삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB – 사양 1부

삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB 그린을 구매한 기념으로 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈의 시스템 온 칩, 디스플레이, 카메라의 각 사양이 의미하는 바를 알고 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB의 사양을 기록하고자 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB – 사양 1부를 작성했다.

주의사항
1. 2023년 2월 7일에 삼성닷컴에서 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB 그린을 1,766,145원에 구매했다.
2. 삼성닷컴 결제내역을 보면 총 주문금액 1,962,400원에 총 할인금액 103,300원이 적용되어 최종 결제금액 1,859,100원이라고 표기되어 있는데, 삼성카드 앱에 접속해보면 최종 결제금액에 92,955원 할인이 추가로 표시되어 있다.
3. 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈 사전판매 관련 내용은 삼성닷컴 기준이다.
4. 개인적인 경험과 웹상의 정보를 종합해서 작성했기 때문에 사실과 다른 정보가 있을 수도 있다.

목차

1. Samsung Galaxy 브랜드
2. Samsung Galaxy S23 시리즈 비교
3. Samsung Galaxy S23 시리즈 사전판매 혜택
4. Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 사양 1부
   4-1. 시스템 온 칩 사양
   4-2. 디스플레이 사양
   4-3. 카메라 사양
5. Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 사양 2부
   5-1. 배터리 사양
   5-2. 스토리지 사양
   5-3. 무게 및 크기
   5-4. 보호 사양
   5-5. 환경 인증
   5-6. 추가 지원
6. Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 개봉
7. Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 디자인
8. Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 소감

Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 시스템 온 칩 사양

삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB는 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 시스템 온 칩을 탑재했지만, 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2에서 지원하는 기능을 온전히 사용하지 않으므로 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 시스템 온 칩의 사양만으로 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB의 사양이나 성능을 유추해선 안 된다.

○ CPU

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2의 기본 모델인 SM8550-AB의 CPU는 Qualcomm Kryo Prime Cortex-X3 3.19GHz 1코어, Qualcomm Kryo GOLD MP2 Cortex-A715 2.80GHz 2코어, Qualcomm Kryo GOLD MP2 Cortex-A710 2.80GHz 2코어, Qualcomm Kro Silver MP3 Cortex-A510 2.02GHz 3코어로 구성되어 있다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

갤럭시 S23 시리즈에는 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2의 성능을 개선한 모델인 SM8550-AC를 탑재했다. SM8550-AC의 CPU는 Qualcomm Kryo Prime Cortex-X3 1코어의 최대 클럭이 기본 모델의 최대 클럭인 3.19GHz보다 0.17GHz가 더 높은 3.36GHz이다.

○ GPU

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 아드레노 740은 7세대 아드레노 아키텍처로 개발하고 TSMC 4nm 공정으로 제조된 GPU로 Vulkank 1.3, OpenGL ES 3.2, OpenVG 1.2, OpenCL 2.0, Direct3D 12 API를 지원하고, 안드로이드 기기에서 머리카락을 더욱 사실적으로 묘사하는 언리얼 엔진 5 메타휴먼 프레임워크(Unreal Engine 5 Metahumans Framework)와 객체의 조명 환경을 실시간으로 시뮬레이션하는 하드웨어 가속 레이 트레이싱(Hardware Accelerated Ray Tracing)을 지원하고, 피사계 심도와 모션 블러 등의 효과를 추가하는 게임 후처리 가속기(Game Post Processing Accelerator)를 탑재했다.

비디오 코덱은 AV1(AOMedia Video 1), H.265(MPEG-H Part 2 High Efficiency Video Coding, HEVC), H.264(MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding, AVC1), VP9, VP8을 지원하고, HDR 규격은 HDR Vivid, HDR10, HDR10+, Dolby Vision HDR을 지원하고, 최대 8K 60FPS 영상을 재생할 수 있다.

온디바이스 디스플레이 해상도는 최대 4K 60FPS 또는 QHD+ 144Hz를 지원하고, 외부 디스플레이 해상도는 최대 4K 60Hz를 지원하고, 색상 심도는 최대 10비트를 지원한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2의 갤럭시 S23 시리즈 전용 모델인 SM8550-AC의 GPU 코어 클럭은 기본 모델의 최대 클럭인 680MHz보다 39MHz가 높은 719MHz이고, 비디오 코덱은 AV1, H.265(HEVC), H.264(AVC1), VP9, VP8을 지원하고, HDR 규격은 HDR10+를 지원하고, 최대 8K 60FPS 영상을 재생할 수 있고, 온디바이스 디스플레이 사양은 3,088 x 1,440 (Quad HD+) 120Hz를 지원하고, 색상 심도는 8비트를 지원한다.

○ AI 엔진 고성능 프로세서

퀄컴 헥사곤 프로세서(Qualcomm Hexagon Processor)는 작업 부하에 맞춰 정확한 전력을 공급할 수 있는 전용 전력 공급 시스템, 공유 메모리(Large Shared Memory), 텐서 가속기, 스칼라 가속기, 벡터 가속기를 동시에 작동시켜 신경망 레이어를 훨씬 더 작은 마이크로 타일로 나눠서 복잡한 AI 모델에 대한 추론 프로세스를 가속하고 전력 소모를 최소화하는 마이크로 타일 추론(Micro Tile Inferencing), 이미지에서 객체를 인식하는 시맨틱 분할 모델(Semantic Segmentation Model, SegNet), 텐서 가속기(Tensor Accelerator), 텐서 가속기의 성능을 높이는 새로운 하드웨어 가속 기능, 스칼라 가속기(Scalar Accelerator), 벡터 가속기(Vector Accelerator)로 구성되어 있고, FP32 정밀도, INT16 정밀도, INT8 정밀도, INT4 정밀도를 지원하고, 퀄컴 아드레노 GPU나 퀄컴 인지 이미지 신호 프로세서(Cognitive ISP)와 데이터를 주고받을 때 시스템 메모리를 통하지 않고 물리적인 브릿지로 직접 데이터를 전송해서 작업 프로세서 속도를 높이고 전력 효율성을 개선하는 헥사곤 다이렉트 링크(Hexagon Direct Link)를 지원한다.

○ AI 엔진 저전력 프로세서

퀄컴 센싱 허브(Qualcomm Sensing Hub)는 듀얼 AI 프로세서, 올웨이즈 센싱 카메라(Always sensing Camera), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP), 메모리로 구성되어 있고, 상시 감지카메라를 통한 디스플레이 훔쳐보기 인식 및 QR 코드 인식, AI 노이즈 캔슬링 등 상항 인식, 오디오, 센싱, 카메라에 기반한 AI 모델을 1mA 미만의 전력으로 연산해서 퀄컴 헥사곤 프로세서의 부하를 최대 80% 경감시키고 AI 연산에 따른 배터리 소모를 최소화한다.

○ RAM

RAM(Random Access Memory)은 컴퓨터를 켜서 컴퓨터 하드웨어에 전력이 공급되는 동안 프로세서가 연산하는데 필요한 데이터를 저장하는 기억장치로 컴퓨터를 꺼서 컴퓨터 하드웨어에 공급되는 전력이 차단되면 저장된 데이터가 소실된다. Random Access는 1비트가 저장되는 메모리 셀의 주소가 지정되어 있어서 모든 메모리 셀에 같은 속도로 접근해서 데이터를 읽고 쓸 수 있다는 의미이다.

SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)은 메모리의 동작 클럭을 프로세서와 메모리 컨트롤러 간에 데이터를 전달하는 시스템 버스의 속도에 동기화(Synchronous)해서 메모리의 동작 속도를 높인 DRAM으로 클럭 주기 당 데이터를 전송하는 양에 따라 SDR(Single Data Rate) SDRAM, DDR(Double Data Rate) SDRAM, QDR(Quad Data Rate) SDRAM, FDR(Fourteen Data Rate) SDRAM, EDR(Enhanced Data Rate) SDRAM으로 구분된다.

LPDDR(Low Power Double Data Rate)는 DDR SDRAM의 전력 소비를 최소화하고 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 모바일 기기의 저전력 상태 전환에 최적화한 SDRAM으로 LPDDR2부터는 DDR 표준과 독립적으로 개발하면서 LPDDR, LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4, LPDDR4X, LPDDR5, LPDDR5X, LPDDR6 순으로 기술이 발전했다.

LPDDR5X는 2021년 7월에 국제 반도체 표준 협의기구(Joint Electron Device Engineering Council Solid State Technology Association, JEDEC)가 발표한 표준 사양으로 데이터 입출력 전송 속도를  LPDDR5의 6,400MT/s에서 8,533MT/s로 높였고, 높아진 클럭에 대한 안정성을 유지하기 위해 새로운 적응형 새로 고침 관리(Adaptive Refresh Management) 기능을 도입했다.

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2는 LPDDR5X, 4,200MHz, 16GB를 지원하는데 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 저장 장치 용량에 관계없이 LPDDR5X 12GB를 탑재했고, RAM 최대 클럭은 비공개이다.

○ 이미지 신호 프로세서

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 스펙트라(Qualcomm Spectra)는 컴퓨터 비전의 하드웨어 가속기(Hardware Accelerator for Computer Vision, CV-ISP), 인지 이미지 신호 프로세서(Cognitive Image Signal Processer, Cognitive ISP), 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processer, ISP)를 통합해서 18비트 심도, 최대 2억 화소 이미지 촬영, 8K 30FPS 또는 4K 120FPS 영상 촬영, HD 해상도에서 최대 960FPS 슬로우 모션 촬영, AI 기반 자동 초점, AI 기반 자동 노출, AI 얼굴 감지, 멀티 프레임 노이즈 감소(Multi Frame Noise Reduction, MFNR), 야간 촬영 시 한 번에 최대 30개의 이미지를 촬영해서 각 이미지의 가장 좋은 부분을 하나로 결합하는 메가 멀티 프레임 엔진(Mega Multi Frame Engine)을 지원한다.

그리고 기계 학습 명령을 처리하는 퀄컴 헥사곤 프로세서로 얼굴(Face), 여러 명의 얼굴(Multiple Face), 머리카락(Hair), Body(몸), Skin(피부), 입술(Lips), 지면(Ground), 모래사장(Beach), 수풀(Plant), 산(Mountain), 건물(Building), 하늘(Sky), 먹거리(Gourmet), 문자(Text), 수트(Cloth), 사원증(ID Card), 프로젝터 스크린(Projector Screen), 고양이(Cat), 음료(Straw), 안경(Glasses), 기타(Others) 등을 실시간으로 최대 8개로 분할 인식하고 필요에 따라 톤 밸런스, 채도, 노출, 선명도, 질감, 노이즈 등을 조정해서 이미지의 퀄리티를 높이는 실시간 영상 분할 필터(Real Time Semantic Segmentation Filter)를 지원한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 스펙트라를 통해 16비트 Expert RAW 이미지, 최대 2억 화소 이미지 촬영, 8K 30FPS 및 4K 60FPS 영상 촬영, FHD 해상도에서 960FPS 슬로우 모션 촬영, AI 기반 자동 초점, AI 기반 자동 노출, AI 얼굴 감지, 멀티 프레임 노이즈 감소(MFNR), 최대 30초간 이미지를 촬영해서 각 이미지의 가장 좋은 부분을 하나로 결합하는 야간 모드, 기계 학습 명령을 처리하는 퀄컴 헥사곤 프로세서로 피사체를 최대 8개로 분할 인식하고 필요에 따라 이미지의 퀄리티를 높이는 장면별 최적 촬영을 지원한다.

다만 퀄컴 공식 사이트에서 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양을 찾아보면 슬로우 모션 비디오 캡쳐에 대해 HD 해상도에서 960FPS를 지원한다고 표기되어 있지만, 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 FHD 해상도에서 960FPS를 지원한다. 퀄컴 공식 사이트에서 사양 표기를 잘못한 것인지, 퀄컴 공식 사이트에 공개된 SM8550-AB와 퀄컴 공식 사이트에 공개되지 않은 SM8550-AC의 일부 사양이 다른 것인지, 삼성전자가 HD 해상도를 FHD 해상도로 조정한 것인지는 알 수 없다.

○ 모뎀

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 X70 5G 모뎀 RF 시스템(Qualcomm X70 5G Modem RF System)은 5G 업로드 및 다운로드 속도, 짧은 대기 시간, 넓은 통신 범위, 높은 전력 효율성을 구현하는 퀄컴 5G AI 프로세서(Qualcomm 5G AI Processor), 5G의 업링크 속도와 통신 범위를 최적화하는 퀄컴 스마트 전송 3.0(Qualcomm Smart Transmit 3.0), 실시간으로 안테나 성능을 높이는 퀄컴 AI 강화 신호 부스트(Qualcomm AI Enhanced Signal Boost), 5G 초저지연 통신을 구현하는 퀄컴 5G 초저지연 스위트(Qualcomm 5G Ultra Low Latency Suite), 무선 주파수 전력 증폭기의 에너지 효율을 개선하는 퀄컴 광대역 엔빌로프 트레킹(Qualcomm Wideband Envelope Tracking), 실내외 위치 및 다양한 네트워크 조건에서 높은 전력 효율성을 구현하는 퀄컴 5G 절전 Gen 3(Qualcomm 5G PowerSave Gen 3) 기술을 통합해서 5G 주파수 중에서 24GHz ~ 100GHz의 고주파 대역 신호인 5G 밀리미터파(5G mmWave)와 6GHz 미만의 중저주파 대역 신호인 Sub 6GHz를 지원하고, 최대 10Gbps의 다운로드 속도와 최대 3.5Gbps의 업로드 속도를 구현한다. 그리고 5G + 5G 또는 5G + 4G를 사용할 수 있는 듀얼 SIM 듀얼 액티브(Dual SIM Dual Active)를 지원한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 X70 5G 모뎀 RF 시스템에서 듀얼 SIM 듀얼 액티브를 지원해서 Nano-SIM 한 개를 장착하고 Embedded SIM 한 개를 설정할 수 있고, 이외에 다른 기능에 대한 지원 여부, 최대 다운로드 속도, 최대 업로드 속도는 비공개이다.

○ 와이파이

1985년에 미국 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission, FCC)가 특정 대역폭으로 생성된 신호를 의도적으로 확산시켜 더 넓은 대역폭의 신호를 생성하는 확산 스펙트럼(Spread Spectrum) 중에서 5GHz와 2.4GHz를 민간 용도로 사용할 수 있도록 허용했고, 1990년에 소형컴퓨터 및 ATM 제조업체인 국가 현금 등록기 회사(National Cash Register Corporation, NCR Corporation)가 확산 스펙트럼을 기반으로 무선 통신 기기인 WaveLAN을 개발했고, 1997년에 미국 전기전자공학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)의 근거리 통신망(Local Area Network, LAN), 개인 영역 통신망(Personal Area Network, PAN), 수도권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN)에 대한 802번째 표준 프로젝트 중 11번째 워킹 그룹이 무선랜(Wireless LAN) 표준을 발표했다.

