Video HDR

[CamCyclopedia]

👨‍🎓박민영

목차 

    1. HDR 이란
    2. Galaxy HDR

HDR이란?

우리는 사진이나 동영상을 촬영할 때 노출을 조절하는 AE(Auto Exposure) 동작을 통해 적절한 밝기의 영상을 얻게 됩니다.

그러나 역광 상황 이나,  실내에서 창 밖을 바라보며 촬영하는 경우 밝은 장면과 어두운 장면이 공존하여 장면에 따라 밝게 혹은 어둡게 보여주게 됩니다.

HDR(High Dynamic Range)은 밝은 영역과 어두운 영역을 최대한 넓게 표현하는 기술로 3~4배 정도 더 밝고 잘 보이도록 눈이 인식하는 수준과 비슷해지는 것을 목표로 개선을 하고 있습니다.

Galaxy HDR

S23에 적용된 Galaxy HDR 기술에 대해 소개해 드리겠습니다.

첫 번째는, MF-HDR(Multi-Frame HDR) 합성 방식입니다.

노출을 조절해서 밝기가 다른 사진을 연속 촬영한 다음, 밝은 사진에서 밝은 부분의 영상 정보를 가져오고 어두운 사진에서 어두운 부분의 영상 정보를 가져와 이를 한 장의 사진으로 합성해 주는 기술입니다.

밝은 피사체와 어두운 피사체 정보를 선택적으로 합성하여 이미지를 만들기 때문에 최적 밝기의 영상이 만들어집니다.

하지만, MF-HDR은 다수의 연속된 장면을 촬영하기 때문에, 장면 간 시차가 발생하게 됩니다. 즉, 움직이는 피사체에서 motion vector 및 이미지가 겹쳐 보이는 ghost 현상이 발생을 하기 쉬워서, 피사체의 움직임이 적은 사진 모드에서 사용하는 것이 좋습니다.

반면 동영상 모드에서는 이미지센서 iDCG(Intrascene Dual Coversion Gain) 기술로, 한 번의 노출로 밝은 장면과 어두운 장면을 동시에 촬영하여 합성하는 SF-HDR(Single-Frame HDR)이라는 기술을 적용하였습니다.

이미지센서 iDCG 기술은, 이미지센서의 포토다이오드에 빛이 입사하게 되면 밝기에 따라 전기적 신호인 전자(Eelectron)를 발생시키고  이를 이미지 센서 내부 회로(ADC: Analog Digital Converter and Logic circuit)를 사용하여 전압의 형태로 변환을 하는 과정을 거치게 됩니다.

 빛을 전기적인 신호로 변환 과정에서 전자를 FD(Floating Diffusion)라는 컵에 담아서 전자의 양을 계측하게 되는데  이 컵의 용량에 따라 특정한 비율이 결정되고 전압 신호로 바뀝니다.

기존의 센서들은 컵의 용량이 하나로 정해져 있어 밝고 어두운 조도 변경이 많은 환경에서는 최적의 사진을 만들어 내기 어려웠습니다.

어두운 환경에서 컵의 용량이 크다면 작은 빛 정보를 충분한 전압으로 바꿀 수 없기 때문에 어두운 부분을 생생하고 깨끗하게 표현하기 어렵고, 밝은 환경에서 컵의 용량이 작다면 넘치는 빛의 정보를 모두 받아들일 수 없어 지나치게 밝은 부분을 잘 표현하기 어렵습니다.

iDCG 기술은 기존에 1개였던 컵을 용량이 다른 2개의 컵으로 만들어 어두운 환경에서는 작은 컵을 선택하고 밝은 환경에서는 큰 컵을 선택하여2번 계측을 하여 실시간으로 합성 후, HDR 성능을 높인 이미지 1장을 ISP로 전달하게 됩니다.

  이렇게 1번의 노출을 사용하는 SF-HDR의 경우 2번 노출하는 방식인 MF-HDR 대비하여 피사체의 움직임에 강점을 가지기 때문에 동영상에 유리한 방식입니다.

카메라 이미지센서와 ISP 의 기술력으로 HDR 성능을  인간의 눈과 근접한 수준으로 근접해 가기 위해 지금도 끊임없이 준비하고 있습니다.

다음 갤럭시 카메라도 기대해주세요.