스마트폰 카메라 작동 원리를 이해하면 최고의 사진 촬영 가능!

스마트폰은 우리가 가지고 다니는 최고의 카메라가 되기 위해 먼 길을 왔습니다. 메가픽셀, 다중 렌즈, 광학 줌, 손떨림 보정 및 기타 다양한 업그레이드를 통한 긴 여정을 통해 오늘날의 핸드셋이 탄생했지만 오늘날에는 멋진 사진을 캡처하는 많은 작업이 소프트웨어 측면에서 이루어지고 있습니다.

휴대폰 카메라는 조명, 색상, 강도, 초점 등에 대한 데이터를 포함하여 수많은 추가 정보가 첨부된 사진을 찍을 수 있습니다. 그런 다음 이러한 추가 데이터 비트를 사용하여 사진을 찍은 후 사진을 변형할 수 있습니다.

 

한 순간에 여러 장의 사진을 찍는 것도 컴퓨터를 사용하는 휴대 전화 사진의 새로운 시대의 핵심 부분입니다. 사진을 비교, 분석 및 결합하여 색상을 조정하고 초점을 고정하며 이미지에 다양한 기타 스마트 트릭을 적용할 수 있기 때문입니다. 이러한 트릭과 그 아래에 있는 기계 학습 네트워크는 휴대폰 제조업체마다 다르지만 모두 사용하고 있는 몇 가지 광범위한 기술이 있습니다.

균형 잡힌 노출

HDR(High Dynamic Range)은 스마트폰 카메라는 물론 TV와 영화 스트리밍 서비스에서 한동안 우리와 함께했습니다. 아이디어는 예를 들어 밝은 창 앞에 서있는 사람의 사진을 찍을 때 볼 수 있는 실루엣 효과를 피하면서 사진의 가장 어두운 영역과 가장 밝은 영역 모두에서 세부 사항을 볼 수 있도록 하는 것입니다.

 

다중 노출로 여러 장의 사진을 촬영함으로써 스마트폰은 사진의 모든 영역에서 세부 정보를 포착하여 이미지의 다른 섹션에 다른 처리 규칙을 효과적으로 적용할 수 있습니다. 밝은 부분은 약간 조정하고 어두운 부분은 다시 조정하는 식으로 사진이 균형을 이룰 때까지 계속합니다.

 

이미지 : 구글/니콜라스 윌슨

Google에서 설명하듯이 이러한 HDR 효과는 휴대폰이 더 빨라지고 알고리즘이 더 똑똑해짐에 따라 개선되고 있습니다. 사진은 더 자연스러워지고 균형이 잡히고 있으며 이제 셔터 버튼을 누른 후에 모든 작업이 수행되는 대신 전화 화면을 통해 실시간으로 미리 볼 수 있습니다.

또한 수백만 개의 이미지 라이브러리에서 훈련된 계속 개선되는 알고리즘을 통해 사진의 다른 섹션을 다시 결합할 수 있는 방식이 개선되고 있습니다. 사용자에게는 휴대전화가 다중 노출을 함께 가져오고 개별 이미지를 분할하여 이미지의 다른 부분을 별도로 처리한다는 징후가 전혀 없어야 합니다. 즉석에서 찍은 하나의 사진처럼 보여야 합니다.

배경 흐림

세로 모드는 내장 스마트폰 기능으로 출시된 최초의 컴퓨터 사진 기법 중 하나였으며 HDR과 마찬가지로 시간이 지날수록 결과가 더욱 인상적이고 정확해집니다. 여러 렌즈 및 심도 센서(휴대폰에 있는 경우)의 정보는 신경망의 스마트 추측과 결합되어 사진의 어느 부분을 흐리게 처리해야 하는지, 어느 부분을 흐리게 처리해서는 안 되는지 파악합니다.

 

다시 말하지만, 이미지 처리 알고리즘에 어떤 개체가 다른 개체보다 카메라에 더 가깝고 어떤 픽셀에 블러링이 필요한지 알려주는 아주 약간의 차이가 있는 여러 사진을 조합하여 사용할 수 있습니다. 이러한 알고리즘은 사진이 처음부터 인물 사진에 적합한지 여부를 판단하기 위해 배포할 수도 있습니다.

 

이미지 : 사과

최근의 개선 사항은 이미지의 어떤 영역이 다른 영역보다 부분적으로 더 선명한지와 같은 믹스에 더 많은 데이터를 추가하고 있으며, 이는 물체가 카메라에서 얼마나 떨어져 있는지를 다시 나타낼 수 있습니다. 매년 진행 상황을 볼 수 있습니다. 카메라는 더 많은 세부 사항과 새로운 신호를 캡처하고 AI 처리는 완성된 이미지에 모든 것을 결합하는 데 더 능숙해집니다.

