메타버스와 스마트폰 카메라의 공통점을 알고 계신가요?
두 가지 모두 빠른 발전을 거듭하며 고성능을 자랑한다는, 다소 포괄적인 공통점을 들 수도 있겠습니다. 하지만 조금 더 자세한 영역으로 파고 들어가보면 메타버스와 스마트폰 카메라는 광학솔루션 분야를 공통분모로 갖고 있다는 사실을 알 수 있습니다. 빛의 성질과 현상을 활용하는 광학솔루션 기술은 이제 피사체를 잘 담아내는 것을 넘어 잘 인식하는 영역으로 확장되었기 때문입니다.
LG이노텍은 어떤 기술로 세계의 광학솔루션 분야를 평정하고 있을까요? 혁신을 불러온 LG이노텍의 광학솔루션 기술을 지금부터 소개합니다.
세계로 뻗어나가는 LG이노텍의 광학솔루션
LG이노텍은 2011년 글로벌 카메라 모듈 시장에서 1위를 달성한 이래로 새로운 기술을 탑재한 카메라 모듈을 선보이며 혁신적인 행보를 걷고 있습니다. 세계는 왜 LG이노텍의 카메라 모듈에 주목할까요? No.1의 자리를 굳건히 유지하는 LG이노텍의 카메라 모듈 기술을 살펴보겠습니다.
2011년에 글로벌 카메라 모듈 시장 1위를 달성한 LG이노텍은 전문가용 카메라 못지않은 성능의 카메라를 스마트폰에 탑재하겠다는 일념으로 연구에 매진했습니다. 그 결과 센서 시프트와 광학식 줌 기술을 개발하는 데 성공했죠. 스마트폰 카메라로 어떤 환경에서도 흔들림 없이, 먼 곳도 선명하게 촬영할 수 있게 된 것입니다.
미래에 출시될 스마트폰의 뒷면은 카메라로 가득할 것이라는 우스갯소리가 나올 정도로, 스마트폰에 하나씩 추가되는 카메라들은 그야말로 센세이션이었습니다. 그리고 카메라 모듈을 개발하는 LG이노텍에게는 해당 기술의 발전에 더욱 속도를 더하는 계기가 되었습니다.
카메라 모듈의 발전에 주목해야 하는 이유는 간단합니다. 카메라 성능이 스마트폰의 구매 결정에 큰 영향을 미치게 되었기 때문입니다. 미국 IT매체 안드로이드오소리티의 2021년 구독자 설문에 따르면 스마트폰을 구매할 때 카메라를 중요하게 본다는 응답자는 50%이었으며, 카메라가 가장 중요하다는 응답자는 24%였습니다. 도합 74%, 즉 열에 일곱은 카메라 성능을 보고 스마트폰을 고른다는 것입니다.
흔들림 없이 순간을 담아내다, 센서 시프트(Sensor Shift)
스마트폰 카메라의 주요 기술은 크게 이미지 센서, 구동부, 렌즈로 나누어 설명할 수 있습니다. 이미지 센서는 렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털 신호로 변환해 이미지로 보여주는 반도체예요. 구동부에는 안정적인 촬영을 가능하게 하는 장치들이 내장되어 있는데, 그 중 하나가 센서 시프트입니다.
LG이노텍은 기존에 적용되었던 렌즈 시프트 기술의 단점을 보완한 센서 시프트 기술을 카메라 모듈에 적용하고 있습니다. 센서 시프트를 통해 전문 카메라(DSLR) 못지않은 결과물을 만들어낼 수 있게 되었는데요. 어떤 점이 달라졌을까요? 렌즈 시프트와 센서 시프트를 비교 분석해보겠습니다.
1) 구동체 무게 감소로 더욱 안정적인 OIS(Optical Image Stabilizer : 손떨림 보정 기술) 구현
제어시스템인 액추에이터(Actuator)는 다양한 OIS 기술로 보정각을 넓혀 더욱 안정적인 촬영을 가능하게 했습니다. 무거운 렌즈를 움직여 손떨림을 보정하는 렌즈 시프트(Lens Shift)가 기존의 OIS 방식이었다면, LG이노텍이 준비 중인 센서 시프트 방식은 센서 자체를 움직이는 기술입니다. 렌즈 대신 센서를 움직이기에 구동체 무게가 30% 줄어들어 비디오를 안정적으로 촬영할 수 있죠.
