미 듀크대, 10억화소(기가픽셀)카메라 개발

듀크대 연구팀이 개발한 AWARE-2

미국 듀크대의 과학자들이 사진을 찍고 나서 화면을 줌인(zoom in)하면 아주 극도로 미세한 부분까지 선명한 영상을 얻어낼 수 있는 기가픽셀 실험용 카메라를 개발했다고, 월스트리트저널이 20일 보도했다.
이 카메라는 오늘날 최상의 카메라들이 담아내는 수천만 화소(pixel) 영상보다도 무려 30 배 이상의 화소를 담은 기가픽셀(10억 화소)의 카메라다. 기가픽셀 카메라로 찍으면, 현재 좌우 시력이 2.0인 사람이 볼 수 있는 미세한 부분의 5배까지 볼 수 있다.
픽셀은 디지털 이미지를 구성하는 최소 단위의 점이며 요즘의 디지털 카메라들은 메가픽셀(100만 화소)급으로 대개 800만 화소에서 4천만 화소 사이의 성능을 갖고 있다. 일반적으로 픽셀이 많을수록, 이미지가 더 자세하다.

AWARE-2로 찍은 사진

◆미 대륙 전체를 한 장에 찍어 미세한 부분 확대해도 훌륭한 사진 돼

이 카메라는 미 국방부 산하 국방고등연구프로젝트국(DARPA)이 2500만 달러를 지원해서 개발됐다. 미 군부는 공중·지상 배치 감시를 위해 초(超)고성능 화질의 카메라를 원한다. 이 카메라의 광학 부분은 볼 모양의 6㎝ 렌즈와 각기 14메가픽셀 센서를 장착한 98개의 마이크로 카메라로 구성돼 있다.

이 카메라가 실용화하면, 앞으로 사진 찍을 때에 어느 한 부분에 포커스를 맞출 필요가 없다. 그냥 대충 전체 장면을 찍고 나서 나중에 특정 부분을 줌인하게 되면 확대된 그 부분이 엄청나게 자세한 화질을 보여주게 된다. 따라서 원하는 사진을 전체 이미지를 찍은 다음에 마음대로 고를 수 있게 된다.

이번 기가픽셀 카메라 제작에 참여한 듀크대의 데이비드 브래디 박사는 “실제로 이 카메라로 시애틀의 도심을 찍어본 결과, 600m 떨어진 주차장의 ‘입구’ ‘출구’ 표지판을 읽을 수 있었다고 말했다. 이 카메라로 테니스 경기장을 찍게 되면, 선수의 모습과 경기장 스타디움의 맨 구석에 앉아 있는 사람을 같은 선명도로 보여줄 수 있게 된다.

지금도 기가픽셀 카메라가 존재하기는 한다. 하와이의 팬 스타스(Pan-Starrs) 망원경도 여러 대의 기가픽셀 카메라를 사용한다. 그러나 이 카메라는 화각이 넓지 않다. 듀크대 과학자들이 개발한 ‘어웨어-2’ 기가픽셀 카메라를 이용하면 미국 동부와 서부 전체를 한 장에 찍으면서도, 개별 도시와 공원, 기념물 등에 줌인해 자세히 볼 수 있게 된다.

기가픽셀 영상은 인간의 눈으로 분간할 수 없는 미세한 부분을 포착할 수 있어 명료한 영상의 질을 떨어뜨리지 않고도 확대해 이용할 수 있다. 이번 기가픽셀 카메라 개발은 전문지 네이처에 발표됐다. 하지만 네이처 지에는 흑백 사진만 소개됐다. 브래디 박사는 올해 말까지 10기가픽셀의 컬러 사진을 찍을 수 있는 카메라를 개발할 것이며, 곧 50기가 픽셀을 찍는 카메라를 개발할 예정이라고 밝혔다.

◆크기·전력량·정보처리 속도 탓에, 소형화까지는 수년 걸려

어웨어-2(Aware-2)라고 불리는 이 실험용 카메라는 아직 상품화하기에는 갈 길이 멀다.
현재의 실험용 카메라는 설치하고 카메라의 전자기판을 냉각하기 위해 상당한 공간이 필요하다. 광학 부분 중량은 10㎏ 정도이나 전자 처리 및 통신 부분을 더해 케이스 포함한 총중량은 45㎏에 달한다. 크기 역시 마이크로웨이브 오븐 두 개를 쌓아놓은 규모(가로·세로·높이가 75㎝×50㎝×50㎝)다. 또 한 장을 찍어서 디스크에 영상자료를 기록하는데까지 약 18초가 걸린다.
따라서 당장 손에 들고 다닐 수 있을만큼 소형화하려면 우선 제품의 크기를 줄이고, 이 카메라가 소비하는 전력량을 줄여야 한다. 또 이런 기가픽셀급 카메라들이 찍은 영상자료를 처리할 수 있는 컴퓨터의 용량도 문제가 된다. 그래서 상품화까지는 수년이 걸릴 것으로 과학자들은 전망한다.