[지디넷코리아]몇 일 전 떠들썩한 뉴스가 들려왔다. 바로 삼성전자의 카메라폰(이하 폰카)이 디지털 카메라 못지 않은 성능을 갖췄다는 것. 이를 입증하는 논문을 모 대학원의 교수가 발표한다는 내용이었다.

이전에도 폰카와 디지털 카메라의 카메라 성능을 두고 갑론을박이 있긴 했지만 이처럼 신뢰도를 느낄만한 곳에서 공식적인 논문으로 발표되는 건 처음 있는 일. 이 뉴스가 상당한 관심을 끄는 건 당연한 일이다.

하지만 문제의 논문은 막상 뚜껑을 열어보니 뉴스 내용과는 상당한 차이가 있었다. 논문의 주제는 이미지 화질 분석이었으며, 이는 카메라 성능을 판가름하는 제반 성능 가운데 단편적인 부분만 비교한 것일 뿐이었다.

논문에서 말하고자 한 바는 삼성전자의 폰카로 찍은 사진 품질이 동일 화소수의 디지털 카메라와 비교해 떨어진다고 보기 어렵다는 것이지만 이를 입증하는 논문 자체에도 상당한 허점이 있다는 점을 지적하지 않을 수 없다.

실험의 기본을 망각한 논문, 가십거리를 만들기 위함인가?
기기를 대상으로 한 논문인 만큼 논문의 근거는 실험을 통한 결과물일 수밖에 없다. 그런데 이 논문의 근거가 된 실험은 일반화의 절차가 결여되어 있는 치명적인 오류를 범하고 있다.

실험이라는 것은 그 자체가 특수화된 환경이라는 점을 염두에 두고 진행된다. 따라서 실험이 통상적으로 같은 결과를 얻어낼 수 있는지를 입증하기 위한 일반화 과정을 거쳐야 한다.

그렇지 않고 도출된 결과는 어떤 환경에서 어떤 식으로 실험했더니 어떤 결과가 나오더라는 단순 결과만 낳을 뿐, 어떤 일반적인 상황에 대한 근거로 작용하기에는 무리가 따르는 법이다. 하지만 논문 어디에도 이런 일반화를 위한 근거는 존재하지 않는다.

우선 실험군 선택을 살펴보자. 실험에 쓰인 폰카와 디지털 카메라는 삼성전자의 300만, 500만 화소 폰카와 캐논의 최저가 보급형 300만 화소 카메라, 소니의 포터블 500만 화소 카메라다. 여기에 참고로 비교 대상이 된 건 니콘의 프로급 가운데 최저가 대중형 모델인 D70이다.

D70은 기준 또는 절대 비교 대상이라는 점을 감안하면 이들 실험군 선택은 같은 화소에 같은 센서 크기를 가진 제품인 것이고, 폰카의 사양에 디지털 카메라를 맞췄다고 볼 수 있겠다.

여기에서 첫 번째 오류가 나온다. 300만 화소급 폰카인 SPH-S2300의 디지털 회로 기술은 몇 년도 산일까? 같은 화소습의 캐논 A75의 그것은 또 어떻고?

이 오류는 같은 크기의 센서를 지닌 같은 화소급 카메라를 찾다보니 이것밖에 없었다고 말할 수도 있다. 그렇다면 다른 각도에서 반박을 해보자. 캐논 A75가 300만 화소급 디지털 카메라의 가장 일반적인 모델이라고 할 수 있을까? 아마 이건 캐논조차도 인정하지 않을 것이다.

SPH-S2300 역시 마찬가지다. 폰카라고 했지만, 이 폰카를 보면 폰카라는 생각은 전혀 들지 않는다. 갖추고 있는 기능은 휴대폰에 카메라를 달았다기보다는 카메라에 휴대폰 기능을 넣었다는 게 맞을 정도다. 이 폰카를 두고 이게 과연 300만 화소급 폰카라고 일반화시킬 수 있다면, 그것이 억지가 아니고 무엇이겠는가 싶다.

이번에는 센서에 대해 말해보자. SPH-S2300에 쓰인 센서와 A75에 쓰인 센서는 같은 모델인가? 아마 이 3가지 물음에 대해 ‘실험에 쓰이기에는 적절했다’고 말하지는 못할 것이다.

