오늘은 Pixel shift 센서에 대해 MTF 측면에서 어떤 영향이 있는지에 대해 포스팅하겠습니다.
Pixel shift 기술이란?
Pixel shift 기술이란 이미징 센서를 1/2 픽셀 혹은 1/3 픽셀만큼 이동해가면서 물체를 촬영한 후에 촬영된 영상을 순서에 맞게 잘 조합하여 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 테크닉을 말합니다. 동일한 센서를 사용해서 픽셀 이미지 해상도를 4배 혹은 9배로 늘릴 수 있는 아주 매력적인 제품이 되겠네요.
그렇다면 과연 해상도가 4배 정도 올라가서 안보이던 미세 패턴이 볼 수 있을까요?
Pixel shift의 기본적인 동작을 설명하기 위해 흰색 물체의 점을 파란 선의 픽셀로 본다고 가정할게요. 만약 pixel shift 기능이 없다면 8개의 픽셀이 동일한 밝기로 나와 두 흰 물체는 구별할 수 없을 것입니다.
그럼 Pixel shifting을 진행하면 어떻게 될까요?
이렇게 이미징 센서를 움직이면서 생성된 pixel level 값이 입력되게 됩니다.
위의 pixel level 값을 모두 입력해서 보면,
오! Pixel shift카메라로는 구별이 되네요.
Pixel Shifting과 Nyquist frequency와의 관계
여기서 조금만 생각해보면 Nyquist 주파수에 있는 물체가 어디에 위치하던지 항상 구별 할 수 있는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 실제로 테스트해 봐도 알 수 있습니다.
그럼 우리 수학적으로 한번 비교해 볼까요?
지난 포스트 Sensor MTF에서 fill factor에 의한 MTF를 보면 sampling 주파수 항목이 있는데, 그럼 4 shot-pixel shift의 경우엔 sampling 주파수가 두 배 늘어난 것으로 봐도 되겠죠?
왼쪽 그래프는 fill factor 70% 일반 픽셀 MTF이고, 오른쪽은 fill factor 70% pixel shift의 MTF입니다. 여기서 주목할 점은 0.5 근처에서 40%가 나왔던 fill factor 100%의 그래프를 기억하시나요? Pixel shift를 사용하게 되면 fill factor 100%의 효과를 볼 수 있다는 장점이 있습니다.
이런 장점을 사용하면 어떤 이점이 있을까요?
일반 카메라에서는 왼쪽 4개의 이미지처럼 aliasing 현상이 발생해서 실제 패턴과 다르게 보입니다. 하지만 pixel shift카메라는 쉽게 패턴 구분을 할 수 있답니다.
종합해보면 Pixel shift 기능을 통해 우리가 얻을 수 있는 이점, 두 가지를 소개했습니다. 첫 번째는 n shot을 통해 해상도를 높여 미세 패턴을 구분할 수 있고 두 번째는 Nyquist frequency에 위치한 주파수 대역 MTF 값이 높아져 이 역시 더 선명한 미세 패턴을 확인할 수 있다는 점이죠.
Pixel shift의 장점을 저희 뷰웍스 제품 VN Series를 통해 보다 편리하고 빠르게 만나보시기 바랍니다.
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