그리고 1999년에 IEEE 802.11 표준에 따라 무선 네트워크 기술을 구현하고 상호 운용성을 인증하기 위해 3Com, Aironet, Harris Corporation, Lucent, Nokia, Symbol Technologies가 글로벌 비영리 협회인 무선 이더넷 호환성 연합(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)을 결성했고, 무선 이더넷 호환성 연합(WECA)의 동맹 기업 중 하나인 애플이 1999년 7월에 출시한 iBook에 Wi-Fi를 탑재하면서 일반 소비자들에게 Wi-Fi 기술이 보급되었고, 2002년에 무선 이더넷 호환성 연합(WECA)이 조직명을 와이파이 연합(Wi -Fi Alliance)으로 변경했다.

와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi)는 IEEE 802.11가 규정한 통신 표준을 준수하는 전자 기기 간에 무선으로 데이터를 주고받을 수 있는 기술로 전자기파를 파장에 따라 분해하고 배열한 전자기 스펙트럼(Electromagnetic Spectrum) 중에서 주파수 대역이 1Hz ~ 3,000GHz (1THz)인 무선 스펙트럼(Radio Spectrum) 중에서 미국 연방 통신 위원회(FCC)가 민간에 허용한 6GHz, 5GHz, 2.4GHz를 사용한다.

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 시스템 온 칩에 탑재된 퀄컴 패스트커넥트 7800은 미국 전기전자공학회(IEEE)가 연구 중인 802.11be 표준에 상응하는 사양을 기반으로 6GHz 스펙트럼 대역에서 사용할 수 있는 320Hz 채널 대역폭과 4K QAM을 사용해서 최대 5.8Gbps의 데이터 전송 속도와 2ms 미만의 지연 시간을 구현한다. 그리고 고대역 동시접속 멀티 링크(High Band Simultaneous Multi Link, HBS ML) 기술을 도입해서 6GHz 스펙트럼 대역의 320Hz 채널 대역폭을 사용할 수 없는 경우 6GHz 또는 5GHz 스펙트럼 대역에서 사용할 수 있는 두 개의 160Hz 채널 대역폭을 결합해서 총 320Hz의 채널 대역폭과 4K QAM을 사용해서 최대 5.8Gbps의 데이터 전송 속도와 2ms 미만의 지연 시간을 구현할 수 있고, 6GHz 스펙트럼 대역을 사용할 수 없는 경우 5GHz 스펙트럼 대역에서 사용할 수 있는 한 개의 160Hz 채널 대역폭과 한 개의 80Hz 채널 대역폭을 결합해서 총 240Hz의 채널 대역폭과 4K QAM을 사용해서 최대 4.3Gbps의 데이터 전송 속도를 구현할 수 있다.

직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)는 무선 데이터 전송 시 많은 데이터를 통합해서 전송하기 위해 디지털 패킷을 아날로그 신호로 변환할 때 신호의 위상과 진폭을 변경해서 데이터를 전송하는 기술로 4 QAM은 하나의 파장 당 두 가지 위상과 두 가지 진폭을 각각 구분할 수 있어서 총 4가지 정보인 2비트를 전송할 수 있고, 16 QAM은 하나의 파장 당 네 가지 위상과 네 가지 진폭을 각각 구분할 수 있어서 총 8 가지 정보인 4비트를 전송할 수 있다. Wi-Fi 4는 64 QAM을 사용해서 총 64가지 정보인 6비트를 전송할 수 있고, Wi-Fi 5는 256 QAM을 사용해서 총 256가지 정보인 8비트를 전송할 수 있고, Wi-Fi 6은 1K QAM을 사용해서 총 1,024가지 정보인 10비트를 전송할 수 있고, Wi-F i7은 4K QAM을 사용해서 총 4,096가지 정보인 12비트를 전송할 수 있다.

퀄컴 4-스트림 듀얼 밴드 동시 접속(Dual Band Simultaneous, DBS)은 라우터와 데이터를 주고받거나 핫스팟 기능을 사용해서 다른 와이파이 기기에 통신 신호를 제공할 때 두 개의 5GHz 스펙트럼 또는 두 개의 6GHz 스펙트럼과 두 개의 2.4GHz를 동시에 사용해서 더 높은 데이터 전송 속도, 더 넓은 전송 범위, 더 낮은 지연 시간을 구현하는 기술이다.

다중입력 다중출력(Multi Input Multi Output, MIMO)는 데이터 전송 속도를 높이기 위해 데이터를 여러 가지 방식으로 나눈 후 여러 개의 안테나를 통해 데이터를 송수신하는 기술로 8×8을 지원하므로 최대 8개의 안테나로 8개의 데이터 스트림(Data Stream)을 동시에 송수신할 수 있지만, 안테나 구성이 2×2이므로 안테나당 2개의 데이터 스트림을 지원하는 안테나를 최대 2개까지 사용할 수 있어서 지원하는 공간 스트림은 최대 4개이다.

향상된 WPA 3(WPA3 Enhanced Open, Wi-Fi Protected Access 3)은 와이파이 연합(Wi-Fi Alliance)이 2018년에 발표한 보안 인증 프로그램으로 커피숍, 지하철, 호텔 등 공공장소의 개방형 네트워크에서 패시브 도청 (Passive Eavesdropping)을 차단한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 패스트커넥트 7800은 Wi-Fi 7, 320Hz 채널, 240Hz 채널, 4K QAM을 지원하지만, 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 2년 전에 출시한 삼성전자 갤럭시 S21 울트라와 같은 Wi-Fi 6E, 160Hz 채널, 1K QAM을 지원하고, 이외에 나머지 기능 및 사양에 대한 지원 여부는 비공개이다.

○ 블루투스

1993년에 에릭슨(Ericsson)의 모바일 통신 부서에서 근무한 네덜란드의 전기 기술자인 야프 하르트센(Jaap C. Haartsen)이 휴대폰과 전자 장치 간에 음성과 데이터를 주고받을 수 있는 새로운 개념의 근거리 무선 통신 시스템을 연구했고, 에릭슨은 1996년부터 근거리 무선 통신 사업의 생태계를 확장하기 위해 인텔(Intel), 노키아(Nokia), 도시바(Toshiba), IBM과 협력하기 시작했다. 그리고 1996년 12월에 인텔의 컴퓨팅 엔지니어인 짐 카닥(Jim Kardach)이 근거리 무선 링크를 통합하자는 뜻에서 10세기에 스칸디나비아 반도를 통합한 덴마크와 노르웨이의 왕인 해럴드 블루투스(Harald Bluetooth)의 이름에서 제안한 블루투스를 코드네임으로 사용하다가 이후 기술 명칭에 대한 이견이 없자 블루투스를 공식 명칭으로 정하고, 1998년에 에릭슨, 인텔, 노키아, 도시바, IBM이 Bluetooth SIG(Special Interest Group)를 결성했다. 1999년에 Bluetooth SIG는 무선 음성 헤드셋, 전화, 팩스, 파일 전송을 위한 프로필을 내장하고 데이터 전송 속도가 721 kbit/s이고 통신 범위는 10m 이내인 블루투스 1.0을 발표했고, 2000년에 블루투스 칩셋을 탑재한 휴대폰, 무선 마우스, 동글을 공개했다.

블루투스를 사용하려면 블루투스 신호를 주기적으로 송신하는 장치와 블루투스 신호를 주기적으로 수신하는 장치를 페어링(Pairing) 해야 한다. 페어링은 두 개의 장치 간에 블루투스 연결을 인증하는 절차로 처음 페어링할 때 서로 간에 인증 정보를 저장하므로 그다음부터는 두 개의 장치를 켜기만 해도 자동으로 블루투스가 연결된다. 블루투스는 멀티페어링 기능으로 각 블루투스 기기마다 총 8개의 페어링 인증 정보를 저장할 수 있고, 멀티포인트 기능으로 페어링한 기기 간에 연결 상태를 유지하고 각 기기를 교대로 사용할 수 있다.

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

블루투스 5.3 버전은 Bluetooth SIG가 2021년에 출시한 버전으로 송출 장치가 데이터 수신 안정성을 높이기 위해 같은 데이터 복사본을 빠르게 연속적으로 전송하면 수신 장치가 같은 데이터를 연속적으로 수신해서 불필요한 에너지 소모가 많아지므로 이미 데이터를 성공적으로 수신하면 나머지 같은 데이터를 수신 하기 전에 즉시 삭제해서 에너지 소비를 줄이는 기능, 데이터 전송량이 많을 때는 데이터를 주고받는 간격을 좁히고 데이터 전송량이 적을 때는 데이터를 주고받는 주기를 늦춰서 전력 소모를 줄일 때 데이터를 주고받는 주기의 전환 속도를 높이는 기능, 데이터를 송수신할 때 여러 개의 채널 중 신호가 가장 양호한 순서대로 채널 맵을 구성하고 데이터를 전송하는데 무선 연결 안정성을 높이기 위해 송출 장치뿐만 아니라 수신 장치에서도 채널 신호가 양호한지 여부를 판단하고 채널 맵을 업데이트하는 기능이 추가되었다.

블루투스 저에너지 오디오(Bluetooth Low Energy Audio, Bluetooth LE Audio)는 Bluetooth SIG가 2020년에 발표한 새로운 오디오 통신 규격으로 전력 소모를 최소화하면서 Bluetooth SIG가 2003년에 오디오 전송 필수 코덱으로 지정한 SBC(SubBand Codec)를 대체하기 위해 복잡한 통신 환경에 의한 낮은 전송 속도에서 오디오를 재생할 수 있고 SBC보다 음질이 좋은 낮은 복잡성 통신 코덱(Low Complexity Communications Codec, LC3)을 사용한다.

aptX는 1988년에 Audio Processing Technology Limited가 TV 방송, 라디오, 스튜디오 환경에서 고품질 오디오를 실시간으로 전송하기 위해 개발한 알고리즘으로 심리 음향 모델링을 기반으로 개발한 코덱보다 기술적인 면에서 음질이 떨어지지만, 데이터 전송 대역폭을 확보하는데 이점이 크고 상업 시장에 최적화한 시스템을 통해 1990년대 초반에 쥬라기 공원의 사운드 트랙을 시작으로 전 세계 음반, 라디오 방송까지 생태계를 확장했고, 2009년에 aptX 코덱이 내장된 젠하이저 블루투스 헤드셋이 출시를 시작으로 블루투스 오디오 시장까지 마케팅 영역을 넓혔다. 2010년에 APT가 CSR에 인수되었고, 2015년에 CSR이 퀄컴에 인수되었다.

오디오 기능은 상황에 따라 aptX LL 또는 aptX HD를 자동으로 적용하는 aptX Adaptive, 음성 통화 품질을 개선하는 aptX Voice, CD 품질의 16비트 44.1kHz 무손실 오디오 품질을 제공하는 aptX Lossless을 지원한다.

스냅드래곤 사운드는 퀄컴이 파편화된 aptX 코덱의 지원 여부에 대한 고객이 느끼는 불확실성을 줄이기 위해 만든 인증 프로그램으로 2021년에 출시한 스냅드래곤 사운드는 24비트/48kHz에서 작동하는 aptX Adaptive, 24비트/96kHz에서 작동하는 aptX Adaptive, 게임을 할 때 작동하는 AptX LL, 통화 중일 때 작동하는 AptX Voice, 퀄컴 블루투스 고속 링크를 보장하고, 2022년에 출시한 스냅드래곤 사운드는 16비트/44.1kHz CD 품질의 오디오를 제공하는 aptX Lossless를 추가 보장하고, 2023년에 출시한 스냅드래곤 사운드는 16비트/48kHz CD 품질의 오디오를 제공하는 개선된 aptX Lossless, 스마트폰과 이어폰 사이에 자연스럽고 몰입감 있는 공간 오디오 경험을 제공하는 퀄컴 공간 오디오(Dynamic Spatial Audio), 게임 내 음성 지연 시간 개선을 추가 보장한다. 참고로 스냅드래곤 사운드 인증 표시는 매년 달라지지 않으므로 스냅드래곤 사운드 인증 표시만 보고 어떤 기능이 있는지 유추할 수 없다.

퀄컴 트루와이어리스는 모바일 장치에서 이어버드 한 쌍 중 오른쪽 이어버드에 좌우 오디오 신호를 전송하고, 오른쪽 이어버드가 다시 왼쪽 이어버드에 좌측 오디오를 전송해서 완벽한 무선 오디오 전송을 구현하는 기술이고, 퀄컴 트루와이어리스 스테레오 플러스는 모바일 장치에서 이어버드 한 쌍에 동시에 연결해서 오디오 대기 시간을 최소화하고 전력 소모를 줄이는 기술이다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

블루투스 5.3 지원 정보 외에 나머지 기능 및 사양에 대한 지원 여부는 비공개이다. 참고로 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 개발자 옵션에서 블루투스 오디오 코덱을 확인하면 블루투스 저에너지 오디오에서 지원하는 낮은 복잡성 통신 코덱(LC3)이 아니라 SBC로 설정되어 있다.

○ 위치

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 로케이션 스위트(Qualcomm Location Suite)은 모바일 기기의 위치 기반 서비스 제공 플랫폼으로 앱 개발자가 API를 통해 사용자에게 정확한 위치 정보를 제공하거나 사용자의 위치 정보를 기반으로 관련 서비스를 제공할 수 있고, 미국 연방 통신 위원회(FCC)의 E-911 규정을 준수하므로 긴급 전화 시 위성 내비게이션 시스템과 LTE, Wi-Fi, 5G 실내 포지셔닝 같은 무선 신호, 기타 위치 기반 기술을 통합해서 무선 발신자의 수평 및 수직 위치를 정확하게 특정하고 교환원에게 제공할 수 있다.

GLONASS(Global Navigation Satellite System)는 군대나 민간 사용자에게 실시간 위치 정보를 제공하는 러시아 위성 항법 시스템으로 최고 효율 구간에서 5~10m 수평 위치 정확도, 15m 이내의 수직 위치 정확도, 100mm/s 이내의 속도 측정, 200ns 이내의 타이밍을 제공하는 24개의 위성이 고도 19,100km, 경사각 64.8°로 전 세계를 커버하는데 그중에서 18개의 위성은 러시아 지역을 커버한다.