센서는 완전히 같은 것도 아니다. 단지 비슷한 크기에 비슷한 화소일 뿐이며 제품군 선정에 있어서도 일반화가 이뤄져 있지 않다. 제대로 비교하려면 다른 300만 화소급, 500만 화소급의 보급형 디지털 카메라를 충분히 입수해 비교했어야 했다.

두 번째 오류는 실험 환경이다. 어떤 실험이든 실험 환경에 대한 명시는 기본이다. 하지만 여기에 나타난 환경은 실험에 쓰인 차트일 뿐 촬영에 직접적인 영향을 미치는 조명 상태나 색 온도, 조명의 종류, 형광등일 경우 파장 등 민감한 실험 환경에 대한 어떤 답도 나와있지 않다.

심지어 노이즈를 테스트하면서 직접적인 영향을 미치는 노출 시간에 대한 것조차 나와있지 않는 심각한 오류를 범하고 있다.

세 번째 오류는 실험 반복을 통한 오차 수정에 대한 것이다. 어디에도 오차 수정 과정에서 나타난 편차 얘기는 없다. 이것만으로는 이 실험을 단지 한 번씩만 거쳤다는 것인지, 수 회 반복해서 그 오차를 수정한 일반화된 값을 내놓았다는 것인지 알 수가 없다. 조금 극단적으로 말하자면 이 결과가 심각한 오차로 인해 야기된 잘못된 결과일 수도 있겠다는 생각까지 들게 한다.

센서 기준 둔 단순 이미지 품질 비교일 뿐, 일반화는 곤란
이제 기술적인 부분에서 논문에 접근해보자. 먼저 해상도를 측정한 부분. 여기에는 센서의 성능도 성능이지만 렌즈의 해상도, 왜곡률, 수차 등으로 인한 오류, 초점거리에 따른 포커싱 포인트 오차 등이 변수로 작용한다. 또 디지털 처리에서 알리아싱을 처리하는 방식을 어떻게 하느냐에 하는 것도 변수가 될 수 있다.

D70을 뺀 나머지 4가지 실험 대상은 렌즈가 고유의 것이므로 렌즈의 해상도, 수차를 일단 접어놓을 수 있다. 하지만 초점거리에 따른 최단 촬영거리와 그를 넘어설 경우의 촬영 거리, 심도에 따른 포커싱 포인트 오차는 어떤 경우든 실험 결과에 상당한 영향을 미친다.

논문에는 해상도를 측정하기 위한 설정에 대한 것은 나오지 않은 채 이 부분에 대한 고려를 어떻게 했는지 명시되어 있지 않다. 만일 이들 가운데 어느 한 카메라에 포커싱 포인트 오차가 있었다면? 과연 이 실험을 믿을 수 있을까?

다이내믹 레인지와 감마를 비교한 부분 역시 마찬가지다. 포토샵 정보로 최저 농도부와 정보값이 255가 되는 시점의 노출을 선택했다면 실험 대상마다 노출 시간이 달랐음을 의미한다.

이것은 감마커브에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 다시 말해 빛의 투과량이 노출이 장시간 계속될수록 밝은 곳과 어두운 것에서 심한 차이를 보이기 때문에 이런 환경에서 휘도비와 감마값을 비교하는 건 억지스러운 면이 많다는 얘기다.

폰카가 노출 시간을 조절할 수 없는 모델이라면 화이트홀로 날아간 부분을 뺀 나머지 영역에서 테스트했다는 얘기가 될텐데, 설마 이것은 아닐 것이라고 생각하고 싶다.

노이즈 측정은 센서와 노이즈 리덕션 회로, 노출 시간 및 조명의 순간 상태, 설정된 감도값에 의해 달라진다. 역시 이에 대한 정보도 논문에는 전혀 언급되어 있지 않다.

다만 어떤 조명 하에서 어떤 결과가 나왔는지에 대한 얘기만 있을 뿐이다. 심지어 플래시가 있었나 없었나에 대한 언급조차 없다는 건 난센스가 아닐 수 없다.

