디지털 카메라

3. 촬영 원리

렌즈를 통해 들어온 빛은 필름 카메라의 필름 역할을 하는 이미지 센서(CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서)에 닿는다. 이미지 센서에는 광자를 감지하여 전기 신호(전하)로 변환하는 포토 다이오드가 빽빽이 모여있는데, 감지된 빛은 세기와 위치에 따라 밝기, 색상, 좌표 등의 디지털 정보로 변환된다. 변환된 정보는 이미지 프로세싱 엔진에 전달되고, 이미지 프로세싱 엔진은 이를 디지털 이미지로 재구성한다. 이렇게 얻어진 이미지는 이미지 파일 형식(예: raw, tiff, jpg)으로 변환되어 플래시 메모리 등의 기억장치에 저장된다.

4. 이미지 센서

디지털 카메라의 핵심 부품은 CCD 또는 CMOS 이미지 센서이다.^[33] 이미지 센서는 빛을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 디지털 이미지 센서에는 CCD와 CMOS 두 가지 주요 유형이 있다. CCD 센서는 모든 픽셀에 대해 하나의 증폭기를 사용하는 반면, CMOS 액티브 픽셀 센서는 각 픽셀마다 자체 증폭기를 가지고 있어 CCD에 비해 전력을 덜 소비한다. 작은 센서를 가진 카메라는 이면조사형 CMOS(BSI-CMOS) 센서를 사용한다. 센서 유형보다 카메라의 이미지 프로세싱 기능이 최종 이미지 품질에 더 큰 영향을 준다.^[34][35]

이미지 캡처에는 세 가지 주요 방법이 있다.

• '''단일 촬영:''' 베이어 필터 모자이크가 있는 하나의 센서 칩 또는 가법 혼색의 빨강, 녹색, 파랑 각각에 대해 하나씩, 세 개의 개별 이미지 센서를 사용하며, 이는 빔 분할기(3-CCD 카메라)를 통해 동일한 이미지에 노출된다.
• '''다중 촬영:''' 렌즈 조리개를 세 번 이상 여는 시퀀스로 센서를 이미지에 노출한다.
• '''스캐닝:''' 센서가 이미지 스캐너의 센서와 매우 유사하게 초점면을 가로질러 이동한다.

1972년 텍사스 인스트루먼트사의 윌리스 애드콕은 필름을 사용하지 않는 카메라 특허(미국 특허 4,057,830)를 취득했다.

1975년, 최초로 제품화된 올 디지털 카메라인 크로멤코 사이클롭스가 등장했다. 이 카메라는 32×32 픽셀의 MOS 이미지 센서를 사용했는데, 이는 MOS DRAM 메모리 칩을 개조한 것이다. 같은 해, 이스트만 코닥사의 기술자 스티븐 새슨은 CCD 이미지 센서를 사용한 자체 완결형 전자 카메라를 발명하고 제조했다.^{[106][107][108]} 이미지 크기는 100×100, 즉 10,000 픽셀이었고, 촬영한 영상을 텔레비전에 비추는 것도 가능했다.^[109] 후지필름은 1970년대에 CCD 기술 개발에 착수했다.^[110]

디지털 카메라에 내장된 이미지 센서는 유효 화소수와 총 화소수의 차이에 유의해야 한다. 총 화소수는 이미지 센서가 원래 가지고 있는 화소의 총수이지만, 디지털 카메라에 내장할 때 렌즈나 조리개와 같은 광학계의 제약으로 인해 이미지 센서 수광부 전체에 입사광을 균등하게 맞추기 어렵다. 카메라에 장착된 상태에서 빛이 닿는 화소의 총수를 유효 화소수라고 하며, 총 화소수보다 몇 퍼센트 정도 작다. 1990년대 후반부터 2000년대에 걸쳐 화소 수는 판매 전략에서 중요한 요소였다. 일반적으로 화소수가 클수록 더 자세하게 표현할 수 있어 고화질이지만, 화소수를 늘리면 그만큼 한 화소당 수광 면적이 줄어들어 노이즈가 증가한다는 점도 고려해야 한다.

