픽셀 크기가 클수록 노이즈가 적을까? (픽셀 크기, 센서 크기, SNR)

1. 100% 확대 상태의 비교 vs. 특정 사이즈로 리사이즈


많은 분들이 상식적으로 알고 있는 것이 있습니다.


"픽셀 크기가 클수록 노이즈가 적다." ( http://www.slrclub.com/bbs/vx2.php?id=nikon_d1_forum&no=1835380 )


사실 이것은 100% 크롭 모드로 볼 때만 맞는 이야기입니다. 각 픽셀의 크기가 클수록 픽셀 당 수광량이 많아져서 픽셀의 SNR이 커집니다. (SNR 관련 강좌: http://shotgunlee.egloos.com/9289101 )
그래서, 심지어 크롭 바디일지라도 픽셀크기만 크면 풀프레임보다 노이즈가 적다고 이야기하는 분들도 있습니다.


하지만, 이는 하나만 알고 둘은 모르는 경우에 해당합니다.


실제로 사진을 감상하는 경우를 생각해 봅시다. 보통 어떻게 감상하나요? 모니터 해상도에 맞추어 리사이즈해서 감상하거나, 특정 크기로 인화해서 감상합니다. 그러면 픽셀수가 다른 두 카메라의 실제 화질을 비교하기 위해서는 어떻게 해야 할까요? 맞습니다. 특정 사이즈로 리사이즈해서 비교하거나, 특정 사이즈로 인화해서 비교해야 합니다.


2. Data normalization


dxomark.com에서는 8백만 화소로 리사이즈해서 8"x12" (20cmx30cm) 크기로 프린트하여 감상한다는 전제하에서 color depth, dynamic range, low-light ISO를 측정합니다. 이를 data normalization이라고 하며, 이는 실제 감상 시에 느낄 수 있는 화질 차를 공평하게 측정하기 위한 것입니다. 실제 사진 감상 시에는 특정 크기로 인화해 감상하거나 특정 모니터 해상도에 맞게 리사이즈해서 감상하기 때문입니다. 자세한 내용은 다음을 참조하세요.
http://shotgunlee.egloos.com/9830173
http://dxomark.com/index.php/eng/DxOMark-Sensor/Data-normalization


dxomark에는 아예 이 주제에 대해서만 자세히 다룬 글도 있습니다.
"Contrary to conventional wisdom, higher resolution actually compensates for noise"(일반적인 통념과 달리, 높은 해상도는 사실상 노이즈를 상쇄한다)
http://dxomark.com/index.php/eng/Insights/More-pixels-offsets-noise!/


3. 센서 크기인가 아니면 픽셀 크기인가?


이렇게 특정 크기로 리사이즈 혹은 인화해서 비교할 때, 여전히 픽셀 크기가 큰 것이 유리할까요? 사실 픽셀 크기는 별로 중요하지 않습니다. 기술수준(readout noise, quantum efficiency 등)이 비슷할 때는 픽셀 크기와 상관없이 단위 면적당 빛 수광 능력이 비슷하기 때문입니다. ( http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p3.html#pixelsize It was shown that for fixed sensor format, the light collection efficiency per unit area is essentially independent of pixel size)


다음 링크에서는 실제 카메라들을 대상으로 한 결과를 보여줍니다.
http://dxomark.com/index.php/eng/Insights/More-pixels-offsets-noise!/Real-life-comparisons


여기서 보면, normalization을 하기 전, 즉 각 픽셀들의 SNR을 비교했을 때는 캐논 EOS 1Ds Mark III에 비해 니콘 D3의 SNR이 월등히 높습니다. (각 픽셀의 노이즈가 적습니다.) 하지만, data normalization을 한 후에는 캐논 EOS 1Ds Mark III와 니콘 D3의 SNR이 비슷합니다. 즉, 8백만 화소로 리사이즈해서 비교해 보았을 때는 노이즈가 비슷하다는 것입니다.


결국, 저광량 촬영 시 가장 중요한 것은 센서 크기가 됩니다. 그리고, 센서 크기가 같다면 최신 기종의 normalized SNR이 좋을 가능성이 높습니다. 픽셀 크기와는 상관 관계가 낮습니다.
( http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p3.html#pixelsize Rather than having strong dependence on the pixel size, the noise performance instead depends quite strongly on sensor size -- bigger sensors yield higher quality images, by capturing more signal (photons). )


4. 저광량 촬영능력 비교


다음 링크에서 Low-light ISO가 높은 것들은 전부 135포맷입니다. 여기서 Low-Light ISO는 좋은 화질(SNR 30dB 이상, Dynamic Range 9 EV 이상, color depth 18 bit 이상)을 얻을 수 있는 가장 큰 ISO는 얼마인지를 측정한 것입니다. 다르게 보면, 고 ISO에서 화질이 얼마나 좋은 지를 나타낸다고 보면 됩니다. dxomark에서는 보도 사진 및 스포츠 사진 촬영에 중요하다고 이야기하고 있습니다.

http://dxomark.com/index.php/eng/DxOMark-Sensor


니콘 D90은 1.5, 1.6 크롭 바디 중에서는 low-light ISO가 977로 가장 높습니다. 하지만, 니콘 D90보다 low-light ISO가 떨어지는 풀프레임 바디는 2002년에 나온 캐논 1Ds (low-light ISO 954) 밖에 없습니다. 1Ds 이후 나온 풀프레임 바디들은 low-light ISO가 모두 1300을 넘어갑니다.





