렌즈와 이미지의 분해능.
해상도란 무엇인가? 그리고 왜 중요한가?
해상도는 이미지의 선명도를 나타내며, 카메라의 고급 기능을 나타내는 지표가 될 수 있습니다.
결의안에는 네 가지 유형이 있습니다:
- 화소 수 및 해상도
- 시스템 해상도
- 렌즈 해상도
- 각도 분해능
모든 유형의 해상도는 서로 관련되어 있으며, 컴퓨터 비전에 복합적인 영향을 미칩니다.
왜 결심이 이렇게 혼란스러울 수 있을까?
여러분만 그런 게 아닙니다! 전문가들조차 실제로는 네 가지 서로 다른 기술적 지표를 가리키는 ‘해상도(Resolution)’라는 용어를 혼용하여 사용하고 있습니다. 2018년 IEEE P2020 워킹그룹 내 논의 과정에서, 광학 엔지니어, 화질 엔지니어, 센서 엔지니어, 컴퓨터 비전 엔지니어들 사이에서 이러한 오해가 발생했음을 확인했습니다.
센서의 해상도는 CMOS 센서 포맷 유형(예: 1/3", 1/2" 등)과도 밀접한 관련이 있으며, 이에 대해서는 별도의 기사에서 다루고 있습니다.
해상도로서의 메가픽셀
화소 수 및 해상도
화소 수로 표시되는 해상도는 휴대폰 업계에 의해 널리 보급되었지만, 50MP 이상의 카메라의 경우 최종 출력물이나 표시되는 이미지의 해상도가 50MP 이상인 경우가 거의 없기 때문에 종종 오해를 불러일으키곤 합니다.
정의:- 센서 내의 빛을 포착하는 포토다이오드 웰의 총 개수.
- 디스플레이 및 프로젝터에 사용되는 발광 소자의 총 개수.
- 디지털 이미지의 총 픽셀 수.
이 카메라의 해상도는 64메가픽셀이며, 12~16메가픽셀 크기의 이미지를 생성합니다.
카메라 해상도는 64MP입니다.
SFR을 해상도로
시스템 해상도란 무엇이며, 왜 중요한가요?
시스템 해상도는 모든 디지털 이미지의 품질을 평가하는 지표가 될 수 있습니다. 이는 디지털 카메라 생산 라인에서 렌즈, 렌즈-센서 정렬, 이미지 처리 파이프라인이 최소 품질 기준을 충족하는지 확인하기 위해 자주 사용됩니다. 또한 다양한 카메라와 이미지 처리·압축 방식을 비교 평가하는 데에도 활용될 수 있습니다. 이 지표에는 렌즈, 렌즈-센서 정렬, 센서, ADC, 그리고 아날로그 및 디지털 이미지 처리 파이프라인에서 발생하는 요소들이 포함됩니다.
정의:- 공간 주파수 응답(SFR)은 이미지의 그라디언트에 걸쳐 대비가 어떻게 변화하는지를 측정합니다.
ISO 12233 표준을 따르거나 Imatest 웹사이트를 참조하십시오.
시스템 해상도를 표시하는 방법:그림 높이당 선 두께, 필드 위치 및 조도를 포함하십시오.
SFR은 1000럭스, 5000K 조도 조건에서 시야각 25°일 때 2000 LW/PH입니다.
이 이미지의 MTF는 2000 LW/PH입니다.
SFR이 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇인가?
출처: Vasiljevic 외, “컨볼루션 신경망의 인식에 미치는 블러의 영향 분석”
MTF를 해상도로
“광학 분해능”은 이미징 광학 엔지니어들이 사용하는 용어로, 시스템 분해능을 산정하는 데 필요한 입력값입니다.
광학 분해능은 광학 시스템의 ‘선명도’를 나타내는 특성입니다. MTF는 현미경, 이미징 렌즈, 쌍안경, 투영 광학계를 포함한 초점형 및 비초점형 광학 시스템 모두에 적용됩니다.
정의:- 광학 시스템이 두 점을 분해할 수 있는 능력.
MTF를 백분율, 주파수, 시야각 및 파장 단위로 기재하십시오.
이 렌즈의 광시야 MTF는 시야각 50°에서 200LP/mm 기준 20%입니다.
이 렌즈의 MTF는 20%입니다.
해상도로 표현된 순간 시야각
“각도 분해능”은 항공우주·방위 산업 분야와 컴퓨터 비전 엔지니어들이 사용합니다.
시스템의 각도 분해능은 시야각(FoV) 1도당 픽셀 수를 결정합니다. 또는, 물체를 가로지르는 단위 거리당 픽셀 수를 결정합니다.