NavIC(Navigation with Indian Constellation)은 군대나 민간 사용자에게 실시간 위치 정보를 제공하는 인도 지역 위성 항법 시스템으로 최고 효율 구간에서 인도 지역에 한 해 5~10m 절대 위치 정확도, 인도양 및 주변 1,500km 지역에 한 해 20m 정확도를 제공하는 7개의 위성이 정지 궤도와 경사 정지 궤도에서 인도 지역을 커버한다.

Beidou(Beidou Navigation Satellite System, BDS)는 군대나 민간 사용자에게 실시간 위치 정보를 제공하는 중국 위성 항법 시스템으로 최고 효율 구간에서 민간에게 10m 위치 정확도, 200mm/s 이내의 속도 측정, 10ns 타이밍을 제공하고 군대에 10cm 위치 정확도를 제공하는 42개의 위성이 전 세계를 커버한다.

GPS(Global Positioning System)는 군대나 민간 사용자에게 실시간 위치 정보를 제공하는 미국 우주군 위성 항법 시스템으로 일반 민간에게 5m 위치 정확도, 100ns 타이밍을 제공하고 민간인 생명 안전에 대해 30cm 이내의 위치 정확도를 제공하고 채굴과 같은 정밀한 위치가 필요한 산업용에 2cm 이내의 위치 정확도를 제공하는 31개의 위성이 전 세계를 커버한다.

QZSS(Quasi Zenith Satellite System)는 일본을 중심으로 아시아 및 오세아니아 지역에서 민간 사용자에 대한 GPS의 정확도를 높이기 위해 일본 정부가 개발한 4개의 위성 지역 시간 전송 시스템 또는 위성 기반 증강 시스템으로 최고 효율 구간에서 이론적 사양이 아닌 실제 서비스 평가 기준 민간에게 1.5m 이내의 위치 정확도를 제공하고, 일반적인 모바일 서비스 범위 외의 애플리케이션에 대해 1m 이내의 수평 위치 정확도와 1.5m 이내의 수직 위치 정확도를 제공하고, 매우 정밀한 서비스에 대해 2.7cm 이내의 수평 위치 정확도와 6.3cm 이내의 수직 위치 정확도를 제공하는 5개의 위성이 아시아 및 오세아니아 지역을 커버한다.

갈릴레오(Galileo)는 군대나 민간 사용자에게 실시간 위치 정보를 제공하는 유럽 연합 위성 항법 시스템으로 최고 효율 구간에서 민간에게 1m 이내의 위치 정확도를 제공하고 군대에 20cm 이내의 위치 정확도를 제공하는 23개의 위성이 전 세계를 커버한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 로케이션 스위트는 GLONASS, NavIC, Beidou, GPS, QZSS, Galileo를 지원하지만, 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB는 NavIC를 제외한 GLONASS, Beidou, GPS, QZSS, Galileo를 지원한다.

○ 충전

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 퀵 차지 5(Qualcomm Quick Charge 5)는 듀얼 차지(Dual Charge) 기술로 100W 이상의 충전 전력에 대한 빠른 충전 기능, 8단계의 전압 보호 기능, 3단계의 전류 보호 기능, 3단계의 열 보호 기능, 3단계의 타이머 보호 기능, 25V에 대한 USB 입력 과전압 보호 기능, 30V 이상의 전력 제어 기능을 지원한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

삼성전자 갤럭시 S23 시리즈는 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2를 탑재했지만, 삼성전자 고속 충전 기술의 기반인 퀄컴 퀵 차지 2.0을 외에는 퀄컴 퀵 차지 시리즈를 지원하지 않고 삼성전자의 독자적인 충전 시스템을 지원한다.

퀄컴 퀵 차지 2.0(Quick Charge 2.0, QC 2.0)은 2014년 6월에 퀄컴이 공개한 고속 충전 기술로 퀵 차지 2.0 지원 충전기를 퀵 차지 2.0 지원 디바이스에 연결하면 충전기가 디바이스에서 지원하는 클래스 모드를 감지하고 디바이스의 배터리 수명 및 온도에 따라 전압과 전류를 자동으로 조절해서 빠르고 안전하게 충전한다. 클래스 A 모드는 스마트폰과 같은 소형 디바이스를 위한 사양으로 5V, 9V, 12V 전압 및 최대 3A 전류를 사용해서 Micro USB 커넥터를 통해 최대 24W 전력을 공급하거나 USB Type-A 커넥터와 USB Type-C 커넥터를 통해 최대 36W 전력을 공급할 수 있다. 클래스 B 모드는 노트북과 같은 대형 디바이스를 위한 사양으로 5V, 9V, 12V, 20V 전압 및 최대 3A 전류를 사용해서 Micro USB 커넥터를 통해 최대 36W 전력을 공급하거나 USB Type-A 커넥터와 USB Type-C 커넥터를 통해 최대 60W 전력을 공급할 수 있다. 참고로 클래스 A 모드 충전기는 5V 전압 및 3A 전류를 사용해서 15W 전력을 공급하거나 9V 전압 및 2A 전류를 사용해서 18W 전력을 공급하거나 12V 전압 및 1.67V 전류를 사용해서 20W 전력을 공급하는데 일반적인 퀵 차지 2.0 지원 스마트폰은 최대 18W 전력으로 충전할 수 있다.

삼성전자 고속 충전(Adaptive Fast Charging, AFC)은 2014년 9월에 삼성전자가 공개한 삼성전자 디바이스 전용 고속 충전 기술로 퀄컴 퀵 차지 2.0을 기반으로 개발했다. 충전기와 디바이스가 삼성전자 고속 충전을 지원하고 5V 전압과 2A 전류를 지원하는 케이블로 연결하면 디바이스에서 지원하는 충전 모드를 감지하고 디바이스의 화면이 꺼진 상태에서 디바이스의 배터리 수명 및 온도에 따라 전압과 전류를 자동으로 조절해서 빠르고 안전하게 충전한다. 고속 충전 모드는 9V 전압 및 1.67A 전류를 사용해서 USB-C 커넥터를 통해 최대 15W의 전력을 공급할 수 있고, 일반 충전 모드는 5V 전압 및 2A 전류를 사용해서 USB-C 커넥터를 통해 최대 10W의 전력을 공급할 수 있다.

삼성전자 초고속 충전(Super Fast Charging)은 2019년 2월에 삼성전자가 갤럭시 S10 5G를 출시하면서 공개한 삼성전자 디바이스 전용 초고속 충전 기술로 2017년에 USB 임플리멘터스 포럼(USB Implementers Forum, USB-IF)이 단일 USB 케이블로 최대 100W의 전력을 공급할 수 있는 USB-PD(Power Delivery)에 디바이스 충전 중에 3.3V ~ 21V의 전압에서 최소 20mV 단위로 전압과 전류를 실시간으로 조정해서 충전 효율을 높이고 배터리 수명을 개선하는 프로그래밍이 가능한 전원 공급 장치(Programmable Power Supply, PPS) 기능을 추가한 USB-PD 3.0 표준을 기반으로 개발했고, 충전기와 디바이스가 삼성전자 초고속 충전을 지원하고 25W 및 3A를 지원하는 USB Type-C to USB Type-C 케이블로 연결하면 최대 25W의 전력을 공급할 수 있다.

삼성전자 초고속 충전 2.0(Super Fast Charging 2.0)은 2019년 8월에 삼성전자가 갤럭시 노트 10+ 5G를 출시하면서 공개한 삼성전자 디바이스 전용 초고속 충전 기술로 충전기와 디바이스가 삼성전자 초고속 충전 2.0을 지원하고 100W 및 5A를 지원하고 E-Marker 칩을 탑재한 USB Type-C to USB Type-C 케이블로 연결하면 최대 45W의 전력을 공급할 수 있다.

삼성전자 고속 무선 충전(Fast Wireless Charging)은 2015년 8월에 삼성전자가 갤럭시 언팩 2015에서 공개한 삼성전자 디바이스 전용 고속 무선 충전 기술로 최대 9W의 전력을 공급할 수 있다.

○ 지문 인식

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

퀄컴 3D 소닉 센서(Qualcomm 3D Sonic Sensor)와 퀄컴 3D 소닉 센서 맥스(Qualcomm 3D Sonic Sensor Max)를 지원한다. 퀄컴 3D 소닉 센서는 두께가 0.2mm이고, 디스플레이에 결합할 수 있고, 초음파 펄스로 사용자 손가락의 모공을 스캔해서 건조하거나 습하거나 오염 물질에 노출된 다양한 조건에서 높은 인식률을 지원한다. 퀄컴 3D 소닉 센서 맥스는 퀄컴 3D 소닉 센서보다 17배 큰 센서로 두 손가락의 지문을 동시에 읽고 한 번의 탭으로 지문을 등록할 수 있다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2에서 지원하는 퀄컴 3D 소닉 센서 맥스를 탑재하지 않고, 삼성전자 갤럭시 S22 울트라와 같은 퀄컴 3D 소닉 센서 2세대를 탑재했다.

○ 보안

1. 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 사양

모바일 시큐리티 스위트(Mobile Security Sutie)는 퀄컴 보안 프로세서 유닛(Secure Processing Unit) 기반으로 외부와 분리된 신뢰할 수 있는 실행 환경(Qualcomm Trusted Execution Environment, Qualcomm TEE)에서 시스템 코드의 무단 수정, 교체, 실행을 방지하고, 중요한 코드와 데이터의 신뢰성과 무결성을 확인하는 보안 부팅 프로세스, 전체 디스크 암호화 기능, 키 프로비저닝 보안, 홍채 및 안면 인식 기술로 사용자를 인증해서 안전 결제를 지원하는 카메라 보안, 실시간 기계 학습 기반 악성코드 탐지와 하드웨어 기반 보안 기능으로 외부 공격으로부터 데이터를 보호하는 퀄컴 악성코드 보호 기능, 차세대 인증 및 포괄적인 암호화를 제공하기 위한 하드웨어 토큰을 지원한다.

2. 갤럭시 S23 울트라 1TB 탑재 사양

퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2에서 지원하는 모바일 시큐리티 스위트를 탑재하지 않고, 삼성전자에서 개발한 삼성 녹스(Samsung Knox)를 탑재했다.

삼성 녹스는 장치 커널이 부팅되기 전에 유효성 검사를 수행하는 녹스 검증 부팅(Knox Verified Boot, KVB), 승인되지 않은 부팅 구성 요소를 감지해서 디바이스의 무결성을 확인하는 신뢰할 수 있는 부팅(Trusted Boot), 커널과 관련된 위조, 조작을 방지하는 실시간 커널 보호(Real time Kernel Protection, RKP), 승인되지 않은 행위자가 장치에 의도적으로 접근하거나 장치 또는 전송 중인 펌웨어를 조작하는 행위를 감지하는 장치 상태 증명(Device Health Attestation), 시스템 온 칩 프로세서와 물리적으로 독립된 프로세서 및 메모리를 갖추고 하드웨어 기반 안드로이드 키스토어 키, 삼성 증명 키, 생체 인식 데이터, 블록체인 자격 증명과 같은 중요한 데이터를 저장하는 녹스 볼트(Knox Vault), Wi-Fi, VPN, 이메일, 웹사이트에 대한 안전한 접근을 지원하는 범용 자격 증명 관리(Universal Credential Management, UCM), 서로 다른 두 가지 암호화 수준으로 디바이스의 모든 작업 프로필 데이터를 보호하는 녹스 듀얼 DAR 암호화(Knox Dual Data At Rest Encryption), 디바이스에서 실행되는 머신러닝 모델의 보안 요구 사항을 처리하는 녹스 머신러닝 모델 보호(Knox ML Model Protection), 비밀번호, PIN, 패턴과 같은 표준 잠금 해제 방법 외에 생체 인증을 통합한 2단계 인증(Enforced Two Factor Authentication)과 같은 기본적인 보안 외에 특정 기업 맞춤형 기밀 정보 앱, 군사 보호를 지원한다.

녹스 볼트(Knox Vault)는 시스템 온 칩 내부에서 시스템 온 칩의 기본 프로세서와 물리적으로 분리되어 소프트웨어와 같은 실행 코어를 공유하는 사이드 채널 공격을 방지하는 녹스 볼트 하위 시스템(Knox Vault Subsystem)과 시스템 온 칩 외부에서 장치 키 및 블록체인 키와 같은 암호화 키, 생체 인증 데이터, 해시된 인증 자격 증명을 저장하는 녹스 볼트 스토리지(Knox Vault Storage)로 구성되며, 녹스 볼트 하위 시스템과 녹스 볼트 스토리지는 전용 I2C(Inter-Integrated Circuit) 버스를 통해 인증 코드가 있는 암호화된 트래픽으로 통신한다.

녹스 볼트 하위 시스템은 보안과 관련된 연산을 수행하는 녹스 볼트 프로세서(Knox Vault Processor), 명령을 실행하고 데이터를 관리하기 위한 SRAM, 보안 부트 로더 코드가 저장된 녹스 볼트 서브시스템 ROM(Knox Vault Subsystem ROM), 온도 및 전압 등 비정상적인 하드웨어 상태를 감지하는 하드웨어 모니터, 각종 암호화 기능 및 난수생기를 포함한 암호화 엔진, 녹스 보안에 사용하는 녹스 볼트 유니크 키(Knox Vault Unique Key), 시스템 온 칩 외부의 DRAM과 통신하는 외부 메모리 관리자(External Memory Manager)로 구성되어 있다.

녹스 볼트 스토리지는 ROM 코드를 실행하거나 공개 키 알고리즘(RSA, ECC) 및 SHA 알고리즘에 대한 암호화 작업을 소프트웨어 라이브러리와 함께 제공하거나 SRAM과 ROM에 데이터를 안전하게 저장하는 연산을 수행하는 시큐어 코어(Secure Core), 온도 및 전압 등 비정상적인 하드웨어 상태를 감지하는 하드웨어 모니터, 녹스 볼트 프로세서로부터 패킷을 수신한 후 인증 코드를 확인하는 암호화 엔진, 녹스 볼트 프로세서에서 받은 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리로 구성되어 있다.