	가장 큰 문제는 특별한 상황을 놓고 마치 폰카가 디카보다 뛰어난 것처럼 일반화시키려는 것

색 재현 범위 역시 문제가 있다. 역시 어떤 조명 하에서였나에 대한 문제다. 사진은 빛을 이용한 것인 만큼 감도와 노출 시간, 조리개값에 대한 차이를 고려하지 않을 수 없다. 테스트 방법이 잘못된 건 아니지만 그 환경을 갖추는 것에 너무 무관심했다는 얘기다.

이어지는 실험은 아예 실험이라고 할 수가 없는 것들이다. ‘시감각적 화질 분석’이라는 표현을 썼는데, 이건 쉽게 말해 사람의 눈으로 보고 평가한 화질이라는 얘기다.

더구나 이것은 찍은 사진은 디지털 인화해서 비교했다고 한다. 디지털을 아날로그로 변환했다는 얘기다. 정상적인 해상도가 나올 리 없으며 화소 수에 관계없이 동일한 8×10인치 크기로 인화해 화소간 차이를 아예 무시해버렸다.

그 차이가 미세하다고 해도 이것은 실험 절차로 볼 때 당연한 결과일 뿐이다. 계조의 차이 역시 인화기의 성능에 따라 달라지는 것이며 실험 대상으로 찍은 사진 4개가 같은 인화기를 거치는 과정에서 그 차이가 상당수 사라졌다는 건 짐작할 수 있다.

또 디지털에서의 노이즈 패턴은 아날로그화했을 때 필름의 노이즈와 전혀 다르다. 따라서 인화물에서는 비교할 수 없는 것임을 전혀 고려하지 않고 있다.

색 재현 범위의 특성이라고 하면서 제시한 부분은 색 재현 범위가 아닌 화이트밸런스에 따른 문제를 갖고 논하고 있다. 어긋난 모습을 보이고 있는 것이다.

가장 기초적으로 다루는 사진 입문서는 사진을 찍는 시간대에 따른 색 온도를 언급하고 있다. 또 컬러 필터를 통해 이로 인한 오차를 보정하는 방법도 기술한다.

즉 어떤 환경에서 사진을 찍었느냐에 따라 화이트밸런스가 바뀔 수 있음을 의미한다. 커스텀 화이트밸런스를 통해 정확한 색상을 잡았을 때의 차이가 아닌 색 온도 변화 범위의 극히 한정된 영역에서 변화하는 자동 화이트밸런스에서 시간차를 갖고 사진을 찍고 그 결과를 인화해 눈으로 비교했다는 점에서 실험 자체의 본질을 벗어나는 오류를 범한 것이다.

도출된 결론 역시 설득력이 떨어지기는 마찬가지다. 단지 몇 줄에 불과한 실험 결과에 대한 고찰은 그 근거를 제시하기에 부족함이 많다. 그 뿐 아니라 실험에 대한 요약 정도의 역할조차 수행하기 어려울 만큼 빈약한 내용만 담고 있다. 나머지는 폰카의 의미에 다소 억지로 끼워 맞춘 듯한 시류에 대한 얘기다.

소문난 잔치에 먹을 것이 없다고 했던가? 이 논문과 뉴스는 소문난 잔치라고 할 것도 없지만 먹을 것 역시 없다. 가장 기초적인 실험에 대한 원칙조차 지키지 않은 채 억지 결론을 도출하는데도 말을 너무 아낀 것인지 상당히 인색해졌다.

논문의 근간이 되는 서두는 본론과 동떨어져 있다. 이 동떨어진 내용을 갖고 끝맺음을 하느라 결론에 가서 다시 억지스러워졌다. 논문이라기보다는 제조사를 위한 프레젠테이션 자료처럼 보이기 십상이다.

가장 큰 문제는 SPH-S2300라는, 펜탁스 렌즈를 쓰고 광학 줌을 단 일반적이지 않은 제품을 끼워놓고, 정작 비교 대상인 디카는 이미 한 물 간 모델을 골라 이를 마치 폰카가 디카보다 더 뛰어나다는 식으로 일반화시켰다는 것이다.

이를 가리켜 폰카와 디지털 카메라의 성능을 비교했더니 폰카가 더 좋더라고 떠든 뉴스. 더 가관이다. 이번 논문과 뉴스를 바라보면서 씁쓸한 생각만 들 수밖에 없는 건 아마도 기본을 망각한 채 표류하고 있는 전문가의 역할이 너무 한심한 수준에 이르지 않았나 하는 생각에서일 것이다. @