CCD나 CMOS 이미지 센서의 크기는 텔레비전 화면을 나타낼 때처럼 "형"으로 표시되는 경우가 많지만, 실제로는 이미지 센서 수광면 대각선 길이의 인치 단위 크기보다 큰 값이다. 이는 과거 진공관식 이미지 튜브 시대에 촬상면 크기가 아닌 관의 직경을 표시했던 것의 잔재이다.

4. 1. 센서 크기와 화각

디지털 이미지 센서가 일반적인 35mm 필름 크기보다 작은 카메라의 경우, 동일한 초점 거리의 렌즈를 사용하면 더 작은 화각을 갖는다. 이는 화각이 초점 거리와 사용된 센서 또는 필름 크기의 함수이기 때문이다.^[39]

크롭 팩터는 35 mm 필름 형식에 상대적이다. 대부분의 디지털 카메라와 같이 더 작은 센서가 사용되면, 35mm 풀 프레임 형식의 화각보다 센서에 의해 화각이 작게 잘린다. 이러한 화각의 축소는 크롭 팩터로 설명할 수 있으며, 35mm 필름 카메라에서 동일한 화각을 얻기 위해 더 긴 초점 거리의 렌즈가 필요하게 되는 요인이다. 풀 프레임 디지털 SLR은 35mm 필름 프레임과 동일한 크기의 센서를 사용한다.^[39]

DSLR에서 일반적인 화각 크롭 값은 일부 캐논(APS-H) 센서의 경우 1.3배, 니콘, 펜탁스, 코니카 미놀타에서 사용되는 소니 APS-C 센서와 후지필름 센서의 경우 1.5배, 대부분의 캐논 센서의 경우 1.6(APS-C), 시그마의 포베온 센서의 경우 ~1.7배, 올림푸스와 파나소닉에서 현재 사용 중인 코닥 및 파나소닉 4/3인치 센서의 경우 2배이다. 비 SLR 소비자용 컴팩트 카메라 및 브리지 카메라의 크롭 팩터는 더 커서, 4배 이상인 경우가 많다.^[39]

센서 크기 표^[41]

유형	너비 (mm)	높이 (mm)	면적 (mm²)
1/3.6"	4.00	3.00	12.0
1/3.2"	4.54	3.42	15.5
1/3"	4.80	3.60	17.3
1/2.7"	5.37	4.04	21.7
1/2.5"	5.76	4.29	24.7
1/2.3"	6.16	4.62	28.5
1/2"	6.40	4.80	30.7
1/1.8"	7.18	5.32	38.2
1/1.7"	7.60	5.70	43.3
2/3"	8.80	6.60	58.1
1"	12.8	9.6	123
4/3"	18.0	13.5	243
APS-C	25.1	16.7	419
35 mm 필름	36	24	864
백	48	36	1728

5. 디지털 카메라의 종류

디지털 카메라는 기능, 성능, 휴대성 등에 따라 다양한 종류로 분류된다.

디지털 카메라의 해상도는 빛을 개별 신호로 변환하는 이미지 센서에 의해 제한되는 경우가 많다.^[38] 센서의 픽셀 수는 카메라의 "픽셀 수"를 결정한다. 일반적인 센서에서 픽셀 수는 행 수와 열 수의 곱이다. 예를 들어 1,000 x 1,000 픽셀 센서는 1,000,000 픽셀, 즉 1 메가픽셀을 갖는다. 풀 프레임 센서(예: 24 mm x 36 mm)는 7.5μm 포토사이트 또는 50배 더 큰 표면에서 캡처한 2,000만~2,500만 픽셀의 이미지를 제공한다.