참고로 퀄컴 스냅드래곤 프로세서에 탑재된 녹스 볼트는 EAL4+를 인증받았고, 삼성전자 엑시노스 프로세서에 탑재된 녹스 볼트는 EAL5+를 인증받았다. 평가 수준 보증(Evaluation Assurance Level, EAL)은 컴퓨터 보안 인증을 위한 국제 표준 (ISO / IEC 15408)인 정보 기술 보안 평가를 위한 공통 기준(Common Criteria, CC)의 보안 평가 완료 후 할당하는 숫자 등급으로 EAL1부터 EAL7까지 총 일곱 단계가 있는데 보안을 보증하는 게 아니라 제품의 보안 사양, 구현, 평가 프로세서가 엄격하고 표준적인 방식으로 수행되었다는 사실을 보증한다.

Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 디스플레이 사양

○ 패널

1. OLED 역사

1987년에 이스트먼 코닥(Eastman Kodak)의 칭완탕(Ching Wan Tang)과 스티븐 반 슬라이크(Steven Van Slyke)가 전류를 가했을 때 전자의 에너지 준위가 들뜬 상태에서 여기 상태로 변환되면서 빛 에너지를 방출하는 발광물질로 이뤄진 발광층(Emission Material Layer, EML), 전자의 에너지 준위를 낮추는데 필요한 전자 수송층(Electron Transport Layer, ETL), 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL) 세 가지로 구성된 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diod, OLED)를 개발했고, 1997년에 파이오니어(Pioneer)가 카오디오용 OLED 디스플레이를 양산해서 세계 최초로 OLED 디스플레이를 상용화했고, 1999년에 이스트먼 코닥(Eastman Kodak)과 산요(Sanyo)가 세계 최초로 2.4인치 풀컬러 능동형 유기 발광 다이오드(Active Matrix Organic Light Emitting Diode, AMOLED)를 개발했다.

능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED)는 유기 발광 다이오드(OLED)의 색상, 밝기, 채도, 대비를 활성 행렬(AM) 방식으로 표현하는 디스플레이이다. 활성 행렬(Active Matrix)는 디스플레이를 구동하는 방식 중 하나로 자기장을 사용해서 반도체의 전류 흐름을 제어하는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 중에서 두께가 얇은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)을 행과 열로 배열해서 RGB로 구성된 각 픽셀의 밝기를 제어한다.

2. OLED 특징

능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED)는 TFT-LED와는 다르게 백라이트가 필요 없다 보니 디스플레이를 더 얇게 만들 수 있고, 백라이트의 작동 방식에 따라 발생할 수 있는 빛샘 현상이 없고, 검은색을 표현할 때 픽셀에 흐르는 전류를 차단해서 끄면 되므로 사용자가 따라 백색의 밝은 화면을 선호하지 않는다면 전력 소비가 적을 수 있고, 완전한 검은색을 보여 수 있는 만큼 명암비가 좋지만, 발광 물질이 시간이 지남에 따라 발광 효과를 상실하는 특성에 의해 디스플레이에 정지 이미지를 장시간 출력하면 이후에 지속해서 발광한 픽셀과 지속해서 발광하지 않은 픽실에 같은 밝기를 출력하더라도 지속해서 발광한 픽셀이 지속해서 발광하지 않은 픽셀보다 더 어둡게 보이다 보니 정지 이미지를 새로운 이미지로 전환했을 때 기존 정지 이미지가 어둡게 보이는 번인(BURN IN) 현상이 발생한다. 번인 현상은 물리적으로 막을 수 없고 한 번 발생하면 디스플레이 교체 외에는 해결 방법이 없지만, 기능적으로 번인 발생을 지연시킬 수 있다.

3. 삼성전자 아몰레드

2009년에 삼성전자는 ‘애니콜 햅틱 아몰레드’ 휴대폰을 출시하면서부터 아몰레드 브랜드 마케팅을 본격화했고, 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED)에 대한 브랜드 선점을 위해 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED)를 한글로 읽은 아몰레드(AMOLED)를 상표등록 출원했으나 2010년에 아몰레드는 부품의 기술 방식을 표현한 단어로 특정 상품에 대한 식별력이 없다는 이유로 거부되었고, 부가 표현을 추가해서 특정 상품에 대한 식별력을 인정 받은 햅틱 아몰레드는 통과되었다. 이때부터 삼성전자는 자사 제품에 사용하는 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED) 관련 기술을 업데이트할 때마다 아몰레드(AMOLED), 아몰레드 플러스(AMOLED Plus), 슈퍼 아몰레드(Super AMOLED), 슈퍼 아몰레드 플러스(Super AMOLED Plus), 슈퍼 아몰레드 어드밴스(Super AMOLED Advence), HD 슈퍼 아몰레드(HD Super AMOLED) 등등 수많은 아몰레드(AMOLED) 관련 브랜드를 만들었다.

4. 삼성전자 다이나믹 아몰레드 2X

슈퍼 아몰레드(Super AMOLED)는 아몰레드 디스플레이 패널과 터치 패널을 단일 레이어로 통합해서 디스플레이 장치의 두께가 얇아진 만큼 디바이스의 두께를 더 얇게 만들 수 있고, 디스플레이 패널과 터치 패널이 분리되어 있을 때보다 터치 정확도가 더 높고, 디스플레이의 빛 반사율이 기존 20%에서 4%로 감소한 만큼 디스플레이로 투과되는 빛이 밝아져 야외에서 시인성이 좋아졌다.

다이나믹 아몰레드(Dynamic AMOLED)는 디스플레이에 퀄컴 지문 인식 센서를 통합해서 디스플레이 장치의 두께가 얇아진 만큼 디바이스의 두께를 더 얇게 만들 수 있고, 사용자가 더 빠르고 직관적으로 지문 인식을 할 수 있다. 그리고 삼성전자가 디스플레이의 종류에 관계 없이 일관된 영상 품질을 제공하기 위해 개발한 HDR10+, HDR10+ 기반으로 디스플레이에 출력되는 장면에 따라 각 픽셀의 밝기 수준을 실시간으로 조정해서 콘텐츠의 고유의 색감이나 분위기를 유지한 채 밝기, 대비, 색상을 최적화하는 다이나믹 톤 매핑(Dynamic Tone Mapping), 청색광을 최대 42%까지 감소시켜 눈을 보호할 수 있는 청색광 감소 기능(Eye Comfort), 디바이스 전면에 디스플레이 영역을 최대한 넓히기 위해 전면 카메라를 노출할 부분에만 작은 구멍을 뚫는 인피니티-O(Infinity-O) 기술을 추가했다. 참고로 HDR10+는 최대 16비트의 색상 심도와 최대 10,000니트를 지원하는데 다이나믹 아몰레드를 최초 탑재한 삼성전자 갤럭시 S10은 8비트의 색상 심도와 최대 1,200니트를 지원하고 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 8비트의 색상 심도와 최대 1,750니트를 지원한다.

다이나믹 아몰레드 2X(Dynamic AMOLED 2X)는 다이나믹 아몰레드의 디스플레이 재생률을 기존보다 2배로 높여서 최대 120Hz를 지원하고, 디바이스의 동작 상황에 따라 재생률을 실시간으로 조정하는 적응형 재생률을 지원하고, 사용자 콘텐츠 유형에 따라 HDR 비디오용 DCI-P3 색 영역과 이미지용 sRGB 색 영역을 자동으로 전환하는 자동 색상 관리 기능을 지원한다. 참고로 삼성전자 다이내믹 아몰레드 2X에 통합된 지문 인식 센서는 2020년까지는 퀄컴에서 개발한 3D 소닉 센서(3D Sonic Sensor)였는데 2021년부터는 퀄컴에서 개발한 3D 소닉 센서 2세대(3D Sonic Sensor Gen 2)로 변경되었다. 3D 소닉 센서 2세대는 크기가 이전 세대의 4x9mm에서 8x8mm로 커졌고, 작동 속도도 이전 세대보다 50% 더 빨라졌다.

○ 서브픽셀

픽셀(Pixel)은 이미지(Picture)와 원소(Element)의 합성어로 디스플레이 화면을 구성하는 최소 단위이고, 서브픽셀(Sub Pixel)은 픽셀의 구성 요소로 일반적으로 R(Red, 빨강), G(Green, 초록), B(Blue, 파랑)를 표현하는 서브픽셀 세 가지로 구성되며 서브픽셀의 크기, 형태, 배열 방식에 따라 픽셀의 밝기, 색상, 명암, 전력 소모, 수명 등이 달라진다.

서브픽셀의 형태는 직사각형, 쉐브론, 다이아몬드형, 정사각형, 원형으로 구분되고, 크기 및 배열 방식은 픽셀 하나 기준에서 RGB, BGR, RBG-GBR 교대, RGBY, 버티컬 RGB, 버티컬 BGR, RG-GB 교대, RG-BG-BG-RG 교대 등 아주 다양하다.

1. 펜타일 행렬

정신물리학자인 캔디스 브라운 엘리엇(Candice H. Brown Elliott)은 1992년부터 망막(Retina)의 구성 요소 중 광자를 생물학적 신호로 변환하는 광수용체 세포(Photoreceptors Cells)가 적색, 녹색, 청색 빛에 민감하고 특히 녹색 빛에 민감해서 녹색이 많을 때 더 밝고 선명하게 느끼는 경향에 착안해서 서브 픽셀 렌더링 알고리즘과 함께 작동하고 동일 해상도를 구현하는데 필요한 직접 회로의 수를 대폭 줄이기 위해 픽셀마다 RG와 BG를 교대로 나열해서 녹색 서브픽셀의 밀도를 높이면서도 총 서브픽셀의 수를 줄인 펜타일 행렬(PenTile Matrix)을 개발했다.

일반적인 RGB 스트라이프는 픽셀 당 서브픽셀 수가 3개지만 펜타일 행렬은 픽셀 당 서브픽셀 수가 2개이므로 같은 서브픽셀 수로 더 큰 해상도를 구현할 수 있고, 같은 해상도 기준에서 제조 비용과 전력 소모를 줄일 수 있다. 다만 서브픽셀 수가 적은 만큼 같은 해상도에서 픽셀 밀도가 더 낮으므로 작은 텍스트나 미세한 세부 사항에 대한 선명도가 떨어지고, 녹색 서브픽셀의 밀도가 높은 만큼 RG-BG 배열 때문에 RGB 스트라이프 대비 휘도가 불균일하므로 사용자가 디스플레이를 측면에서 바라봤을 때 전체 밝기가 어둡고 대비가 낮게 보일 수 있고, 해상도가 낮을 때 픽셀 밀도가 낮은 만큼 색상 정확도가 떨어진다.

참고로 청색 서브픽셀은 적색과 녹색 서브픽셀보다 수명이 더 짧다 보니 펜타일 행렬은 RGB 스트라이프보다 청색 서브픽셀의 수가 더 적은 만큼 상대적으로 디스플레이 패널의 수명이 더 길다고 생각할 수도 있으나 펜타일 행렬은 RGB 스트라이프와 같은 밝기로 동작하기 위해 각 서브픽셀이 더 높은 휘도로 동작해야 하고 그에 따라 서브픽셀의 수명이 더 빠르게 감소하므로 RGB 스트라이프보다 번인 현상이 발생할 가능성이 더 크다.

2. 삼성전자 펜타일

캔디스 브라운 엘리엇은 2000년에 펜타일 행렬을 상용화하기 위해 클레어보이언트(Clairvoyante)를 설립한 후 2002년부터 삼성전자, LG디스플레이 등 전 세계 10여 개의 디스플레이 제조업체와 특허권 사용 계약을 맺었고, 2008년에 삼성전자가 클레어보이언트가 보유한 펜타일 행렬의 특허권을 전부 인수하면서 펜타일이 삼성전자의 브랜드가 되었다. 그리고 캔디스 브라운 엘리엇은 펜타일 기술의 연구 및 개발을 위한 누보얀스(Nouvoyance)를 독립 기업 형태로 설립한 후 삼성전자와 펜타일 기술을 연구 및 개발하다가 2020년에 폐업했다.

삼성전자는 2009년 4월에 RG-BG 펜타일 서브픽셀을 적용한 삼성전자 갤럭시 스마트폰을 출시했고 이후 펜타일 행렬의 장단점을 개선하기 위한 다양한 유형의 펜타일을 개발해서 사용하다가 2013년 4월에 출시한 갤럭시 S4에 펜타일 행렬의 픽셀 밀도를 높이기 위한 다이아몬드 형태의 RG-BG 펜타일을 적용했고, 2023년에 출시한 삼성전자 갤럭시 S23에도 다이아몬드 형태의 RG-BG 펜타일을 적용했다.

3. 펜타일 행렬 논란

펜타일 행렬이 등장한 초기에는 기술적으로 부족한 부분이 있고 디스플레이 해상도가 낮다 보니 펜타일 행렬에서 발생할 수 있는 모든 단점이 극명히 드러나서 매우 많은 비판이 이어졌는데 삼성전자는 이에 아랑곳하지 않고 신제품을 발표할 때마다 업그레이드된 디스플레이 기술력에 대해 다소 과장해서 홍보하다 보니 삼성전자 디스플레이의 펜타일 행렬에 대한 악성 음해가 양산되었고 삼성전자의 극성 팬들과 극성 안티 팬들 간에 말싸움이 지속되었다.

당시 삼성전자의 극성 팬들은 디스플레이 기술 문서들을 예로 들어 펜타일 기술이 많이 발전해서 많은 단점이 해소되었고 번인 문제도 거의 해결되었다고 주장했었고, 삼성전자의 안티 팬들은 펜타일 해상도는 서브픽셀이 부족한 만큼 진짜 해상도로 볼 수 없고, RGB 스트라이프 대비 색상 정확도가 떨어지고 번인 문제가 심각한 실패작이라고 주장했었다.

개인적으로는 스마트폰을 2011년 11월에 출시한 구글 갤럭시 넥서스로 처음 접해서 펜타일 디스플레이가 어떻다 하는 것보단 스마트폰의 신기능에 대해 놀라움이 컸고, 2014년 9월에 출시한 갤럭시 노트 4를 사용하면서도 2560 x 1440 해상도의 다이아몬드형 RG-BG 펜타일 디스플레이에 대한 별다른 불만이 없었다. 다만 와이프가 2018년 2월에 출시한 갤럭시 S9 플러스를 사용했는데 불과 반년도 채 지나지 않아서 디스플레이가 번인으로 맛이 가버려서 번인 문제는 해결이 안 되는가보다 싶었다.

○ 해상도

해상도는 디스플레이의 가로 픽셀 수와 세로 픽셀 수를 곱한 값이다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 가로 픽셀 수가 3,088개이고, 세로 픽셀 수고 1,440개이므로 총 픽셀 수는 4,446,720개이다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 디스플레이 크기는 6.8인치이므로 화소 밀도(Pixel Per Inch)는 PPI = (√(Width Pixel² + Height Pixel²)) / Diagonal Size에 따라 약 501.0659ppi이다.