2) 센서의 이동으로 3축(X, Y, Roll)의 흔들림 보정
센서 시프트는 X축과 Y축은 물론 센서의 움직임으로 Rotation(회전), 즉 Roll 보정까지 가능합니다. 총 3축의 흔들림 보정으로 주변부도 선명하고 또렷하게 담아낼 수 있어요. 스마트폰 사진을 찍는 사람의 손은 회전하면서도 충분히 흔들릴 수 있기 때문에 Rotation 보정 또한 중요합니다. 렌즈 시프트와 센서 시프트의 차이, 사진 한 장으로도 명확히 보이시죠?
3) 일체형 구동부로 슬림해진 디자인
더욱 슬림한 모델을 구현해낼 수 있다는 점에서도 센서 시프트는 매력적인 기술이에요. 센서와 구동부를 일체형으로 만들어 렌즈 시프트 대비 구동부 높이를 25% 단축했기 때문입니다.
DSLR을 품은 스마트폰, 광학식 줌 카메라
많은 분들이 스마트폰으로 먼 곳을 촬영할 때 줌인(Zoom-in)을 해도 피사체가 흐릿하게 보여 답답했던 경험을 겪으셨을 텐데요. 기존의 디지털 줌은 메인 카메라로 찍은 사진을 그대로 확대하는 방식이기 때문입니다. 디지털 줌은 화질이 크게 저하되고 픽셀화되는 모자이크 현상을 불러오기에 일정 배율 이상으로의 줌인은 불가능하죠.
소재ㆍ부품 분야의 강자 LG이노텍은 2021년 세계 최초로 전문 카메라 구조인 광학식 줌 카메라를 모바일에 적용했습니다. 렌즈의 그룹화를 통해 배율을 조절하는 만큼 먼 곳까지 선명한 촬영이 가능해졌죠. 광학식 줌은 디지털 줌의 한계를 어떻게 타파했을까요?
1) 망원렌즈의 적용
망원렌즈는 카메라의 광학 능력과 디지털 줌, 이미지의 해상도를 높이는 소프트웨어 알고리즘 기술이 혼합된 하이브리드 방식입니다. 광학식 줌으로 3-5배, 4-8.5배의 거리도 줌인 촬영이 가능해졌죠.
안정적인 줌인 촬영의 비밀은 빠른 줌 구동 및 오토포커싱이 가능한 자체 제작 액추에이터에 있습니다. LG이노텍의 광학식 줌은 f/2.3 ~ f/2.9 사이의 낮은 수치로, 보케*를 통한 드라마틱한 촬영 효과 또한 선사하고 있어요. 조리개는 렌즈로 들어오는 빛의 양을 조절하는 장치로, 조리개의 값에 따라 영상의 밝기가 달라집니다. 조리개값의 표기법은 ‘f/숫자’로 표기하며, 숫자가 커질수록 빛의 양이 줄어드는 것을 의미하죠.
*보케(Bokeh) : 이미지의 아웃포커스 부분에 미적인 블러 효과를 만들어내는 사진 표현 방법
어떤 줌 비율에서도 손실이나 끊김이 없는 것은 물론, 영상 시작부터 끝까지 균일한 퀄리티의 화질을 유지한다는 점도 LG이노텍 광학식 줌의 강점입니다. 줌인/아웃에도 끊김 없는 고화질 4K 영상으로 순간순간을 다이내믹하게하게 담아낼 수 있어요.
2) 고성능 설계 및 정밀 제조 공정
줌인/아웃의 원리는 물리적입니다. 그래서 줌을 사용할 때 평행하게 움직이지 않고 흔들리는 문제가 발생하기 쉽죠. LG이노텍은 이동 거리 증가에 따라 발생할 수 있는 틸트(Tilt : 기울기)를 최소화했습니다. 온도와 충격 등 다양한 시뮬레이션을 거쳤기에 열악한 상황도 이겨낼 수 있습니다. 이처럼 다양한 기능이 탑재된 렌즈는 자체 D-cut 설계 기술로 슬림한 모듈 높이 구현에도 일조한답니다.
완벽을 기하기 위해, LG이노텍에서는 오차율을 최소화할 수 있는 설계 시스템을 도입했습니다. 다양한 기능을 슬림한 렌즈 안에 완벽히 담을 수 있도록 시뮬레이션 기반 설계, 검증, 개발, 정밀 조립, 자동화 공정 전반에 신경 쓰고 있죠. 또한 교차 분석을 통해 사진 촬영 시 발생하는 고스트(Ghost)*, 플레어(Flare)* 현상의 원인을 분석하고 이를 회피할 수 있도록 설계합니다. 차량용의 경우에는 LG이노텍 고유 특허인 렌즈 히팅 구조를 적용, 어떤 환경에서도 렌즈 표면에 생긴 서리나 습기를 신속히 제거할 수 있도록 합니다.