정의:- 이미지 내의 한 픽셀이 물체 공간에서 차지하는 각도(또는 분)의 크기.
왜곡 프로파일에 대한 각도 분해능이 포함된 당사의 고급 시야각 계산기를 사용해 보세요.
각도 분해능을 표현하는 방법:각 분해능과 시야각을 모두 포함하십시오.
이 이미징 시스템은 25°의 시야각에서 1도당 12px의 각도 분해능을 갖습니다.
이 이미징 시스템의 각도 분해능은 1도당 12픽셀입니다.
각도 분해능이 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇인가?
각도 분해능은 네트워크에 입력할 수 있는 최대 물체 크기를 정의합니다. 이는 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. Dollar 등(et al.)은 보행자 탐지기의 평균 누락률에 미치는 직접적인 결과를 보여주었습니다. 50픽셀 미만의 경우, 최첨단 탐지기조차 탐지 시 50%의 누락률을 보일 수 있습니다. 이 수치는 물체 크기가 작아질수록 급격히 증가합니다.
출처: Dollár 외, “보행자 감지: 최신 기술 동향 평가”
메가픽셀과 MTF를 합산한 해상도
“효과적인 해결책”이라는 표현은 렌즈 공급업체의 마케팅 팀에서 사용됩니다.
유효 해상도는 새로운 카메라를 설계할 때 렌즈 후보를 신속하게 좁혀주는 방법입니다. 카메라 하드웨어에 대한 풍부한 경험이 없다면 렌즈의 광학 해상도(MTF)를 이해하기 어려울 수 있습니다. 심지어 경험이 풍부한 카메라 엔지니어들조차 제조사들이 MTF 차트나 테스트를 통해 어떤 속임수를 쓸 수 있는지 모르는 경우가 많기 때문에, 유효 해상도는 시스템 수준의 해상도를 파악할 수 있는 지름길이 될 수 있습니다.
정의:- 렌즈의 광학 해상도가 적합하다고 여겨지는 센서 픽셀 수 기준 해상도.
화소 수와 이미지 센서 포맷 크기를 모두 포함하십시오.
이 렌즈는 12MP 1/2.3인치 센서에 적합합니다.
이 렌즈는 12MP 등급이므로, 광학 해상도는 어떤 12MP 센서와도 호환됩니다.
이 오해의 소지가 있는 지표는 앞으로도 계속 렌즈 제조사들에 의해 남용될 것입니다. 렌즈를 구매하려는 분이라면, 이제 미리 경고받은 셈입니다.
참고 자료 및 관련 링크
- Dollár 외, “보행자 탐지: 최신 기술 동향 평가”
- Vasiljevic 외, “컨볼루션 신경망의 인식에 미치는 블러의 영향 분석”
그렇다면, 커먼랜즈에서는 렌즈에 대해 이야기할 때 ‘해상도’라는 용어를 어떻게 사용하고 있을까요?
당사는 렌즈 공급업체로서, 실측된 시스템 해상도 측정 결과를 바탕으로 객관적인 유효 해상도 점수를 제공합니다.
성능에 있어 중요한 것은 최종 화질입니다.
- 당사는 픽셀 피치가 서로 다른 여러 센서를 사용하여 초점 전반에 걸친 ISO 12233:2014 측정을 수행합니다.
- 그런 다음, 최대 이미지 서클을 구합니다.
- 최대 센서 크기와 종횡비를 적용한 후, 총 픽셀 수를 계산합니다.
- 일반 렌즈의 유효 해상도에서 동일한 픽셀 피치 측정값을 도출합니다.
- 그런 다음, 해당 포맷 유형의 4:3 화면비 센서에 들어갈 수 있는 픽셀 수를 계산합니다.
높은 유효 해상도를 갖춘 M12 렌즈
Commonlands 카탈로그에 수록된 4개의 M12 렌즈입니다. 각 렌즈의 유효 해상도는 앞서 설명한 ISO 12233:2014 표준에 따른 초점 통과 측정 방식으로 평가되었습니다.
카메라 사양을 어떻게 정해야 할지 고민 중이신가요?
당사의 무료 웹 기반 AoV 계산기를 사용하여 시스템에 필요한 시야각(Field of View)을 확인하십시오. 그런 다음 M12 렌즈 계산기를 사용하여 요구 사항에 맞는 렌즈를 찾아보십시오. 또한 당사의 피사계 심도 계산기는 모든 센서 및 렌즈 조합에 대한 초점 거리 및 피사계 심도 정보를 제공합니다.
또한 많은 엔지니어들이 흥미를 느낄 만한 다른 계산기들도 몇 가지 마련되어 있습니다.