1. 시력

시력 측정 방법 중에서 배열 시력(Vernier Acuity)은 두 개의 선분 사이를 식별하는 능력으로 두 개의 선분이 하나로 겹쳐져 보이기 전의 한계 시력을 측정하는데 최고의 결과를 도출하기 위한 엄격한 실험 조건에서 한계 시력은 0.13 arcmin이고, 일반 시력은 0.4 arcmin이다. 다만 배열 시력은 실험적 환경에서 두 선분 간의 미세한 세부 사항만 구별하면 되지만, 실제 환경에서는 복잡한 객체들 사이에서 미세한 세부 사항을 구별해야 하고 눈의 상태, 환경 요인, 시각 경험 등 많은 요소가 측정 결과에 영향을 미치므로 배열 시력의 측정 결과를 눈의 해상력이라고 보기 어렵다.

시력 측정 방법 중에서 국제 표준화 기구(International Organization for Standardization, ISO)에서 표준화한 란돌트 C(Landolt C)는 C 형태로 부서진 링의 부서진 방향을 구별하는 테스트로 부러진 링 형태가 완전한 원형으로 보이기 전의 한계 시력을 측정하는데 시력 1.0은 부서진 링의 부서진 부분의 간격이 1 arcmin일 때이고, 시력 2.0은 부서진 링의 부서진 부분의 간격이 0.5 arcmin일 때이다.

아크분(Arcminute, arcmin)은 천문학, 안과학, 광학, 항법, 토지 측량에 사용하는 각도의 단위로 1 arcmin은 1/60도이다. 사람의 눈에서 시작되는 시각은 큰 객체를 볼 때 아주 작은 각도의 변화에도 상당히 큰 차이를 만들 수 있어서 시력 측정 시 정밀한 측정 단위가 필요할 때 사용한다.

2. 시야각(Visual Angle)

망막에 맺힌 물체의 크기이다. 관찰자와 물체 사이의 거리와 물체의 크기에 따라 달라지며, 물체의 크기가 같을 때 관찰자와 물체 사이의 거리가 가까우면 시야각이 커지고 관찰자와 물체 사이의 거리가 멀면 시야각이 작아진다.

[공식] 시야각(Degree) = 2 * atan((물체의 크기 / 2) / 물체와의 거리)

– 물체의 크기: 1inch
– 물체와의 거리: 57.294325inch
– 시야각(rad) = 2 * atan(0.00872686780060678)
– 시야각(rad) = 2 * 0.00872665rad
– Degree = Radian * (180/Pi), Pi = 3.1415926535897932…
– 시야각(deg) = 2 * (0.00872665 * (180 / 3.1415926535897932))
– 시야각(deg) = 1.00000042857568deg

물체의 크기가 1인치이고, 관찰자와 물체와의 거리가 57.294325인치일 때 시야각은 약 1°이고, 이때 관찰자의 눈 해상도가 1° (60.0000257145408 arcmin)면 관찰자의 눈에는 물체가 점으로 보인다.

3. 물체와의 거리

물체의 크기와 시야각을 알 때 물체와의 거리를 계산할 수 있다.

[공식] 물체와의 거리 = (물체의 크기 / 2) / tan(시야각(deg) / 2)

※ tan과 atan은 도(degree) 또는 라디안(Radian) 단위를 사용하는데, tan를 계산할 때는 도(degree) 값을 입력 받아서 내부적으로 라디안(Radian)으로 계산하는 계산기를 사용했고, atan을 계산할 때는 라디안(Radian) 값을 입력 받아서 라디안(Radian)으로 계산하는 계산기를 사용했다.

위 공식을 활용해서 시야각에 따라 물체의 크기가 1인치일 때 물체가 점으로 보이는 물체와의 거리를 계산할 수 있다.

1 arcmin일 때 3437.7467465456302616632918637511inch
0.5 arcmin일 때 6875.493529449536473204427696018inch
0.4 arcmin일 때 8594.36691726608310150804826577inch

4. 화소 밀도(Pixel Per Inch, PPI)

단위 길이 당 픽셀 수는 단위 길이로 인치를 사용하면 1인치에 나열된 픽셀 수(Pixel Per Inch)이고 단위 길이로 센티미터를 사용하면 1cm에 나열된 픽셀 수(Pixel Per Centimetre)이다. 단위 길이 당 픽셀 수가 많을수록 더 세밀한 표현이 가능하다.

[공식] PPI = (√(Width Pixel² + Height Pixel²)) / Diagonal Size

– PPI = √(9535744 + 2073600) / 6.8
– PPI = 3407.248743487918.. / 6.8
– PPI = 501.0659

삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 너비는 3088픽셀이고, 높이는 1440픽셀이고, 대각선 크기는 6.8인치이므로 인치 당 픽셀 수는 약 501.0659ppi이다.

5. 픽셀을 눈으로 인식할 수 있는 지 판단

일반적으로 내가 스마트폰을 가장 가까이서 볼 때 눈과 스마트폰 사이의 거리는 약 13cm이고, 인치로 환산하면 5.11811인치이다.

눈의 해상도가 1 arcmin일 때 5.11811인치 거리에 놓인 물체의 0.00148786인치 (5.11811 / 3437.74674654) 까지 인지할 수 있고, 눈의 해상도가 0.5 arcmin일 때 5.11811인치 거리에 놓인 물체의 0.00074393인치 (5.11811 / 6875.49352944)까지 인지할 수 있고, 눈의 해상도가 0.4 arcmin일 때 5.11811인치 거리에 놓인 물체의 0.00059501인치 (5.11811 / 8594.36691726) 까지 인지할 수 있다. 그리고 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 인치 당 픽셀 수는 501.0659ppi이므로 인치 단위의 픽셀 크기는 0.00199574인치이다.

계산 결과 약 13cm의 거리에서 일반적인 시력 1.0의 사람이 갤럭시 S23 울트라의 디스플레이를 보면 픽셀을 인지할 수 있다.

다만 내 시력은 안과에서 검사한 결과 0.7 정도라서 몇 가지 경우의 수를 조금 더 계산했다. 시력이 0.5이거나 0.7면 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 화면을 봤을 때 픽셀을 인지할 수 없는데, 실제로 내 눈으로는 픽셀을 인지할 수 없다.

○ 재생률

화면 재생률(Refresh Rate)은 1초 동안 디스플레이 화면에 나타내는 프레임 수로 단위는 Hz(헤레츠)를 사용한다. 60Hz를 지원하는 디스플레이는 1초 동안 프레임을 60회 쪼개어 보여줄 수 있고, 120Hz를 지원하는 디스플레이는 1초 동안 프레임을 120회 쪼개어 보여줄 수 있다.

1. 영화 프레임 속도

폴 리드(Paul Read)와 마크 폴 마이어(Mark Paul Meyer)가 집필하고 2000년에 출판된 영화 필름의 복원에서 사람의 눈은 초당 10~12개의 이미지를 인지할 수 있고, 1/15초 동안 눈에 보이는 이미지를 개별 이미지로 인식하므로 1/15초 내에 다른 이미지를 보면 시각적 연속성이 생성된다고 했다.

1/15초는 0.06666..초이고, 1초를 0.06666..초로 나눠서 초당 프레임 단위로 변환하면 약 15프레임이다. 그래서 초기 무성 영화들은 시간적 연속성, 경제성, 기술적 한계를 고려해서 적게는 12프레임부터 많게는 40프레임으로 촬영했는데 일반적으로 16프레임에서 18프레임으로 촬영했다. 그리고 1920년대 중반에 영화에 사운드를 추가하면서부터 이미지 프레임과 오디오 프레임을 동기화하면서도 제작비를 최소화할 수 있는 24프레임으로 촬영하기 시작했다.

2. 방송 프레임 속도

1940년에 미국 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission, FCC)가 국립 텔레비전 시스템 위원회(National Television System Committee, NTSC)를 설립했다. 국립 텔레비전 시스템 위원회는 1941년에 흑백 텔레비전 기술 표준을 발표하고, 1953년에 컬러 텔레비전 기술 표준을 발표했다. NTSC 흑백 표준은 아날로그 신호 전송 시 전기 잡음과 깜빡임과 같은 문제를 최소화하기 위해 미국 전기 주파수인 60Hz와 동기화할 수 있고, 영화 표준 프레임인 24프레임을 3:2 풀다운 프로세스로 전환하기 쉬운 30프레임을 지원했고, NTSC 컬러 표준은 흑백 표준에 컬러 시스템을 추가하면서 발생한 기술적인 문제로 인해 약 29.97프레임을 지원했다.

1962년에 독일 라디오 및 TV 기기 회사인 텔레푼켄(Telefunken)의 월터 브루흐(Walter Bruch)가 지리 및 환경 요인으로 NTSC 표준을 적용하기 쉽지 않은 유럽 지역에서 NTSC 표준의 단점을 해소하기 위해 위성 교차 라인(Phase Alternating Line, PAL)을 발명했고, 1967년에 영국에서 PAL 표준으로 첫 방송을 시작했다. PAL 표준은 유럽 영상 주파수인 50Hz와 동기화할 수 있고, 영화 표준 프레임인 24프레임을 약 4% 더 빨리 재생하기에 용이한 25프레임을 지원했다.

3. 이미지 인식 연구

2013년 12월에 매사추세츠공과대학의 뇌 및 인지과학부 교수팀이 게시한 논문에서 75Hz 모니터에서 6장 또는 12장 이미지를 빠른 속도로 보여주고 이미지를 맞추는 실험을 했는데 이미지의 전환 속도를 80ms, 53ms, 40ms, 27ms, 13ms로 단계적으로 낮추자 13ms에서도 정확도가 떨어지긴 햇으나 이미지를 인식할 수 있다고 했다. 1000밀리초는 1초이므로 13밀리초를 초 단위로 변환하면 0.013초이고, 13밀리초를 헤레츠 단위로 변환하면 1000ms/13ms 식에 따라 76.923076923076..헤레츠이다. 즉 다소 극단적인 실험 환경에서는 약 76.9Hz에서 단일 이미지를 인식할 수 있다.

4. 깜빡임 연구

2015년 2월에 캘리포니아 대학교-산타 크루즈의 컴퓨터 공학과 교수팀이 게시한 논문에서 디스플레이 패널의 인접한 픽셀 간에 색상이나 밝기가 빠르게 변할 때 픽셀들의 경계면에 의도하지 않은 디지털 잡음인 고주파수 공간 가장자리(High Frequency Spatial Edges)가 발생하는데 DLP 프로젝터로 균일하게 변조된 빛으로 백색과 검은색을 번갈아서 보여줬을 때는 65Hz 이상에서는 깜빡임을 느낄 수 없었지만, 왼쪽에는 백색을 보여주고 오른쪽에는 검은색을 보여주다가 다시 반전시켜서 보여주는 식으로 고주파수 공간 가장자리를 생성했을 때 모든 피험자가 200Hz 이상에서 깜빡임을 감지했고 일부 피험자는 800Hz 이상에서 깜빡임을 감지했고 평균적으로 500Hz 이상에서 깜빡임을 감지했다. 즉 다소 극단적인 실험 환경에서 고주파수 공간 가장자리가 생성될 경우 500Hz에서 깜빡임을 인식할 수 있다.

5. 디바이스별 재생률

시간적 연속성을 느낄 수 있는 재생률 범위 내에서 재생률이 낮을 때는 재생률이 높을 때보다 한 프레임을 인식할 수 있는 시간이 더 늘어나는 만큼 예술적인 면에서 그림자, 광원, 움직임 등을 의도적으로 드러내기 쉽고, 빨리 움직이는 물체를 촬영할 때 모션 블러 효과를 통해 시간의 경과를 보여줄 수 있어서 사람의 감성을 자극하기에 좋지만, 재생률이 낮은 만큼 실제 사람이 인식하는 움직임보다 덜 부드럽게 보이고 깜빡임 현상으로 인해 다소 비현실적으로 느껴질 수 있고, 스포츠 영상처럼 의도되지 않은 빠른 움직임 시 불연속적인 움직임이 두드러져 움직이는 대상이 부자연스럽게 보이거나 눈으로 대상을 추적하기 어려울 수 있다.

재생률이 높을 때는 재생률이 낮을 때보다 화면에 표시되는 디테일이 더 또렷하게 보여서 선명하게 느껴지고, 모든 움직임이 부드럽게 보여서 보다 현실적으로 느껴지지만, 빠르게 움직이는 대상이 갑자기 멈추거나 방향을 바꿀 때 각 프레임에서 대상의 위치가 빠르게 바뀌어서 오히려 불연속적인 움직임이 두드러져 움직이는 대상이 부자연스럽게 보일 수 있다.

일반적인 사용자는 스마트폰으로 주로 전화, 메시지, 웹서핑을 하므로 깜빡임을 최소화해서 눈의 피로도를 낮추고 인터페이스 작동 시 만족감을 높이기 위해 가능한 한 디스플레이 재생률이 높아야 한다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라를 처음 켜면 디바이스 사용 시간을 최대한 늘리기 위해 디스플레이 최대 재생률이 60Hz로 설정되어 있으므로 사용자가 디스플레이 설정에서 디스플레이 최대 재생률을 120Hz로 변경해야 한다.

6. 가변 재생률

삼성전자는 2020년에 출시한 갤럭시 S20 시리즈에 다이내믹 아몰레드 2X 패널을 적용하면서부터 가변 재생률을 지원하기 시작했다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 1Hz ~ 120Hz 가변 재생률을 지원한다. 디스플레이 설정에서 디스플레이 최대 재생률을 120Hz로 변경하면 화면 터치 및 스크롤 시 부드러운 모션을 보여줘야 할 때는 120Hz로 작동하고 화면 터치나 스크롤 없이 정지된 이미지나 문서를 볼 때는 재생률을 낮춰서 배터리를 절약한다.

○ 밝기

니트(nit)는 휘도 측정 단위로 기호는 cd/m²이고 제곱미터당 표면에서 방출되거나 반사되는 가시 광선의 양이다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 기본 최대 밝기, 밝기 최적화 모드에서 최대 밝기, 더 밝게 모드에서 최대 밝기는 비공개이고, 더 밝게 모드에서의 피크 밝기는 1,750니트이다. 삼성전자는 일반적으로 디스플레이가 가장 밝은 순간인 피크 밝기만 공개하므로 평상시 밝기 수준은 알 수 없으나 디스플레이 성능 측정 업체에서 휘도 테스트한 결과를 보면 삼성전자가 디스플레이의 피크 밝기를 높였다고 광고할 때마다 평상시 밝기도 높아졌으므로 피크 밝기가 높다면 평상시 밝기도 높아졌다고 추정할 수 있다.