5. 1. 컴팩트 디지털 카메라 (똑딱이 카메라)

5. 1. 1. 방수/방진 카메라

5. 2. 렌즈 교환식 카메라

5. 2. 1. 디지털 일안 반사식 카메라 (DSLR)

5. 2. 2. 미러리스 카메라

5. 2. 3. 중형 디지털 카메라

5. 3. 기타

6. 저장 및 전송

촬영된 사진은 플래시 메모리 등의 저장 매체에 파일 형태로 저장된다. 저장된 사진은 컴퓨터, 스마트폰, 프린터 등으로 전송하여 활용할 수 있다. USB, Wi-Fi, 블루투스 등 다양한 연결 방식을 지원한다.^{[55][56][57][58]} 일부 모델은 PictBridge 표준을 지원하여 컴퓨터 없이 프린터로 직접 인쇄할 수 있다.

초창기 카메라는 PC 시리얼 포트를 사용했다. 현재는 USB가 가장 널리 사용되는 방식이며(대부분의 카메라는 USB 대용량 저장 장치로 인식), 일부는 FireWire 포트를 가지고 있다. 일부 카메라는 USB MSC 대신 USB PTP 모드를 사용하며, 일부는 두 모드를 모두 제공한다.

다른 카메라는 블루투스 또는 IEEE 802.11 Wi-Fi를 통한 무선 연결을 사용한다(예: 코닥 이지쉐어 원). Wi-Fi 통합 메모리 카드(SDHC, SDXC)는 저장된 이미지, 비디오 및 기타 파일을 컴퓨터 또는 스마트폰으로 전송할 수 있다. 안드로이드와 같은 모바일 운영 체제는 Wi-Fi를 통해 사진 공유 및 클라우드 서비스로 이미지를 자동 업로드 및 백업하거나 공유할 수 있다.

카드 리더를 사용하면 다운로드 과정에서 카메라 배터리가 소모되는 것을 방지할 수도 있다. 많은 컴퓨터에는 적어도 SD 카드를 위한 카드 리더가 내장되어 있다.

대부분의 최신 카메라는 PictBridge 표준을 지원하여, 컴퓨터 없이 PictBridge 지원 프린터로 데이터를 직접 전송할 수 있다. PictBridge는 PTP를 사용하여 이미지와 제어 정보를 전송한다. 무선 연결을 통해 케이블 연결 없이 사진을 인쇄할 수도 있다.

HDMI는 많은 고급 디지털 카메라 제조업체에서 채택하여 HDTV에서 고해상도 화질로 사진을 표시한다.

많은 카메라 폰과 대부분의 독립형 디지털 카메라는 플래시 메모리 카드 또는 기타 이동식 저장 매체에 이미지 데이터를 저장한다.

7. 특징

7. 1. 장점

7. 2. 단점

• 전자 회로는 습기에 약하며, 극히 낮거나 높은 온도에서는 오작동할 가능성이 있어 악천후에 취약하다.
• 필름 카메라에 비해 배터리 소모가 많다. 완전 수동 카메라는 노출계를 사용하지 않으면 배터리 없이도 작동한다.
• 비슷한 가격대에서는 필름 카메라에 비해 화질이 낮은 편이다.
• SLR(전문가용)의 경우 CCD(이미지 센서)의 크기가 커질수록 생산 단가가 높아진다. 이 때문에 시중에 판매되는 대부분의 디지털 카메라는 35mm 필름보다 크기가 작은 크롭 센서를 사용한다.
• 필름보다 크기가 작은 크롭 센서를 사용하는 경우, 같은 렌즈를 쓰더라도 필름 카메라에 비해 화각이 좁아진다. 이는 크롭 센서의 크기가 필름보다 작아 상이 맺히는 영역이 줄어들기 때문이다(초점 거리는 변하지 않는다). 따라서 광각이나 초광각 영역을 표현하는 데 있어서 필름 카메라보다 불리할 수 있다.