관련 글들


DSLR 센서 성능 비교에 유용한 DxOMark 이해하기: http://shotgunlee.egloos.com/9830173
화질의 이해 - 신호 대 잡음비(signal to noise ratio), 포톤 샷 노이즈: http://shotgunlee.egloos.com/9289101

by shotgunlee | 2009/07/14 23:25 | 디지털카메라의 기술적인 면 | 트랙백 | 핑백(5) | 덧글(2)

트랙백 주소 : http://shotgunlee.egloos.com/tb/9955587
☞ 내 이글루에 이 글과 관련된 글 쓰기 (트랙백 보내기) [도움말]
Linked at shotgunlee의 블로그 .. at 2009/12/12 18:25

... p;http://shotgunlee.egloos.com/9830173픽셀 크기가 클수록 노이즈가 적을까? (픽셀 크기, 센서 크기, SNR) http://shotgunlee.egloos.com/9955587카메라 SNR(노이즈) 비교시 조리개값, 셔터스피드를 왜 동일하게 해야 하는가? http://shotgunlee.egloos.com/1 ... more

Linked at shotgunlee의 블로그 .. at 2010/04/26 14:12

... 을 통해 실제 감상시의 화질을 계산합니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.픽셀 크기가 클수록 노이즈가 적을까? (픽셀 크기, 센서 크기, SNR) http://shotgunlee.egloos.com/9955587DSLR 센서 성능 비교에 유용한 DxOMark 이해하기 http://shotgunlee.egloos.com/9830173dxomark.com에 ... more

Linked at shotgunlee의 블로그 .. at 2010/05/28 21:54

... http://shotgunlee.egloos.com/9955587</a> ) 이러한 점 때문에 엄청난 화소수를 가지는 중형 디지털 백 같은 경우 35mm DSLR에 비해 점수가 별 차이가 없거나 낮을 수도 있습니다. 따라서 8"x12" 보다 큰 대형 프린트가 필요하여 많은 화소가 중요한 경우 DxOMark Sensor와 함께 화소수를 같이 고려해야 합니다.Color Depth: 얼마나 많은 색상을 구분할 수 있느냐를 측정한 것입니다. 색상 측면에서 바라 ... more

Linked at shotgunlee의 블로그 .. at 2010/05/31 23:17

... k 이해하기 http://shotgunlee.egloos.com/9830173픽셀 크기가 클수록 노이즈가 적을까? (픽셀 크기, 센서 크기, SNR) http://shotgunlee.egloos.com/9955587카메라 SNR(노이즈) 비교시 조리개값, 셔터스피드를 왜 동일하게 해야 하는가? http://shotgunlee.egloos.com/102172 ... more

Linked at shotgunlee의 블로그 .. at 2010/12/19 00:08

... 비교하기 위해서는 어떻게 해야 할까요? 맞습니다. 특정 사이즈로 리사이즈해서 비교하거나, 특정 사이즈로 인화해서 비교해야 합니다.다음 글도 참조하세요.http://shotgunlee.egloos.com/99555872. 100% 크롭의 선예도로 비교하면 캐논 D30이 캐논 60D보다 뛰어납니다.예를 들어 동일한 렌즈를 사용하는 3MP D30, 18MP 60 ... more

Commented by 지친이 at 2016/04/19 16:29
흔히들 하는 오해죠. 픽셀 크기를 키우면 단순히 노이즈가 줄 거라는... 그리고 동일 센서에서 픽셀을 늘리면 무조건 노이즈는 나빠질 거라는..

흔히 생각하는 것과 달리 동일 면적에서 메가픽셀이 두배가 되었을 때 단위 픽셀당의 노이즈와 DR은 감소할 지 몰라도 더 많은 픽셀을 동원할 수 있기 때문에 결과적으로는 (DxOmark의 prrint와 같은 경우) 비슷한 수준의 노이즈와 DR을 나타내게 됩니다. 그렇다면 비숫한 크기의 픽셀을 더 많이 동원할 수 있는 센서가 더 유리하고, 결론적으로 동일 기술 수준에서는 메가픽셀 상관 없이 무조건 큰 센서가 항상 더 유리합니다.
Clarks vision에서는 sensor figure of merit을 대략 megapixel * pixel pitch로 제시하였는데 면적의 비율과 1:1로 매치되는 것은 아니지만 대략 비슷한 맥락에서 나온 식입니다.

말도 안되는 내용이 넘쳐나는 블로그들을 보다가 반가운 마음에 본문과 다를 바 없은 댓글을 달았네요.
Commented by shotgunlee at 2016/07/10 17:22
제 의견에 동의해 주셔서 감사합니다.

:         :

:

비공개 덧글

◀ 이전 페이지다음 페이지 ▶