삼성전자는 햇볕 아래에서 디스플레이의 가시성을 높이고, 더 짙은 검은색과 더 밝은 백색으로 색 재현을 개선하기 위해 명암비를 높이고, HDR 콘텐츠를 올바르게 재생하는데 필요한 휘도 및 명암비 요구사항을 충족하기 위해 매년 디스플레이의 밝기와 부분 피크 최대 밝기를 높이고 있다.

야외에서 디스플레이를 보면 태양의 강한 빛이 디스플레이의 휘도를 압도하므로 디스플레이 패널의 검은 영역이 주변광이 없을 때보다 더 밝아져서 디스플레이에서 출력되는 장면의 대비가 감소하고, 이에 따라 색이 바랜 것처럼 보인다. 그리고 디스플레이가 직사광선에 노출될 때 디스플레이의 소재 및 제조 방식에 따라 반사 및 눈부심이 추가로 발생해서 디스플레이의 휘도가 분산되는 만큼 장면의 대비와 채도가 더 감소하고, 이에 따라 색이 더 바랜 것처럼 보일 수 있다.

일반적인 야외에서 스마트폰 디스플레이의 가시성을 확보하려면 디스플레이의 휘도가 500~600니트 이상이어야 하고, 직사광선 아래에서는 최소 800니트 이상이어야 한다고 알려져 있으나 과학적 근거가 있는지 알려진 바가 없고, 삼성전자 갤럭시 S23 울트라도 피크 밝기만 공개되어 있으므로 직사광선 아래에서 가시성을 확보했다고 보기 어렵다. 단지 이전 세대보다 디스플레이의 피크 밝기가 밝으므로 기본 밝기도 밝아졌으리라 추정할 뿐이다.

삼성전자 갤럭시 S23 울트라는 기본 밝기, 라이트/다크 모드, 밝기 최적화(Adaptive Brightness), 더 밝게(Extra Brightness)로 밝기 상태를 조정할 수 있다. 다크 모드는 눈부심을 줄이므로 디스플레이를 장시간 바라볼 때 눈의 피로도를 낮출 수 있고, 청색광을 적게 방출하므로 잠들기 전에 디스플레이를 바라볼 때 청색광으로 인해 수면을 방해받을 가능성을 낮출 수 있지만, 디스플레이의 전체 광량이 적은 만큼 라이트 모드를 사용할 때보다 동공이 확장되어 초점을 맞추기 위해 각막을 더 많이 조정해야 하다 보니 시간이 지남에 따라 근시의 위험이 커진다.

밝기 최적화(Adaptive Brightness)는 디바이스의 사용자의 밝기 조정 정도를 추적하고 유사한 조명 조건에서 자동으로 밝기를 조정해서 사용자에게 최적화된 밝기를 제공하면서도 배터리 소모를 최소화하는 밝기 조정 모드이다.

더 밝게(Extra Brightness)는 디스플레이의 최대 밝기보다 더 밝은 화면을 설정할 수 있는 모드인데, 더 밝게를 사용하려면 밝기 최적화를 꺼야 하고, 더 밝게 모드를 설정하고 디스플레이의 밝기를 아주 밝은 상태로 유지하면 배터리의 소모량이 커지고 광원의 수명이 빠르게 감소해서 번인이 발생할 가능성도 커진다.

삼성전자 갤럭시 S22 시리즈부터 탑재한 비전 부스터(Vision Booster)는 직사광선 아래에서 이미지의 휘도 히스토그램을 분석하고 톤을 다시 매핑하고 색상 대비를 최대화해서 장면의 색조와 화질이 다소 감소하더라도 실내 환경과 유사한 선명한 화면을 제공하는 기능이다. 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈는 비전 부스터의 기능을 개선해서 색상과 대비를 이전 세대처럼 2단계가 아닌 3단계로 조정한다.

○ 명암비

명암비는 디스플레이에서 생성할 수 있는 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색 간의 차이다. 정적 명암비는 디스플레이에 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색을 동시에 표시해서 얻을 수 있는 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색 간의 밝기 차이고, 동적 명암비는 콘텐츠가 재생될 때 적합한 휘도에 따라 생성할 수 있는 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색 간의 밝기 차이다. 일반적으로 휘도가 높을 때는 휘도가 낮을 때보다 더 밝은 백색을 생성할 수 있고 휘도가 낮을 때는 휘도가 높을 때보다 더 어두운 검은색을 생성할 수 있어서 동적 명암비가 정적 명암비보다 높고 실제 명암비 성능으로 볼 수 없다.

디스플레이는 종류에 따라 가장 밝은 백색보다 가장 어두운 검은색을 잘 표현하거나 가장 어두운 검은색보다 가장 밝은 백색을 잘 표현할 수 있으므로 휘도만 높다고 해서 무조건 명암비가 더 좋다고 말할 순 없으나 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED)처럼 픽셀에 흐르는 전류를 차단해서 끄는 방식으로 검은색을 구현하는 경우 가장 어두운 검은색의 레벨이 0으로 유지되므로 휘도가 높아질수록 명암비가 높아진다.

삼성전자는 갤럭시 S10 시리즈부터 독일 전기, 전자 및 정보 기술 협회(Association for Electrical, Electronic & Information Technologies, Verband Deutscher Elektrotechniker, VDE)에서 디스플레이 색상 볼륨과 명암비 인증을 받았는데 구체적으로 어떻게 성능 평가를 진행했는지에 대한 정보가 없다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라, 갤럭시 S23+, 갤럭시 S23은 2022년 12월 2일에 DCI-P3 컬러 볼륨 100%와 명암비 3,000,000:1에 대해 2023년 12월 1일까지 유효한 인증을 받았다.

삼성전자 갤럭시 S23 시리즈에서 명암비 3,000,000:1은 피크 휘도인 1,750니트를 가장 밝은 백색으로 보고 픽셀에 흐르는 전류를 차단해서 픽셀이 꺼진 상태를 가장 어두운 검은색으로 봤을 때 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색 간에 3,000,000배의 차이가 있음을 나타낸다. 다만 명암비는 어디까지나 가장 밝은 백색과 가장 어두운 검은색 간의 상대적인 차이므로 명암비가 3,000,000:1이라고 해서 밝기 수준이 3,000,000 단계라고 이해하면 안 된다.

○ 색상

디스플레이 패널에서 지원하는 색상 심도, 색상 공간, 휘도, 명암비에 따라 생성 가능한 색상 수가 정해지고, 소프트웨어의 색상 관리, 색상 보정, 이미지 처리 알고리즘으로 디스플레이에 표시되는 색상을 결정한다.

1. 색상 심도

색상 심도(Color Depth, Colour Depth, Bit Depth)는 단일 픽셀에서 색상을 나타내는 데 사용하는 비트 수이다. 비트(Bit)는 컴퓨터 및 통신에서 사용하는 가장 기본적인 정보 단위로 1비트는 0과 1인데 색상 심도에서 1비트는 백색과 검은색이다. 이미지의 색상 심도는 픽셀 당 비트 수(bits per pixel, bpp)이고 2비트는 4가지 색상, 3비트는 8가지 색상, 4비트는 16가지 색상, 5비트는 32가지 색상, 8비트는 256가지 색상, 9비트는 512가지 색상, 12비트는 4,096가지 색상, 16비트는 65,536가지 색상, 24비트는 16,777,216가지 색상, 30비트는 1,073,741,824가지 색상, 36비트는 68,719,476,736가지 색상, 48비트는 281,474,976,710,656가지 색상을 의미한다.

디스플레이의 색상 심도는 컬러 당 비트 수(bits per color, bpc)이고, 2비트는 Red 2비트, Green 2비트, Blue 2비트이므로 적색, 녹색, 파랑색 각각에 대해 2개의 톤을 생성할 수 있어서 총 8가지 색상을 의미하고, 8비트는 Red 8비트, Green 8비트, Blue 8비트이므로 적색, 녹색, 파랑색 각각에 대해 256개의 톤을 생성할 수 있어서 총 16,777,216가지 색상을 의미하고, 10비트는 Red 10비트, Green 10비트, Blue 10비트이므로 적색, 녹색, 파랑색 각각에 대해 1,024개의 톤을 생성할 수 있어서 총 1,073,741,824가지 색상을 의미하고, 12비트는 Red 12비트, Green 12비트, Blue 12비트이므로 적색, 녹색, 파랑색 각각에 대해 4,096개의 톤을 생성할 수 있어서 총 68,719,476,736가지 색상을 의미한다.

일반적인 소비자용 TV 및 디스플레이는 8비트 패널을 사용하므로 16,777,216가지 색상을 지원하고, 전문가 및 HDR 콘텐츠 재생 디스플레이는 10비트 패널을 사용하므로 1,073,741,824가지 색상을 지원한다. 디스플레이 사양 중에 8비트 + FRC는 8비트 패널에 픽셀마다 두 가지 색상을 빠르게 번갈아 깜박여서 사람의 눈이 중간색으로 착각하게끔 만드는 FRC(Frame Rate Control) 기능을 추가해서 이론적으로 1,073,741,824가지 색상을 지원하지만, 실제 1,073,741,824가지 색상을 생성하지 않으므로 10비트를 지원한다고 볼 수 없다.

삼성전자 갤럭시 S23 울트라에 탑재된 삼성전자 다이나믹 아몰레드 2X 디스플레이 패널은 8비트 패널이므로 16,777,216가지 색상을 지원한다. 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈는 더 밝게 모드의 피크 밝기인 1,750니트 기준에서 3,000,000:1 정적 명암비를 지원하므로 같은 사양에서 정적 명암비가 낮은 디스플레이보다 16,777,216가지 색상을 더 또렷하게 표현할 수 있다.

삼성전자가 갤럭시 S23 시리즈에 10비트 패널을 적용하지 않은 정확한 이유는 알 수 없지만, 일반적으로 10비트 패널은 8비트 패널보다 제조 비용이 매우 비싸고, 전력 소모량이 많고, 대부분의 콘텐츠가 10비트 컬러로 제작되지 않았고, 작은 화면에서 픽셀 밀도가 높다 보니 시각적 민감도가 낮은 사람은 10비트와 8비트 색상을 구분하지 못할 가능성이 커서 8비트 패널을 적용한 것으로 추정된다.

2. 색상 공간

국제 조명 위원회(International Commission on Illumination, CIE)가 1931년에 장치와 매체가 표준화된 색상을 기반으로 정확한 색 표현 및 변환을 할 수 있도록 사람의 눈으로 인식할 수 있는 색상을 수학적으로 정량화한 1931 CIE 색상 공간(1931 CIE Color Space)을 발표했고, 1960년에 1931 CIE 색상 공간을 기반으로 사람의 눈이 두 점 간에 색상 차이를 더 비슷하게 느끼도록 인지적 균일성을 높여서 색상 차이를 정확하게 측정하고 비교하는 데 적합한 1960 CIE 색상 공간(1960 CIE Color Space)을 발표했고, 1964년에 사람의 눈이 넓은 시야 각도에서 색상을 다르게 인지한다는 사실과 1931 CIE 색상 공간을 기반으로 대형 디스플레이, 큰 광고판, 넓은 영역의 조명 시스템 등에서 사용하는 데 적합한 1964 CIE 색상 공간(1964 CIE Color Space)를 발표했고, 1976년에 1931 CIE 색상 공간을 기반으로 인지적 균일성을 높여서 그래픽 디자인, 인쇄, 염료 제조처럼 색상 차이가 중요한 산업에서 사용하는 데 적합한 1976 CIE LAB 색상 공간(CIELAB)과 사람의 눈이 색상과 밝기를 구분해서 인식하는 특성과 1931 CIE 색상 공간을 기반으로 디스플레이, 조명 시스템 등에서 사용하는 데 적합한 1976 CIE LUV 색상 공간(CIELUV)를 발표했다.

1931 CIE 색상 공간은 사람의 눈으로 인지할 수 있는 모든 색상을 포함하지만, 모든 색상을 생성할 수 있는 장치나 매체를 설계할 기술이 없다 보니 1931 CIE 색상 공간 중에서 사용 용도에 맞는 일부 범위의 색상만 생성할 수 있는 색상 공간을 개발해서 사용하는데 디스플레이는 일반적으로 sRGB, Adobe RGB, DCI-P3, Rec. 709, Rec. 2020 색상 공간을 사용한다.

sRGB는 1996년에 HP와 마이크로소프트가 CRT 디스플레이, 평면 패널 디스플레이, 텔레비전, 스캐너, 디지털 카메라, 인쇄 시스템, 운영 체제, 웹(World Wide Web)에서 사용하기 위해 공동으로 개발한 RGB 색상 공간으로 1931 CIE 색상 공간의 약 35% 범위를 포함한다.

DCI-P3(Digital Cinema Initiatives – Protocol 3)은 2007년에 메트로-골드윈-메이어, 파라마운트 픽처스, 소니 픽처스, 20세기 폭스, 유니버셜 픽처스, 월드 디즈니 컴퍼니, 워너 브라더스가 디지털 시네마 시스템의 개방형 시스템 아키텍처에 대한 사양을 설정하기 위해 설립한 디지털 시네마 이니셔티브(Digital Cinema Initiatives, DCI)가 디지털 시네마 프로젝션에서 사용하기 위해 개발한 DCI-P3 색상 공간으로 1931 CIE 색상 공간의 약 45.5% 범위를 포함한다. DCI-P3은 디지털 영화에 대한 몰입감을 높이고 시각적인 만족도를 높이기 위해 sRGB보다 색상 범위가 넓고, 원색의 기준이 되는 색상의 채도가 높다 보니 전체 색상의 채도가 높고, 어두운 환경에 최적화되어 있어서 어두운 환경에서의 대비가 더 강하다.

sRGB와 DCI-P3 색상 공간은 개별 특성이 다르므로 어느 색상 공간이 더 좋다고 말할 수 없다. 일반적으로 DCI-P3 색상 공간은 생생하고 강렬한 시각적 경험을 제공할 목적으로 개발된 만큼 채도가 비현실적으로 높아서 영화, 드라마, 게임 등 특수한 목적을 가지고 제작한 장면을 볼 때는 sRGB 색상 공간보다 더 나은 경험을 제공할 가능성이 더 크지만, 현실적인 색상을 원한다면 채도가 더 자연스러운 sRGB 색상 공간이 더 나은 경험을 제공할 가능성이 더 크다.

