언더 디스플레이 카메라 어디까지 왔나

ZTE가 MWC 상하이 2021에서 2세대 언더 디스플레이 카메라를 선보였다. ZTE가 선보인 1세대 카메라를 탑재한 ZTE 액손 20 5G가 출시된 지 몇 달도 채 되지 않았는데 금세 2세대를 선보인 것이다.

언더 디스플레이 카메라는 화면 아래에 카메라를 숨기는 기술을 뜻한다. 언더 패널 카메라로 부르기도 한다. 지금까지 사용된 방법은 카메라 부분에만 픽셀 밀도를 떨어뜨려 망사처럼 스크린을 배치해 화면을 적당히 숨기는 방식이었다. 따라서 전체화면으로 영상 등을 실행하면 갤럭시가 채용하고 있는 홀 디스플레이보다 일체감이 있다. 그러나 셀피 카메라 부분이 약간 어둡게 보인다.

ZTE는 2세대 역시 같은 방식이지만 픽셀 밀도를 훨씬 높인 것으로 발표하고 있다. 원래는 200ppi 수준으로 초창기 스마트폰 수준의 픽셀 밀도(아이폰 3GS의 픽셀 밀도가 163ppi 수준이었다)를 갖고 있었으나 현재 400ppi 수준까지 발달했다고 전했다. 400ppi는 아이폰 11 화면(326ppi)보다 고밀도인 수준이다. 현재 아이폰 12 시리즈는 약 460ppi, 갤럭시 S 시리즈는 약 550ppi 수준의 디스플레이를 탑재하고 있다. 따라서 스마트폰에 비해 카메라 위 화면의 해상도가 크게 부족하지 않다. 따라서 1세대처럼 동영상을 볼 때 등의 불편함은 크게 사라질 전망이다. 화면 재생률 역시 120Hz로 기존(90Hz)보다 향상됐다.

언더 디스플레이 카메라(UDC)의 또 다른 단점은 셀피 카메라 품질이 떨어진다는 것이다. 보통 UDC의 경우 좋은 카메라를 탑재해도 빛을 가리고 있는 위 화면 때문에 좋은 품질의 셀피 사진을 얻기 어렵다. 카메라는 빛을 얼마나 많이 받아들일 수 있고 그 빛의 간섭을 얼마나 잘 처리하느냐가 중점인 센서기 때문에, 카메라 위의 망사 스크린은 셀피 촬영에 큰 악영향을 주게 된다. 만약 카메라 위 디스플레이 화소 밀도가 높아졌다고 해도 카메라 품질이 그만큼 떨어지면 존재 이유가 위협받는 제품이 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 제조사들은 셀피 카메라를 제품 내에 숨겼다가 사진 찍을 때만 튀어나오게 하는 팝업 카메라를 대안으로 채택하기도 한다. 팝업 카메라 자체는 훌륭한 발상이지만 그만큼 부품 수가 늘어나면 고장의 위험이 점점 높아지는 문제도 있다.

ZTE는 카메라 품질에 대해서는 언급하지 않았다. 보통 MWC 같은 대형 전시회에서 언급을 안 한다는 건 아직까지 부족하다는 이야기다. 다만 3D 스캐닝이 가능한 3D 구조광 카메라(3D structured light scanner)가 가능하다고 발표하고 있다.

3D 카메라는 여러 방식이 있는데, 보통 건물 출입구 등에서 쓰는 카메라들은 내부에 렌즈를 세개쯤 넣어 세 렌즈의 시야각 차이를 통해 3D 이미지를 만들어낸다. 그러나 스마트폰 안에 렌즈 세개를 넣었을 리는 없다. 스마트폰 안에서 활용할 수 있는 방식이라면 듀얼픽셀 카메라를 통해 위상차를 만들어내는 방식이 있긴 하지만(2D는 아니고 2.5D쯤 되는 방식이다) 3D 스캐닝이라고 할 정도는 아니다. ZTE는 이 카메라의 구동 원리를 정확하게 밝히지는 않고 있으나 ToF 센서를 비롯해 듀얼픽셀, 머신러닝 등 여러 방식을 함께 동원하는 것으로 보인다. ToF 센서가 탑재된 카메라는 사물을 3D로 인식할 수 있다. 그러나 얼굴 인식, 3D 스캐닝 등이 가능하다고 ZTE가 발표하고 있는 것으로 봐서 성능이 뛰어난 ToF 센서를 통해 보안 소프트웨어를 구현했을 것으로 예측할 수 있다. ZTE는 앞으로 이 카메라를 통해 3D 모델링, AR, 결제, 얼굴인식 등이 가능할 것으로 발표하고 있다.

삼성전자 역시 화면에서 카메라를 없애버리려 많은 노력을 하고 있다. UDC의 경우에도 특허를 내고 여러 방식을 시험하고 있다. 삼성은 아예 화면을 둘로 쪼개(볼 때는 하나로 보인다) UDC 전용 서브 스크린과 메인 스크린을 결합하는 형태와, 사진을 찍을 때만 내부에서 카메라가 화면 가까이 가는 방식을 모두 실험하고 있다. 두 방식 모두 특허로 공개됐지만 실제 양산까지 이어질지는 미지수다. 삼성디스플레이는 노트북에 UDC를 적용하려고 노력하고 있으며 1~2년 안에 양산이 가능할 것으로 알려지고 있다. 패널 제조사인 삼성디스플레이에도 역시 UDC는 중요한 연구 분야일 것이다. ZTE가 사용하는 패널이 중국 제조사인 비저녹스(Visionox)에 의해 만들어지고 있기 때문이다.

Wow ⊙∀⊙! Samsung Display reveals its under-Display camera technology for the first time, which will be used for OLED notebook screens first pic.twitter.com/Fu4Ublvsru

— Ice universe (@UniverseIce) January 14, 2021

ZTE의 UDC 수준은 상당히 높아졌으며, 따라서 제대로 된 셀피 사진을 찍을 수 있고 얼굴 인증을 할 수 있는 카메라 없는 완벽한 카메라가 2~3년 뒤 중국에서 나오게 될지도 모르겠다. 그리고 그 카메라를 탑재한 제품이 세계에서 가장 아름다운 스마트폰으로 등극할 것이다.

글. 바이라인네트워크
<이종철 기자> jude@byline.network