 

그러나 모든 발전이 소프트웨어 때문은 아닙니다. 최신 iPhone 12 핸드셋의 Pro 모델에 LiDAR가 도입됨에 따라 처음부터 더 깊이 있는 데이터를 캡처할 수 있으며 하드웨어 업그레이드는 소프트웨어 업그레이드와 함께 계속 진행됩니다.

저조도 촬영

우리는 최근 몇 년 동안 저조도 사진에서 눈부신 도약을 보았 으며 이는 주로 컴퓨터 사진 촬영 덕분입니다. 다시 말하지만 아이디어는 여러 설정이 있는 여러 장의 사진을 함께 결합하여 노이즈를 최소화하면서 가능한 한 많은 세부 정보를 제공한다는 것입니다. 이러한 유형의 처리는 이제 너무 좋아 밤 시간을 거의 낮처럼 보이게 할 수 있습니다.

 

여기서 타협점은 시간입니다. 저조도 사진 모드는 가능한 한 많은 빛을 포착하는 데 더 많은 시간이 필요합니다. Pixel 휴대전화 의 천체 사진 모드의 경우 캡처가 완료될 때까지 몇 분을 기다려야 할 수 있으며 사용 가능한 결과를 얻으려면 휴대전화를 완벽하게 움직이지 않게 유지해야 합니다.

 

이미지 : 구글

추가 시간과 카메라 안정성이 필요하더라도 이제 주머니에 쏙 들어가는 중급 전화기로 별이 빛나는 하늘 사진을 찍을 수 있다는 것이 믿기지 않을 정도입니다. 신경망은 신경망에 쌓여 있으며, 일부는 가장 희미한 빛의 점을 선택하는 데 전념하고 다른 일부는 어려운 샷에서 화이트 밸런스를 맞추는 방법과 같은 다른 까다로운 문제를 해결합니다.

 

이 기술도 지속적으로 발전하고 있습니다. 그 배후에 있는 신경망은 사진의 어느 부분이 어느 부분인지 인식하고, 어둠 속에서 물체에 초점을 맞추고 가능한 한 선명하게 만드는 방법을 연구하고, 어두운 하늘과 어두운 산의 차이를 식별하는 데 점점 더 능숙해지고 있습니다 . 당신은 완벽하게 밝은 푸른 하늘에 있는 별들로 갑자기 끝나지 않습니다.

기타 개선 사항

전산 사진의 이점은 여기서 그치지 않습니다. 또한 알고리즘을 통해 여러 프레임을 분석하고 푸시하여 노이즈를 줄이고 선명도를 높일 수 있으며, 이는 Apple의 Deep Fusion 기술이 다루는 영역입니다. 다중 노출을 확인한 다음 인공 지능 기술을 적용하여 때로는 개별 픽셀 수준까지 선명한 세부 정보 옵션을 선택합니다. 최종 사진은 촬영된 여러 스냅 사진 중 가장 좋은 부분을 모두 선택합니다.

 

픽셀 비닝은 최고급 스마트폰 카메라와 관련하여 언급되는 또 다른 관련 기술입니다. 기본적으로 카메라 센서의 여러 픽셀 정보를 사용하여 완성된 이미지에서 매우 정확한 하나의 마스터 픽셀을 생성합니다. 즉, 완성된 사진은 카메라의 메가픽셀 등급보다 작지만 더 선명하고 선명해야 합니다.

 

이는 수백만 개의 개별 픽셀에서 밀리초 단위로 수행되는 많은 이미지 처리이지만 최신 플래그십 스마트폰에 포함된 성능은 계속 따라갈 수 있음을 의미합니다. 동일한 원리가 광학 줌만큼 우수한 디지털 줌을 만드는 데에도 적용되고 있습니다. 지금 당장은 프리미엄 핸드셋이 이 모든 최적화를 만족스러운 속도로 수행하는 데 필요한 추가 프로세서 속도와 메모리를 가지고 있기 때문에 저가형 및 중급형 전화기와 차별화되는 데 도움이 됩니다.

 

이미지 : 사과

RAW 형식( Apple ProRAW 포함 )은 카메라로 캡처한 모든 데이터를 원하고 알고리즘보다 더 나은 작업을 수행할 수 있다고 생각하는 경우 많은 휴대폰에서 여전히 사용할 수 있습니다. 그러나 계산 사진은 이제 어느 정도 시장에 나와 있는 거의 모든 휴대전화에 스며들고 있습니다. 완성된 이미지가 실제로 본 것과 일치하지 않는 경우에도 우리 대부분은 이 개선 사항에 기뻐합니다.

 

*참조한 원본 링크: https://gizmodo.com/how-your-phone-works-behind-the-scenes-magic-to-take-th-1846338981

 

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