8. 추가 기능

디지털 카메라는 필름 카메라와 달리 디지털 방식의 장점을 활용하여 다양한 부가 기능을 제공한다.^[156]

자동 브라케팅(AEB) 촬영을 통해 노출을 달리하여 여러 장의 사진을 연속 촬영할 수 있으며, 여러 장의 사진을 촬영하고 합성하여 하이 다이내믹 레인지(HDR) 이미지를 만들기도 한다.

대부분의 디지털 카메라는 캠코더 수준의 동영상 촬영 기능을 제공하며, 일안 반사식 카메라에도 동영상 촬영 기능이 일반화되고 있다. 동영상 포맷은 AVI (Motion JPEG), QuickTime 외에도 MPEG-4 AVC/H.264, 돌비 디지털 AC-3 (스테레오), MPEG-2 TS를 사용한 AVCHD 등 다양하다. 다만, EU의 규제로 인해 30분 이상 연속 녹화는 불가능하다.^[166]

니콘의 COOLPIX 7900 등 일부 디지털 카메라는 사람의 얼굴을 인식하여 초점과 노출을 자동으로 조절하는 기능을 탑재했다.^[167] 이후에는 웃는 얼굴이나 특정 동물(개, 고양이)을 인식하는 기능도 추가되었다.^{[169][170][172]}

블루투스나 Wi-Fi를 통한 무선 연결을 지원하여,^[156] 촬영한 사진이나 동영상을 컴퓨터나 스마트폰으로 전송할 수 있다. Wi-Fi 통합 메모리 카드를 사용하거나, 안드로이드와 같은 모바일 운영 체제를 통해 사진을 공유하고 클라우드 서비스에 업로드할 수도 있다.^[157] 또한, Wi-Fi를 통해 카메라를 원격 제어하는 테더링도 가능하다.^[158] 카메라에 내장된 무선 LAN, 블루투스, NFC 등을 통해 개인용 컴퓨터, 스마트폰, 소셜 네트워크 서비스와 연동할 수도 있다.

GPS 수신기를 내장하여 촬영 위치 정보를 기록하고, 지도 데이터를 통해 촬영 장소를 확인하거나 내비게이션으로 활용하는 기능도 있다.

