강원 화천서 나타난 오로라…사람 눈보다 스마트폰 카메라에 더 잘 보이는 이유는

밤엔 조도 낮아 AI기능까지 더해진 첨단기기 성능 못따라가

(지디넷코리아=박희범 기자)최근 오로라가 강원도 화천에서도 나타나 화제가 됐다. 강력한 지자기 폭풍이 오로라를 남극과 북극에서 위도 36도까지 밀어냈기 때문이다.

그렇다면 이 오로라를 맨 눈으로 보는 것이 잘보일까, 아니면 휴대폰 카메로로 찍어 보는 것이 더 잘보일까.

이에 대한 답을 과학전문지 파퓰러사이언스(원문은 더 컨버세이션)가 30일(현지시간) 보도했다.

강원도 화천에 나타난 오로라. 아마추어 천체 작가가 찍었다.(사진=천문연)

이 보도에 따르면 이달 지자기 폭풍이 불어 닥쳤을 때 오로라를 봤다면, 스마트폰 사진이 실제보다 더 생생하게 보인다고 소개했다.

북극광(Aurora Borealis) 또는 남극광(Aurora Australis)으로 알려진 오로라는 태양풍이  지구 자기장을 교란할 때 발생한다. 하늘을 가로지르는 자주색 등의 줄무늬로 나타난다.

사람의 눈 고속 차량 조종 등 놀랍지만 조도 낮으면 성능 떨어져

인간의 눈은 햇빛이 반사되는 사막에서 발자국을 찾는 다든가 고속으로 차량을 조종하는데도 제기능을 발휘한다. 그러나 낮은 조명에서는 눈의 성능이 뚝 떨어진다.

파퓰러 사이언스는 이 원인에 대해 이렇게 설명한다.

강력한 태양 폭풍으로 에스토니아 동부 지역에서 발생한 오로라의 모습 (사진=카이로 키이삭)

인간의 눈에는 빛에 반응하는 두 가지 유형의 세포(간상체와 원추체)가 있다. 간상체는 수가 많고 빛에 훨씬 더  민감하다. 원추체는 색상을 처리하지만 제기능을 발휘하려면 더 많은 빛이 필요하다.

그래서 밤에 인간의 시력은 간상체에 의존하고 색상을 놓치게 된다는 것이다.

눈의 간상체와 원추체는 컬러뿐 아니라 흑백도 처리하는 광수용체다.

원추체가 제 기능을 못하면 선글라스를 착용한 듯 흑백 세상이 된다. 마찬가지로, 별이 빛나는 하늘에서는 오로라의 생생한 색상이 존재하지만 종종 너무 어두워서 눈으로 볼 때 색깔을 모두 보기 어렵다.

스마트폰은 고급센서 채택...저조도에서 인간 눈 성능 능가

스마트폰은 사람들이 세상을 포착하는 방식에 혁명을 일으켰다. 고급 센서를 사용해 저조도 환경에서도 사람의 눈으로 볼 수 있는 것보다 더 많은 빛을 수집한다.

이는 더 긴 노출 시간과  더 큰 조리개 및  카메라가 허용하는 빛의 양인  ISO(빛 감도)를 증가 시킨다.

여기에 한 걸음 더 나아가 디지털 기술과 알고리즘을 사용해 이미지의 품질을 향상시키기까지 한다.

이 같은 이미지 안정화 작업은 카메라의 흔들림을 줄이고 노출 설정은 카메라가 포착하는 빛의 양을 최적화한다.

야간 모드 설정 기능도 있다. 저조도에서 색상 균형을 유지할 수 있고,  일부 휴대폰의 라이다(LiDAR) 기능은  이미지의 초점을 정확하게 유지한다.

자료사진 : 삼성전기 자동차용 IRIS(조리개)를 탑재한 카메라모듈(사진=지디넷코리아)

라이다는 빛 감지 및 거리 측정을 의미한다. 이 설정이 있는 휴대폰은 레이저 펄스를 방출해 어떤 종류의 빛에서도 현장의 물체까지의 거리를 계산할 수 있다.

라이다가 사물의 깊이를 지도로 만들어 초점을 개선하고 사진 속 개체를 돋보이게 한다.

휴대폰 카메라로 찍은 사진이 눈으로 보는 것보다 더 잘 나오는 이유다.

최근엔 스마트폰 카메라에 AI알고리즘 탑재

삼성폰이 언어를 직통역하는 AI 기능을 채택했듯 이미지 처리에도 AI 알고리즘이 활용된다.

니콘이나 소니, 캐논 등 카메라 제조업체는 일반적으로 이미지 조작을 하지 않는다. 사진작가에게 RAW 형식의 데이터를 제공한다. RAW 형식은 이미지 편집이 용이하다.

반면 최신 스마트폰 카메라는 사진을 찍는 동안과 찍은 후에 AI를 사용해 사진 품질을 향상시킨다.

삼성 갤럭시A53 기본 카메라로 촬영한 사진 (사진=지디넷코리아)

사진을 찍는 동안 AI 도구는 카메라가 향하는 장면을 분석하고 노출, 화이트 밸런스, ISO 등의 설정을 조정하는 동시에 촬영 중인 피사체를 인식하고 이미지를 안정화한다.

HDR(High Dynamic Range) , 야간 모드, 인물 모드 등 AI를 사용하는 기능은 기본적으로 활성화되어 있거나 카메라 설정에서 액세스할 수 있는 기능이 있다.

AI 알고리즘은 사진을 촬영한 후 디테일을 다듬고, 흐릿함을 줄이고, 색상 교정과 같은 효과를 적용해 사진 품질을 더 향상시킨다.

이에 대해 스마트 글래스를 연구해온 ETRI 관계자는 "인간의 눈은 본래 광자 1개 알갱이 크기인 100㎚까지 판독이 가능하고, 최근 스마트 폰은 10㎛ 크기의 알갱이 크기를 판독하기 때문에 당연히 인간의 눈이 훨씬 우수하다"며 "그러나 야간에는 눈이 가시광선을 읽지 못해 성능이 카메라 대비 떨어질 수 밖에 없다"고 말했다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)