소개

안티-엘리어싱 필터 (또는 광학 로우-패스 필터로도 불림)는 현재 거의 모든 디지털 카메라에 들어가는 광학부품이다. 거의 모든 디지털 카메라가 (역주: 디지털 카메라 센서) 하나의 픽셀이 오로지 하나의 컬러만을 측정할 수 있기 때문에, 아주 작은 점 광원은 빛의 3원색을 충분히 표현할 정도의 넓은 면적에 도달하지 않을 수도 있다. 이 경우, 아주 세세한 디테일의 이미지 영역은 걸들리는 무지게 같은 패턴을 만드는 경우가 발생한다.

안티-엘리어싱 필터는 이런 문제를 해결하기 위해 고안되었으며, 이 필터는 빛을 이 문제를 발생하지 않을 정도의 수준에서 부드럽게(또는 퍼지도록) 한다. 이렇게 빛은 골고루 3원색을 표현할 정도로 충분한 영역에 도달토록 함으로써, 엘리어싱이 생기는 문제를 해결한다.

Fig.1 – 디지털 카메라에서 안티-엘리어싱이 필터가 동작하는 모습을 묘사. (1) 투영될 장면, (2) 렌즈, (3)안티-엘리어싱 필터, (4) 컬러 필터 배열 (5) 이미지 센서.

원리

안티-엘리어싱 필터가 없는 센서에선 (그림 1- 아래), 작은 광원 (1)이 렌즈(2)를 통해 비추게 되면, 오로지 컬러 필터 배열 (4)에 있는 삼원색 중 하나의 픽셀에만 도달하게 된다. 그렇게 됨으로써, 센서(5)에 도착한 빛의 색에 왜곡이 발생하게 된다. 여기에 안티-엘리어싱 필터(3)가 추가되면 (그림 1-위), 점 광원은 약간 뿌옇게 되면서, 센서 상의 삼원색 센서 모두에 도달하게 된다.

부작용

불행히다, 이러한 과정은 이미지의 세세한 디테일을 손상을 시키고, 이로써 결과물이 눈에 띄게 부드럽게 된다는 것이다. 이러한 문제는 후처리를 통해 어느정도 보정이 가능하지만, 손상된 모든 이미지가 복구되는 것은 아니다. 그래서, 카메라 설계자는 어떻게 엘리어싱 문제의 제거와 디테일의 손상 사이에서 절적하게 필터의 강도를 조절하느냐라는 문제에 직면하게 된다.

이미지 디테일 복구

카메라 바디 내 보정

카메라 내에는 일반적으로 경계선의 대비율을 증가하는 방법으로 간단하게 이미지를 선명하게 하는 알고리즘을 사용한다. 이 방법은 실제 이미지의 선명도를 복구하지는 않지만, 육안으로 봤을 때, 이미지가 선명하다는 인상을 받도록 한다. 이러한 이유로, 많은 사진 촬영자는 바디 내 보정을 사용하지 않고, 후처리로 컴퓨터에서 이 과정을 수행하기도 한다.

역 필터링 환산 (역주: Deconvolution을 의역했습니다.)

몇몇 최신의 소프트웨어는 (예, 포토샵 CS2의 ‘Smart Sharpen’ 기능)은 deconvolution이라는 수학적 과정을 통해 소실된 데이터를 복구하기도 한다. 이 과정의 계산과정이 대단히 복잡하지만, 최근의 컴퓨터들은 이 과정을 충분히 수행하고도 남을 만큼 충분하다.