ccd (촬상소자) 에 대한 이해

[동구능지기]

CCD(촬상소자)에 대한 이해

DSLR 카메라를 제대로 활용하기 위해서는 핵심 장치에 대해서도 정확하게 이해하고 있어야 한다. 여러가지 부품 중에서 가장 중요한 기능을 담당하는 장치는 CCD다. CCD(Charge Coupled Device, 촬상소자)는 DSLR 카메라를 구성하는 핵심 장치로, 빛을 전기신호로 바꾸어 디지털 형식으로 변환시키는 이미지 센서다. 필름카메라에서 필름 역할을 한다고 이해하면 된다. CCD 성능을 결정하는 요소는 화소수와 크기다. 화소수가 증가할수록 해상도가 높아지고, 크기가 클수록 명암 표현이 충실해진다.

신록이 푸르름을 더해가고 산과 들에 온갖 꽃들이 피어나는 ‘계절의 여왕’ 5월이 열렸다. 산으로 바다로 카메라를 들고 나가 추억을 담기에 5월보다 좋은 시기도 없을 듯 싶다. 이 시기에 만날 수 있는 가장 아름다운 풍경으로는 신록과 물 안개가 절묘한 조화를 이루는 호수가 첫손에 꼽힌다. 봄이 만들어낼 수 있는 가장 ‘푸른 풍경’이기 때문일 것이다. 5월이 저물기 전에 아름다운 봄 풍경을 많이 담으시길 바라며, 이번호에는 지난호에서 밝힌 대로 CCD(촬상소자)를 주제로 이야기를 해보도록 하자.
필름카메라와 달리 디지털카메라에는 필름이 들어가지 않는다. 하지만 디지털카메라에도 필름과 같은 역할을 하는 장치는 있다. 빛을 전기신호로 바꾸어 디지털 형식으로 변환하는 이미지 센서인 CCD(Charge Coupled Device, 촬상소자)가 그 장치다.
DSLR 카메라를 사람에 비유하면 CCD는 심장에 해당한다. 디지털카메라에서 그만큼 중요한 기능을 담당한다는 뜻이다.
CCD에는 미세한 화소가 세밀하게 배치돼 있으며, 화소수에 따라 사진 품질이 결정된다. 500만 화소, 1000만 화소가 뜻하는 의미는 CCD에 내장돼 있는 화소수를 말한다. 500만 화소 디지털카메라에는 CCD에 500만개의 화소가 밀집돼 있다고 이해하면 된다.
CCD에 있는 각 화소들은 렌즈를 통과해 들어온 빛을 전하(전기를 띤 입자) 형태로 바꾸는 역할을 한다. 각 화소가 받아들인 빛 양이 다르기 때문에 전하의 크기 또한 제각각이다. 각각 다른 빛 데이터를 취득한 화소의 정보를 모두 모아 하나의 피사체로 만들어내는 과정이 CCD에서 이뤄지는 것이다. 크기가 작은 조각이 여러개 모여 하나의 그림을 만들어내는 모자이크와 원리가 비슷하다고 이해하면 쉽다.
이렇게 중요한 역할을 담당하는 장치인 만큼 CCD는 디지털 카메라 가격을 결정하는 핵심 부품으로 꼽힌다. CCD는 반도체이기 때문에 화소수가 증가할수록, 가격이 급격하게 높아지는 특징이 있다.

디지털카메라가 보편화 되면서 갯바위에서도 사진을 찍는 모습을 어렵지 않게 구경할 수 있다. 디지털카메라를 제대로 활용하기 위해서는 핵심 장치에 대한 이해가 뒷받침 돼야 한다.

CCD 크기, 즉 면적은 디지털카메라 감도와 직접적인 관련이 있다. 면적이 넓을수록 받아들일 수 있는 빛 양도 증가하기 때문에, CCD 크기가 클수록 충실하게 재현된 사진을 찍을 수 있다.
현재 시판 중인 DSLR 카메라 중에는 35㎜ 필름과 크기가 같은 CCD를 장착한 제품이 몇 종 나와 있다. 하지만 가격이 매우 비싸기 때문에 대중화되려면 시간이 좀더 걸릴 것으로 판단된다.
CCD는 첨단기술이 필요한 반도체 부품이라 제조 비용을 줄이기 위해서 크기를 작게 만드는 게 일반화 돼 있다. 예를 들어 200만 화소와 35만 화소 CCD를 비교하면 화소 수는 5배 이상 차이가 난다. 하지만 CCD 크기는 1.5배 정도 밖에 차이나지 않는다. 따라서 200만 화소 CCD는 35만 화소 CCD보다 화소 밀도가 4배 이상 높다.
반도체 제조 기술의 발달로 소자를 집적 시키는 문제는 어느정도 수준에 도달해 있다. 하지만 화소의 밀도가 높아짐으로서 나타나는 감도 저하는 아직까지도 쉽게 해결하기 어려운 기술적 과제로 남아 있다.
CCD 밀도가 증가한다는 것은 화소 한 개가 받아들이는 빛의 면적이 줄어든다는 의미다. 따라서 기존 화소가 받아들이던 빛을 그대로 수용하기 위해서는, 셔터 스피드를 늘리거나 조리개를 열어주는 방법 밖에 없다. 하지만 그럴 경우 사용자의 불편이 커진다는 단점이 있다. 면적이 좀더 넓고, 화소 밀도 역시 높은 CCD가 요구되는 이유도 이 때문이다.
현재는 2200만 화소 CCD까지 개발돼 있으며, 1670만 화소 CCD를 장착한 카메라가 몇 년 전에 이미 출시된 바 있다. 빠른 속도로 DSLR 카메라 성능이 향상되고 있지만 아직은 슬라이드 필름 카메라의 색 재현 능력을 따라가지 못하고 있는 실정이다. 물론 2200만 화소 DSLR 카메라가 출시되고 또 다른 고성능 제품이 그 뒤를 이어 개발될 경우, 이 같은 상황이 달라질 가능성도 적지 않다.
이번호에서 다룬 CCD 관련 내용은 다소 따분한 면이 없진 않았다. 하지만 디지털카메라를 제대로 활용하기 위해서는 반드시 짚고 넘어가야 할 문제이기에 시간을 내 소개를 했다.
다음호에서는 따분한 이론을 벗어나 야외로 나가 사진 찍는 기술에 대해 알아보도록 하겠다. ‘출사’, 우리 낚시인들이 ‘오매불망’ 그리는 ‘출조’와 같은 의미를 가진 단어다. 다음호에서는 ‘출사’를 해보도록 하자.

1020만 화소 CCD가 장착된 니콘 D200 카메라로 찍은 사진. CCD는 카메라 가격을 결정하는 핵심 장치로, 화수 수와 크기에 따라 품질이 천차만별이다. CCD 화소 수가 많고, 면적이 클수록 사진의 품질도 높아진다.