삼성전자 갤럭시 S23 시리즈에 탑재된 삼성전자 다이나믹 아몰레드 2X 패널은 sRGB와 DCI-P3 색상 공간을 지원하고, 2022년 12월에 독일 전기, 전자 및 정보 기술 협회(VDE)에서 DCI-P3 색상 공간에 대한 100% 모바일 색상 볼륨 인증을 받았다.

색상 볼륨(Color Volume)은 밝기 변화에 따라 생성할 수 있는 모든 색상이고, DCI-P3 색상 공간에 대한 100% 색상 볼륨은 갤럭시 S23 시리즈의 모든 밝기 수준에서 DCI-P3 색상 공간을 정확하게 생성할 수 있다는 의미이고, DCI-P3 색상 공간에 대한 100% 모바일 색상 볼륨은 모바일의 경우 픽셀 밀도가 높은 만큼 색상 생성하는 복잡도가 높은데 전력 소모를 최소화하면서 100% 색상 볼륨을 구현해야 하고 다양한 조명 조건과 콘텐츠 유형에서 색상을 관리해야 하는 어려운 조건임에도 DCI-P3 색상 공간에 대한 100% 색상 볼륨을 달성했다는 의미이다.

삼성전자 갤럭시 S23 시리즈는 화면 모드 설정에서 선명한 화면(Vivid)과 자연스러운 화면(Natural)을 지원하는데 선명한 화면은 DCI-P3 색상 공간을 사용해서 디스플레이의 색상 범위, 채도, 선명도를 최적화하는 모드이고, 자연스러운 화면은 sRGB 색상 공간을 사용해서 화면은 색상이 자연스럽게 보이도록 톤을 조절하는 모드이다.

3. HDR

1856년에 프랑스 사진가인 구스타브 르그레이(Gustave Le Gray)가 하늘이 과다 노출이고 바다가 적정 노출인 사진과 하늘이 적정 노출이고 바다가 부족 노출인 사진을 합성해서 하늘과 바다가 모두 적정 노출인 사진을 만들었고, 1950년대에 미국 사진가인 찰스 와이코프(Charles Wyckoff)와 미국 국방 관련 기업인 EG&G가 핵폭발 사진을 컬러로 촬영하기 위해 각기 다른 밝기에 반응하는 세 가지 레이어로 구성된 XR 필름을 개발하고 HDR 컬러 사진을 촬영했고, 1990년에 제라드 코르누에졸스(Georges Cornuéjols)가 연속적으로 촬영된 두 이미지 또는 카메라의 두 센서에 의해 동시에 촬영된 두 이미지를 결합하는 최초의 실시간 HDR 카메라를 개발했고, 2001년에 어느 사진가가 콤팩트 디지털 카메라로 노출이 다른 사진을 촬영한 후 어도비 포토샵으로 HDR 사진을 제작하는 방법을 시연했고, 2005년에 어도비가 포토샵 CS2 버전에 32비트 HDR(High Dynamic Range) 이미지 합성 기능을 업데이트 했다.

2004년에 독일 게임 개발사인 크라이텍(Crytek)이 자체 개발 게임 엔진인 크라이엔진(CryEngine)을 1.3 버전으로 업데이트하면서 엔비디아 지포스 6 시리즈에서 지원하는 HDR(High Dynamic Range) 렌더링 기능을 추가했고, 파 크라이(Far Cry) 버전 1.3부터 HDR을 지원했다.

2005년에 캐나다 전자 디스플레이 전문 업체인 브라이트사이드 테크놀로지(BrightSide Technologies)가 LED 백라이트를 개별로 꺼서 구현하는 완전한 블랙과 최대 4,000니트의 밝기를 통해 200,000:1의 정적 명암비를 지원하는 세계 최초의 HDR 디스플레이인 브라이트사이드 DR37-P를 개발했고, 2007년에 미국 오디오 전문 회사인 돌비 연구소(Dolby Laboratories)가 브라이트사이드 테크놀로지를 인수했다.

2010년 4월에 독일 영화 필름 장비 제조업체인 아리(Arri)가 각 픽셀에서 받아들인 신호를 동시에 두 가지 경로로 판독한 후 하나로 결합해서 HDR 이미지를 생성하는 디지털 동영상 카메라 시스템인 아리 알렉사(Arri Alexa)를 출시했고, 2012년에 미국 디지털 영화 카메라 제조업체인 레드 디지털 시네마(Red Digital Cinema)가 가 한 번에 두 가지 밝기의 장면을 촬영해서 개별로 저장하고 하나의 장면으로 합치는 HDR 비디오 솔루션인 HDRx를 개발하고 2011년에 출시한 Scarlet-X 시네마 카메라에 펌웨어 업데이트로 적용했다.

2014년에 미국 오디오 전문 회사인 돌비 연구소가 브라이트사이드 테크놀로지의 기술을 기반으로 개발한 최대 4,000니트의 HDR 콘텐츠를 제작하고 배포하고 재생하는 기술에 마스터링 디스플레이와 다른 색상 볼륨을 가진 디스플레이에 표시되는 콘텐츠에 어떤 색상 볼륨 변환을 적용해야 하는지 알려주는 동적 메타데이터를 포함한 돌비 비전(Dolby Vision)을 출시했고, 디스플레이 제조사인 샤프(Sharp), 비지오(Vizio), TLC 및 콘텐츠 제작사인 넷플릭스(Netflix), 아마존 인스타트 비디오(Amazon Instant Video), 마이크로소프트 엑스박스 비디오(Microsoft Xbox Video), 부두(Vudu)와 협력한다고 한다.

2015년에 미국 소비자 기술 협회(Consumer Technology Association)가 최대 10,000니트, 10비트 패널, ITU-R BT.2020 색상 공간, 정적 메타데이터에 최적화된 HDR 표준인 HDR10(HDR10 Media Profile)을 발표했고, 2015년에 영국 방송사 BBC와 일본 방송사 NHK가 10비트 패널, ITU-R BT.2020 색상 공간, TV 방송에 최적화된 HLG(Hybrid Log-Gamma)를 개발했다.

2017년에 삼성전자와 아마존 비디오가 돌비 비전과 경쟁하기 위해 HDR10을 기반으로 마스터링 디스플레이와 다른 색상 볼륨을 가진 디스플레이에 표시되는 콘텐츠에 어떤 색상 볼륨 변환을 적용해야 하는지 알려주는 동적 메타데이터를 포함한 HDR10+(HDR10 Plus) 발표했고, 같은 해에 HDR10+ 표준을 홍보하기 위해 파나소닉, 20세기 폭스와 함께 HDR10+ 얼라이언스(HDR10+ Alliance)를 결성했다.

2017년에 미국 비디오 전자 표준 협회(Video Electronics Standards Association, VESA)가 컴퓨터 및 노트북 디스플레이의 HDR 수준을 정의하는 DisplayHDR 표준을 발표했다. DisplayHDR 등급의 숫자 표시는 화면 중앙의 10% 영역에 대한 최소 휘도 수준이고, 최소 색상 심도는 DisplayHDR 500부터 10비트이지만, 리얼 10비트가 아닌 8비트 + FRC를 허용하고, 색상 공간은 전체 등급이 ITU-R BT.709를 지원하고 DisplayHDR 500부터 DCI-P3을 지원하고, 검은색에서 최대 휘도까지 상승하는 데 필요한 프레임 수는 기본 등급은 8프레임이고, TRUE BLACK 등급은 2프레임이다.

삼성전자는 다이나믹 아몰레드 패널을 탑재한 삼성전자 갤럭시 S10부터 디스플레이에 대한 HDR10+를 인증받았다. 다이나믹 아몰레드 패널은 8비트 패널이라서 그라데이션 컬러에서 컬러 밴딩 현상이 나타날 수 있고 HDR의 정확한 색상을 생성할 수 없어서 HDR이 아니지만, HDR 디스플레이에 걸맞는 1,200니트의 부분 피크 최대 밝기와 2,000,000:1의 정적 명암비를 지원하므로 HDR10+를 인증받았다. 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈에 탑재된 삼성전자 다이나믹 아몰레드 2X 패널도 8비트 패널이라서 HDR이 아니지만, 1,750니트의 부분 피크 최대 밝기와 3,000,000:1의 정적 명암비를 지원하므로 HDR10+를 인증받았다.

○ 보호 유리

2022년 11월에 강화 유리 제조사인 코닝(Corning)에서 고릴라 글래스 픽터스 2(Gorilla Glass Victus 2)를 출시했고, 삼성전자 갤럭시 S23 시리즈에 최초로 탑재했다. 고릴라 글래스 픽터스 2는 콘크리트 표면에 최대 1m의 높이에서 낙하했을 때의 낙하 충격을 견디고, 날카로운 물체로 1kg의 질량을 초당 최대 8m ~ 10m의 속도로 올리는데 필요한 힘으로 긁었을 때의 긁힘을 견딘다.

1. 두께

두께는 0.4mm ~ 1.2mm이고, 이외에 제조사의 요청에 맞춰 제작할 수 있다.

2. 온도 특성

소재의 성질이 부드러워져서 성형을 시작할 수 있는 온도는 878℃이고, 내부 장력이 불균일해져서 구조적으로 안정된 상태를 유지하는 온도는 631℃이고, 소재의 성질이 단단해져서 온도 변화에 대한 뒤틀림이나 파손이 최소화되는 온도는 579℃이다.

3. 물리적 특성

– 힘이 세로 방향으로 작용할 때 인장 또는 압축에 대한 반응인 영률(Young’s Modulus)이 79GPa이다. 영률이 높으면 더 단단하고 영률이 낮으면 더 유연하다고 보는데, 일반적으로 알루미늄이 60GPa이고, 금이 77.2GPa이고, 티타늄이 116GPa이고, 강철이 200GPa이다.
– 표면에 평행하게 작용하는 힘에 대한 반응인 전단 계수(Shear Modulus)가 32.2GPa이다. 전단 계수가 높으면 전단 응력 하에서 변형에 강하고 전단 계수가 낮으면 전단 응력 하에서 쉽게 변형된다고 보는데, 일반적으로 알루미늄이 25.5GPa이고, 유리가 26.2GPa이고, 티타늄이 41.4GPa이고, 강철이 79.3GPa이다.

4. 광학 특성

– 매질을 통과한 빛의 비율인 광 전송(Optical Transmission)이 0.7mm 두께에서 90.5% 이상이다.
– 빛이 매질에 들어갈 때 빛의 파장에 따라 빛의 경로가 굴절되는 정도인 굴절률(Refractive index)이 590nm에서 1.51 ~ 1.52이다. 굴절률이 높으면 빛이 매질을 지나가는 속도가 느리고 굴절률이 낮으면 빛이 매질을 지나가는 속도가 빠른데, 일반적으로 590nm에서 측정한 굴절률은 진공이 1이고, 0℃ 공기가 1.000293이고, 20℃ 물이 1.333이고, 각막이 1.373 ~ 1.401이고, 평면 유리가 1.52이고, 폴리카보네이트가 1.6이고, 다이아몬드가 2.65이다.

5. 화학적 특성

– 염화 수소(Hydrogen Chloride, HCI)의 농도가 5%이고 온도가 95℃인 염산(Hydrochloric Acid) 용액에 24시간 동안 담갔을 때 제곱센티미터당 3.6mg이 손실되었다.
– 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F)와 불화수소(Hydrogen Fluoride, HF)를 같은 조성으로 혼합한 혼합물(NH4F:HF)의 농도가 10%이고 온도가 20℃인 완충 산화물 에칭(Buffered Oxide Etch, BOE) 용액에 20분 동안 담갔을 때 제곱센티미터당 1.3mg이 손실되었다.
– 불화수소(Hydrogen Fluoride, HF)의 농도가 10%이고 온도가 20℃인 불화 수소산(Hydrofluoric Acid) 용액에 20분 동안 담갔을 때 제곱센티미터당 14.6mg이 손실되었다.
– 수산화 나트륨(Sodium Hydroxide, NaOH)의 농도가 5%이고 온도가 95℃인 수산화 나트륨 용액에 24시간 동안 담갔을 때 제곱센티미터당 2.2mg이 손실되었다.

6. 전기적 특성

소재에 가해지는 전기장의 주파수가 912Hz일 때 진공의 전기 유전율과의 비율인 유전 상수(Dielectric Constant)가 6.39이므로 소재에 저장되는 전기 에너지가 유전 상수가 1인 진공보다 6.39배 더 많은데 일반적으로 전기장의 주파수가 1,000Hz일 때 유전 상수는 이산화규소가 3.9이고, 콘크리트가 4.5이고, 천연 고무가 7이고, 20℃ 물이 80.2인 만큼 소재의 유전 상수가 낮다 보니 유전 상수가 높은 소재보다 전자기파가 더 빠르게 통과하고, 전자 시스템의 성능을 떨어뜨리는 신호 간섭이 최소화된다.

Samsung Galaxy S23 Ultra 1TB 카메라 사양

○ 세계 최초로 카메라를 탑재한 휴대폰

1997년 10월에 일본 전자제품 제조업체인 교세라(Kyocera)가 8만 화소를 지원하고 210°로 회전하고 휴대폰에 별도로 부착하는 카메라인 VP-100을 출시했고, 1999년 5월에 11만 화소를 지원하고 촬영한 사진을 휴대폰에서 직접 공유할 수 있는 셀프 카메라를 탑재한 VP-210를 출시했다.

2000년 6월에 삼성전자가 35만화소를 지원하고 휴대폰 배터리를 공유하지만, 휴대폰에 일체형으로 부착되어 있다 보니 촬영한 사진을 휴대폰에서 직접 공유할 수 없어서 사진을 전송할 때 컴퓨터에 직접 연결해야 하는 카메라를 탑재한 SCH-V200를 출시했다.

2000년 11월에 일본 전자제품 제조업체인 샤프(Sharp)에서 11만 화소를 지원하고 촬영한 사진을 휴대폰에서 직접 공유할 수 있는 후면 카메라를 탑재한 J-SH04를 출시했다.

