플리커

[CamCyclopedia]

👨‍🎓신종근

목차

1. 플리커 현상 이란
2. 플리커 발생 원인
3. 플리커 보정 방법
4. 플리커 보정의 제약 사항

플리커 현상 이란

셔터 속도란 이미지 센서가 빛을 받아들이는 시간입니다.
실내 형광등 광원에서 셔터속도를 빠르게 촬영하거나, 셔터속도가 빠른 실내 밝은 환경에서 촬영 시 가로줄 형태로 밝기 변화가 있는 Band 가 보이는 현상입니다.

가정에 공급되는 전원은 교류 전원으로 시간에 따라 밝음과 어두움이 반복되는데, 1초에 60회 정도로 매우 빠르게 깜빡거림을 반복하여 사람의 눈은 밝기 변화를 인지하지 못합니다.

하지만 카메라는 인지할 수 있고 적절한 보정이 적용되지 않거나 특정 셔터속도보다 빠르게 동작할 시 가로줄 형태로 밝기 변화가 있는 Band 가 보일 수 있습니다.

플리커 현상이 발생 시의 예시입니다.

플리커 발생 원인

플리커는 교류(AC) 전원의 광원 특성과 이미지센서의 특성에 의해 발생합니다.

플리커가 발생하는 교류 전원의 광원 (형광등, AC LED)

형광등과 같이 교류 전원을 입력 전원으로 하는 광원은 전원의 주파수에 따라 밝었다 어두워졌다를 반복하며 깜박이고 있습니다. 광원의 밝기가 빠르게 깜박이므로 사람의 눈은 인지하지 못하지만 카메라는 인지할 수 있습니다.

교류 전원의 주파수는 국가별로 서로 다르며, 60hz의 경우 1/60초를 한 주기로 밝고 어두움을 반복한다는 의미입니다.

대표적으로 50hz 와 60hz의 교류 전원이 있으며, 한국 미국 같은 경우는 60hz이며, 유럽 중국 같은 경우는 50hz입니다.

CMOS 이미지센서의 특성

이미지 센서는 사람의 눈과 같은 역할이며 필름 카메라의 필름과 같은 역할을 합니다. 카메라의 렌즈를 통해 들어오는 빛을 전자 신호로 바꾸어 주며 이 전자적인 디지털 신호를 ISP(image signal processor)를 통해 최종적으로 사진 결과물이 나옵니다.

셔터는 셔터속도 시간 동안 열고 닫음을 하며 이미지 센서로 전달하는 빛의 양을 조절합니다.
셔터가 열리고 닫히는 동작 방식에 따라 Global shutter 와 Rolling shutter로 나누어집니다.
이미지 센서의 모든 라인을 읽고 ISP로 처리 신호를 보내면 Global shutter라고 하고 한 라인씩 읽은 결과를 즉각 ISP로 처리 신호를 보내면 Rolling shutter라고 합니다.

갤럭시의 카메라의 경우 CMOS 이미지 센서를 사용하며, CMOS 이미지 센서의 경우 Rolling shutter를 사용합니다.
그림과 같이 이미지의 각 Line이 빛을 받는 시간은 동일하나, 각 라인 간 빛을 받아들이는 시간차가 존재한다는 의미입니다.
이로 인해 셔터속도가 빠를 시 조명이 밝은 시점인지 어두운 시점인지에 따라 이미지센서의 각 라인이 빛을 받아들이는 양이 다르게 되며 이로 인해 어둡고 밝음이 반복되는 플리커 밴드가 발생합니다.

플리커 보정 방법

60hz 광원의 경우 1/120초 동안 꺼짐과 켜짐의 한 주기가 발생합니다.

셔터속도를 센서의 모든 라인이 같은 빛을 받도록 1/120초의 정수 배로 동작하면 모든 라인이 같은 시간 동안 빛을 받아 밝기 차이가 발생하지 않습니다.

• 60Hz 광원의 경우 (1/120초, 2/120초, 3/120초 … )
• 50Hz 광원의 경우 (1/100초, 2/100초, 3/100초 … )

갤럭시 카메라의 경우 위와 같은 방법으로 자동으로 셔터속도를 조정하여 플리커 보정을 합니다.

60hz 광원에서 셔터속도가 1/120초로 동작하여 이미지 센서의 각 라인 간 빛을 받아들이는 시간차가 존재한다 하더라도 각각의 라인이 같은 양의 빛을 받아 플리커 보정이 되는 경우의 예시입니다

플리커 보정의 제약 사항

플리커 보정 가능한 셔터속도 범위가 있습니다.

60hz의 광원의 경우 1/120초의 주기, 50hz 광원의 경우 1/100초의 주기가 있으며 모든 라인이 같은 양의 빛을 받기 위해서는 셔터속도는 광원의 주기보다 짧게 돼서는 안됩니다.

촬영 환경이 밝을 경우 적절한 밝기를 맞추기 위해 셔터속도는 빠르게 제어됩니다.

예시는 60hz 광원이며 센서 지원 최소 ISO는 50 인 경우입니다. 최소 ISO에 도달하여 셔터속도로 빛의 양과 적정 밝기가 조정되는 구간이며, 이때 조도가 높아져 셔터속도가 1/120sec 보다 빠르게 되며 플리커 보정이 되지 않는 경우입니다.