8. 1. 손떨림 보정

8. 2. 동영상 촬영

8. 3. 얼굴 인식

8. 4. 무선 연결

8. 5. GPS

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_[123] 문서 ピントや絞りといった光学系の制御はモータなどを通じて電子系が行うので、レンズ群で構成される部品の中に電線が入り込んでいるのが一般的である
_[124] 문서 撮像素子の受光面が小さいとレンズの焦点距離が短くなるので、デジタルカメラの多くの機種では従来の銀塩式カメラに比べると背景をぼかしにくい
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_[131] 문서 ニコンのD600やキヤノンのEOS6Dのように、ミドルクラスの製品でも35 mmフルサイズのイメージセンサーを搭載するものも出てきている
_[132] 문서 一般にCCDはメタル配線層が1層で済むので構造が単純になる。CMOSはメタル配線層が3層程度必要になるので少し複雑になる。CCDはスミアやブルーミングといった問題を起こすことがあり、メーカーはこれらへの対策が求められる。CCDは画素ごとに蓄積した電荷を行と列の単位で順番に取り出して画素アレーの外のアンプで増幅するが、CMOSは各画素ごとに増幅回路を持っているので画素ごとのバラツキが大きくなりノイズとなる。CCDとCMOSのいずれでも画素ごとに暗電流によるノイズが生じるが、CCDでは光を照射しない状態で全画素を読み出し暗電流ショットノイズを記憶しておいてから、実際の撮影時の読み出しデータからこの暗電流分を引くことでほとんどの画素ごとに固有の固有パターンのノイズを除去できる。これは二重相関サンプリングという手法である。CMOSではCCDと異なり画素内の電荷のすべては移動できず、前回分の電荷が残留するために二重相関サンプリングでもあまり上手くノイズは除去できない。CMOSの電荷の残留性を解決するために、CCDと同様にすべての電荷を画素から引き出す回路構成とした製品も存在する。CCDは蓄積の同時性と呼ばれる性質によって、全画素の撮影データはほぼ同時に読み出し動作に移るために同一の瞬間を記録することができる。CMOSは、画素ごとに順番に電荷の蓄積と読み出し動作を行う構造であるため、撮影データは読み出し動作の待ち時間だけ画素ごとに異なる瞬間を記録している。これによりCMOSで動く物体を撮影すると歪んだり曲がって撮影されることがある。このようなCMOS固有の蓄積の同時性の解決は電子的な改善よりも、単純に機械式のシャッターをCMOSの撮像素子上に付けることで対応するのが主流である
_[133] 웹사이트 Web上のNews http://www.procamera[...]
_[134] 문서 APS-Cサイズの一眼レフに35 mm用のレンズを取り付けると望遠寄りに写る。逆に、35 mmフルサイズの一眼レフにAPS-C専用のレンズを取り付けることはできない。これはいわゆるケラレが発生するためである
_[135] 문서 コンパクトなボディに大きな撮像素子を搭載した機種の例として、フォーサーズ規格のミラーレス一眼や、シグマ (カメラ)|シグマのDPシリーズ、リコーのリコー GXR|GXRなどがそれにあたり、画質を重視しつつも携帯性を求める一部消費者の支持を集めている
_[136] 문서 撮像素子の表面には受光素子ごとに微小なレンズが形成されており、入射光をできるだけ受光素子の開口部へ導くようにしている。このマイクロレンズは撮像素子の垂直方向からの光を効果的に集光するように設計されており、焦点距離に対して大きな撮像素子を用いると、受光面の周辺部では光が斜めに入射するために集光効率がそこだけ落ちて、暗くなる「ケラレ」が生じる
_[137] 문서 受光素子の半導体基板上にあるフォトダイオードは、受光面から最も奥に位置しており、特にCMOSでは縦横に走る配線層によって作られる井戸の底にフォトダイオードが位置するために、垂直方向以外からの入射光には感度が低い。これによって生じる「ケラレ」を避けるために裏面照射技術が開発されている
_[138] 문서 "RGB"と表記される、Red, Green, Blueの原色|三原色の組合せを採用する撮像素子と、この三原色とは補色関係にある3つの色、Cyan, Magenta, Yellowによる"CMY"の組合せを用いるものがある。CMYは最終的にはRGB形式に変換するが、補色を用いることで感度が2倍になる。これは例えば"Blue"の出力だけを考えれば、"RGB"の入力では"B"だけが最大100 %でそのまま出力に用いられるが、"CMY"の入力で"B"の出力を求めるには"C"のCyanと"M"のMagentaが合算できるためである。また、"RGB"の三原色に変換する指標として用いるために、"CMY"の組合せに"G"のGreenを加えて"CMYG"という4色のフィルターを採用する機種もある
_[139] 문서 新たな撮像素子の中にはモノクロだけの測光やカラーフィルターによる RGB(CMY) の内の1色だけを測光するのではなく、受光素子アレイを3層に重積することで RGB(CMY) の3色すべてを測光できるものがある
_[140] 문서 画素ごとでは RGB(CMY) の内の1色分のセンサーしか持たない撮像素子からの画像情報を元に、残る2色分の色情報を周囲のセンサーの色情報から作り出す
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_[194] 뉴스 디지털 카메라 생산 .. 마침내 '필름' 추월 https://news.naver.c[...]
_[195] 뉴스 디카·폰카 신드롬` 확산 https://news.naver.c[...]
<sub>[196]</sub> 뉴스 150만원대 디지털카메라 `불티` https://news.naver.c[...]
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_[198] 뉴스 SK텔레텍 "사진전송 컬러휴대폰 출시" https://news.naver.c[...]
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