*고스트, 플레어 : 광원(태양, 형광등 등)이 되는 빛이 과도하게 밝아 빛이 번지거나 허상이 생기는 현상
광학식 줌은 LG이노텍이 세계 최초로 개발했으며, 광학식 줌 양산 설비는 전 세계에서 LG이노텍만이 유일하게 갖추고 있습니다. 작은 부품에 탑재 가능한 모든 기술이 집약적으로 들어갈 수 있도록 많은 절차를 거쳐 모듈을 완성합니다. 현재는 8.5배까지 가능한 광학 줌 카메라를 개발하여 더욱 놀라운 혁신을 시도하고 있답니다.
메타버스 시대의 눈, 3D 센싱용 ToF 모듈
메타버스로 공간을 초월하게 된 현 시대에는 흥미로운 일들이 일어납니다. 댄스 아카데미에 직접 방문하지 않고도 3차원 인식 카메라를 통해 댄스 동작과 자세를 자세히 피드백 받을 수도 있고, 3D 센싱 카메라로 촬영되어 온 지구 반대편의 배송 물품 사진을 통해 가로 세로 및 부피를 자체적으로 인식하여 물류 창고나 배송 차량에 가상으로 물건을 배치하는 것을 가능하게 합니다.
가상이라는 것을 인지하고 있다고 해도 피사체의 모습을 실감나게 구현해낸다면 몰입도가 한층 높아지겠죠. 3D 센싱 기술에 현실감을 더하기 위해 LG이노텍은 3D 센싱용 ToF 모듈을 개발해냈습니다.
ToF는 Time of Flight의 준말로 ‘비행시간 측정’을 말합니다. 피사체를 향해 발사한 빛이 튕겨져 돌아오는 시간을 거리로 측정한다는 개념을 깨달으면 쉽게 이해가 될 것입니다. 빛이 튕겨져 돌아오는 시간으로 사물의 입체감과 공간 정보, 움직임 등의 정보 또한 파악할 수 있죠.
일반적인 카메라는 평평한 표면을 기준으로 사물과의 거리를 추정하는 방식입니다. 그래서 평평하지 않은 곳이나 어두운 곳에서는 정확한 거리 측정이 어렵습니다. 반면 ToF 모듈이 탑재된 3D 센싱은 비정형(원, 곡면 등) 사이즈와 부피 측정은 물론 주변의 밝기에도 구애 받지 않고 거리 측정이 가능해요. 상대적 값이 아닌 절대적 값을 도출할 수 있기에 더욱 정확한 3D 측정이 가능합니다. 거리 측정이 정확하다는 것은 그만큼 현실적인 입체감을 구현해낼 수 있다는 것을 의미하고요.
LG이노텍은 더욱 차별화된 3D 센싱 기술을 개발하기 위해 2019년부터 3D 센싱 전문 브랜드 ‘이노센싱(InnoXensing)’을 런칭했습니다. 혁신(Innovation)과 최고의(eXcellent)', '극적인(eXtream)', '경험(eXperience)'의 'X', 3D 센싱(Sensing)을 합성어인 이노센싱은 ‘혁신적인 3D 센싱 기술로 고객에게 최고의 극적 경험을 제공하겠다’는 LG이노텍의 단단한 포부가 담겨 있습니다.
👉 관련 콘텐츠 보기 [LG이노텍, 3D 센싱 모듈 브랜드 ‘이노센싱(InnoXensing)’ 론칭]
https://news.lginnotek.com/757
3D 센싱용 ToF 모듈이 장착된 카메라가 스마트폰이나 웨어러블 기기 등에 적용되면 생체 인증, 동작 인식, 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 기술을 구현할 수 있습니다. 글로벌 시장조사업체인 리서치앤드마켓에의 예측에 따르면 전세계 3D 센싱 시장 규모는 2020년 29억 달러에서 2025년 100억 달러로 연평균 27.9%의 꾸준한 성장을 보일 것이라고 합니다. 실생활에 접목할 수 있는 메타버스 관련 킬러앱*이 등장한다면 ToF 카메라 모듈은 더욱 폭넓게 활용되겠죠?
*킬러앱(Killer App) : 시장을 완전히 재편할 정도로 큰 인기를 누리며 투자비용의 수십 배 이상의 수익을 올리는 상품 또는 서비스
고객 경험을 혁신할 수 있는 기술들을 작은 부품에 집약하는 것에 특화된 LG이노텍은 기술의 업그레이드와 해외 시장의 판로 모색을 활발하게 진행하고 있습니다. LG이노텍은 현재의 위치에 안주하지 않고 독보적인 기술력을 확보해 고객의 더 나은 일상을 만들어 가겠습니다.
