 라이브 뷰 상태로 돌아갑니다.
장점:
- 셔터 충격 감소: 기계식 선막의 움직임이 없으므로 셔터 충격과 소음이 감소합니다.
- 고속 연사 시 유리: 기계식 선막의 움직임이 없어 고속 연사에 유리합니다.
- 셔터 지연 시간 감소: 셔터 버튼을 누르고 실제 촬영이 시작될 때까지의 지연 시간이 줄어듭니다.
단점:
- 롤링 셔터 현상: 전자식 선막 사용으로 인해 롤링 셔터 현상이 발생할 수 있습니다.
- 플래시 제한: 일부 카메라에서는 e-프론트 커튼 셔터 사용 시 플래시 동조 속도에 제한이 있을 수 있습니다.
활용:
e-프론트 커튼 셔터는 셔터 충격에 민감한 접사 촬영이나 고속 연사가 필요한 스포츠 촬영 등에 유용하게 활용될 수 있습니다. 하지만 롤링 셔터 현상에 취약하므로 빠르게 움직이는 피사체 촬영 시에는 주의가 필요합니다.
참고:
- 소니 카메라의 경우 메뉴 설정에서 e-프론트 커튼 셔터 기능을 켜거나 끌 수 있습니다.
- e-프론트 커튼 셔터는 기계식 셔터와 전자식 셔터의 장점을 결합한 방식으로, 촬영 환경에 따라 적절하게 활용하면 더욱 만족스러운 결과물을 얻을 수 있습니다.