※ 전 세계 최초로 카메라를 탑재한 휴대폰
– 휴대폰에서 카메라 기능을 제어할 수 있는 기준: 교세라 VP-100
– 카메라를 휴대폰에 부착하는 부착형이 아니라 휴대폰에서 분리할 수 없는 일체형이고 휴대폰에서 카메라 기능을 제어할 수 있는 기준: 교세라 VP-210
– 카메라를 휴대폰에서 분리할 수 없는 일체형이고 휴대폰에서 카메라 기능을 제어할 수 있고 일반적인 카메라처럼 내가 바라보는 물체를 촬영할 수 있는 후면 카메라를 탑재한 기준: 삼성전자 SCH-V200
– 카메라를 휴대폰에서 분리할 수 없는 일체형이고 휴대폰에서 카메라 기능을 제어할 수 있고 휴대폰에서 이미지를 직접 공유할 수 있는 기준: 교세라 VP-210
– 카메라를 휴대폰에서 분리할 수 없는 일체형이고 휴대폰에서 카메라 기능을 제어할 수 있고 휴대폰에서 이미지를 직접 공유할 수 있고 일반적인 카메라처럼 내가 바라보는 물체를 촬영할 수 있는 후면 카메라를 탑재한 기준: 샤프 J-SH04

○ 삼성전자 갤럭시 브랜드 카메라 센서 역사

1. 갤럭시 S 시리즈 초기 카메라

2010년 6월에 출시한 갤럭시 S에 500만 화소 센서를 탑재했고, 2011년 4월에 출시한 갤럭시 S2에 2011년 2월에 공개한 S5K3H2 센서를 탑재했고, 2012년 7월에 출시한 갤럭시 S3에 초도 물량에 탑재된 소니 센서를 삼성전자 센서로 대체하기 위해 후속 생산 제품부터 2012년 9월에 공개한 S5K3H5 센서를 탑재했고, 2013년 4월에 출시한 갤럭시 S4에 초도 물량에 탑재된 소니 센서를 삼성전자 센서로 대체하기 위해 후속 생산 제품부터 2012년 9월에 공개한 S5K3L2 센서를 탑재했다.

2. 삼성전자 아이소셀

(1) 아이소셀

2013년 9월에 픽셀 간에 신호 간섭을 최소화하고 마이크로 렌즈가 더 많은 광자를 수집할 수 있도록 픽셀 사이에 물리적 장벽을 형성해서 기존 BSI 대비 신호 간섭을 30% 줄여서 포토다이오드가 받아들이는 신호를 30% 높이고 주광선 각도를 20% 넓히고, 두 가지 유형의 픽셀로 프레임마다 긴 노출 장면과 짧은 노출 장면을 동시에 촬영하고 두 가지 신호 정보를 병합하고 톤 매핑해서 HDR 품질의 이미지를 생성하는 Smart WDR(Wide Dynamic Range) 기능을 지원하는 아이소셀(ISOCELL) 기술과 아이소셀 기술을 적용한 S5K4H5YB 센서를 공개했다.

(2) 듀얼 픽셀 위상차 AF

2014년 4월에 출시한 갤럭시 S5에 2014년 2월에 공개한 S5K2P2 센서를 소니 센서와 혼용해서 탑재했고, 2015년 4월에 출시한 갤럭시 S6에 광학식 손떨림 보정(Optical Image Stabilization, OIS) 기능을 지원하는 S5K2P2 센서를 소니 센서와 혼용해서 탑재했고, 2015년 7월에 업계 최초로 1.0μm 크기의 픽셀을 탑재한 S5K3P3 센서를 공개했고, 2016년 3월에 출시한 갤럭시 S7에 듀얼 픽셀(Dual Pixel) 위상차 AF 기능을 지원하는 S5K2L1 센서를 소니 센서와 혼용해서 탑재했다.

(3) 텍트라 픽셀과 리모자이크 알고리즘

2017년 6월에 아이소셀 센서에 대한 소비자 인식을 개선하기 위해 저조도 환경에서 밝고 선명한 사진을 촬영할 수 있는 아이소셀 브라이트(ISOCELL Bright), 저조도 환경에서 움직이는 물체에 초점을 빠르고 정확하게 맞출 수 있는 아이소셀 패스트(ISOCELL Fast), 아주 작은 픽셀 사이즈를 적용해서 슬림한 기기에 탑재할 수 있는 아이소셀 슬림(ISOCELL Slim), 듀얼 카메라에 최적화한 아이소샐 듀얼(ISOCELL Dual)로 구분된 아이소셀 브랜드를 공개했고, 2017년 10월에 저조도 환경에서 노이즈가 적고 선명한 이미지를 생성하기 위해 물리적으로 인접한 0.9μm 크기의 픽셀 네 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 빛에 대한 감도를 높이는 텍트라픽셀(Tetrapixel) 기능과 밝은 환경에서 리모자이크(Re-Mosaic) 알고리즘으로 전체 해상도 이미지를 생성하는 기능을 지원하는 아이소셀 슬림 2X7 센서를 공개했다.

(4) 슈퍼 스피드 듀얼 픽셀 위상차 AF, 실시간 HDR 촬영, 3차원 노이즈 감소

2018년 3월에 출시한 갤럭시 S9+의 후면에 센서에 DRAM을 통합해서 초당 960개의 프레임을 촬영하는 슈퍼 슬로우 모션 기능, 슈퍼 스피드 듀얼 픽셀(Super Speed Dual Pixel) 위상차 AF 기능, OIS 기능, 노출이 다른 여러 장의 이미지를 촬영해서 합성하지 않고 높은 노출을 감지하는 픽셀과 낮은 노출을 감지하는 픽셀로 동시에 프레임을 촬영하는 실시간 HDR 촬영 기능, 저조도 환경에서 초당 여러 프레임을 촬영할 때 인접한 프레임을 분석해서 디테일과 노이즈를 구분해서 노이즈를 줄이는 3차원 노이즈 감소(3DNR) 기능을 지원하는 아이소셀 패스트 SAK2L3 센서를 광각 카메라로 소니 센서와 혼용해서 탑재했고, 위상차 AF 기능이 있는 아이소셀 슬림 S5K3M3 센서를 망원 카메라로 탑재해서 후면 카메라 두 개를 듀얼 렌즈로 구성했고, 갤럭시 S9+의 전면에 아이소셀 브라이트 S5K3H1 센서를 소니 센서와 혼용해서 탑재했다.

3. 삼성전자 아이소셀 플러스

(1) 아이소셀 플러스

2018년 6월에 아이소셀의 핵심 기술인 금속 재질 격벽의 빛 반사와 흡수로 인한 감도 저하 문제를 해결하기 위해 금속 재질 격벽을 후지필름의 신소재로 대체해서 센서의 감도를 최대 15% 높인 아이소셀 플러스(ISOCELL Plus)를 공개했고, 2018년 10월에 아이소셀 플러스 기능을 적용해서 0.8μm 크기의 픽셀 4,800만개를 기반으로 저조도 환경에서 텍트라픽셀 기능으로 300만 화소 이미지를 생성하고 밝은 환경에서 리모자이크(Re-Mosaic) 알고리즘으로 1,200만 화소 이미지를 생성하는 S5KGM1 센서를 공개했다.

(2) 잠만경 카메라 기술

2019년 1월에 삼성전자가 컬러 센서와 단색 센서로 구성된 듀얼 카메라를 사용해서 컬러 센서 카메라로 일반적인 이미지를 촬영하고 단색 센서 카메라로 2.5배 더 많은 빛을 포착해서 해상력을 높이고 신호 대 잡음비를 줄인 이미지를 촬영해서 하나의 이미지로 결합하는 기술, 광각 카메라와 망원 카메라로 구성된 듀얼 카메라를 사용해서 화질 손실 없는 두 배 줌 이미지를 생성하는 기술, 듀얼 카메라로 입체적인 3D 깊이 맵을 생성하는 기술, 잠만경 카메라 기술 등 매우 많은 카메라 줌 관련 특허 기술을 보유한 이스라엘 모바일 기기 카메라 기술 기업인 코어포토닉스(Corephotonics)를 약 1,734억원에 인수했다.

(3) 후면 트리플 카메라

2019년 3월에 출시한 갤럭시 S10+의 후면에 고정 AF 기능이 있는 아이소셀 브라이트 S5K3P9 센서를 초광각 카메라로 탑재했고, 센서에 DRAM을 통합해서 슈퍼 스피드 듀얼 픽셀 위상차 AF 기능과 OIS 기능이 있는 아이소셀 패스트 SAK2L4 센서를 광각 카메라로 탑재했고, 위상차 AF 기능과 OIS 기능이 있는 아이소셀 슬림 S5K3M3 센서를 망원 렌즈로 탑재했고, 갤럭시 S10+의 전면에 듀얼 픽셀 위상차 AF 기능이 있는 아이소셀 패스트 S5K3J1 센서를 소니 센서와 혼용해서 탑재했고, 아이소셀 슬림 S5K4HA 센서를 깊이 카메라로 탑재해서 전면 카메라 두 개를 듀얼 렌즈로 구성했다.

(4) 이중 변환 이득, 슈퍼 위상차 AF, 스마트 ISO

2019년 5월에 아이소셀 플러스 기능을 적용해서 0.8μm 크기의 픽셀 6,400만개와 픽셀이 소형화되어도 텍트라픽셀 기능으로 저조도 환경에서 논리적인 픽셀로 묶을 때 빛에 대한 감도를 유지하고 밝은 환경에서 소형화된 픽셀의 빛에 대한 감도를 대폭 높이는 특수 컬러 필터와 DCG(Dual Conversion Gain) 기능을 기반으로 저조도 환경에서 1,600만 화소 이미지를 생성하고, 밝은 환경에서 화소 손실이 없는 6,400만 화소 이미지를 생성하고, 타원형의 마이크로 렌즈가 두 개의 픽셀을 덮어서 왼쪽과 오른쪽의 위상을 비교해서 정확한 초점을 검출하는 슈퍼 PD(Super Phase Detection, Super PD) AF 기능과 빛을 전기 신호로 변환하는 비율인 컨버전 게인(Conversion Gain)을 높은 ISO 모드와 낮은 ISO 모드로 구분해서 저조도 환경에서 높은 ISO 모드를 기반으로 적은 양의 광자 정보를 상대적으로 높은 전기 신호로 증폭해서 노이즈를 줄이고, 밝은 환경에서 낮은 ISO 모드를 기반으로 많은 양의 광자 정보를 상대적으로 낮은 전기 신호로 증폭해서 색상을 더 정확하게 표현하는 스마트 ISO(Smart ISO) 기능을 지원하는 S5KGW1 센서를 공개했고, 2019년 9월에 업계 최초로 0.7μm 크기의 픽셀을 탑재한 아이소셀 슬림 S5KGH1 센서를 공개했다.

(5) 노나픽셀

2020년 3월에 출시한 갤럭시 S20 울트라의 후면에 센서에 DRAM을 통합해서 슈퍼 슬로우 모션 기능, 슈퍼 스피드 듀얼 픽셀 위상차 AF 기능, OIS 기능, 실시간 HDR 촬영 기능, 3차원 노이즈 감소 기능을 지원하는 아이소셀 패스트 SAK2L3 센서를 초광각 카메라로 탑재했고, 저조도 환경에서 노이즈가 적고 선명한 이미지를 생성하기 위해 물리적으로 인접한 0.8μm 크기의 픽셀 아홉 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 빛에 대한 감도를 높이는 노나픽셀(Nonapixel) 기능을 지원하는 아이소셀 브라이트 S5KHM1 센서를 광각 카메라로 탑재했고, 소니 센서 두 개를 망원 카메라와 심도 카메라로 탑재해서 후면 카메라 네 개를 쿼드 렌즈로 구성했고, 갤럭시 S20 울트라의 전면에 아이소셀 슬림 S5KGH1 센서를 크롭한 센서를 탑재했다.

(6) 듀얼 텍트라 픽셀

2020년 5월에 하나의 픽셀 내에 두 개의 포토다이오드를 나란히 배치해서 서로 다른 각도로 빛을 받아서 위상을 감지하는 듀얼 픽셀 기술과 저조도 환경에서 노이즈가 적고 선명한 이미지를 생성하기 위해 물리적으로 인접한 픽셀 여러 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 빛에 대한 감도를 높이는 텍트라 픽셀을 통합한 듀얼 텍트라픽셀(Dual Tetrapixel) 기능으로 5,000만개의 픽셀로 1억 개의 위상차 AF를 지원하는 S5KGN1 센서를 공개했다.

(7) 스태거드 HDR

2020년에 기존처럼 노출이 다른 여러 장의 이미지를 촬영해서 합성하지 않고, 짧은 노출(Short Exposure)을 감지하는 픽셀, 중간 노출(Medium Exposure)을 감지하는 픽셀, 긴 노출(Long Exposure)을 감지하는 픽셀로 동시에 프레임을 촬영하는 스태거드 HDR(Staggered HDR) 기능을 지원하는 S5KJD1 센서를 공개했다.

(8) 슈퍼 위상차 플러스 AF, 12비트 이미지 생성

2021년 1월에 출시한 갤럭시 S21 울트라의 후면에 소니 센서를 초광각 카메라로 탑재했고, AF에 최적화된 마이크로 렌즈를 사용해서 초점 정확도를 50% 높인 슈퍼 PD 플러스(Super Phase Detection Plus, Super PD Plus) 기능과 단일 프레임에 대해 저도도 환경 또는 높은 ISO에 대한 높은 변환 이득(High Conversion Gain, HCG) 모드와 밝은 환경 또는 낮은 ISO에 대한 낮은 변환 이득(Low Conversion Gain, LCG) 모드로 동시에 촬영해서 색상 심도가 10비트인 두 가지 이미지를 구현하고, 적은 양의 광자 정보를 상대적으로 높은 전기 신호로 증폭해서 노이즈를 줄인 높은 변환 이득(HCG) 모드로 촬영한 이미지와 많은 양의 광자 정보를 상대적으로 낮은 전기 신호로 증폭해서 색상을 더 정확하게 표현한 낮은 변환 이득(LCG) 모드로 촬영한 이미지를 이미지 신호 프로세서를 통해 결합해서 높은 다이나믹 레인지의 12비트 이미지를 구현하는 장면 내 이중 변환 이득(Intra-Scene Dual Conversion Gain, iDCG) 기술인 스마트 ISO 프로(Smart ISO Pro) 기능을 지원하는 아이소셀 브라이트 S5KHM3 센서를 광각 카메라로 탑재했고, 아이소셀 패스트 S5K3J1 센서 두 개를 망원 카메라 두 개로 탑재해서 후면 카메라 네 개를 쿼드 렌즈로 구성했고, 갤럭시 S21 울트라의 전면에 아이소셀 슬림 S5KGH1 센서를 크롭한 센서를 탑재했다.

4. 삼성전자 아이소셀 2.0

(1) 아이소셀 2.0

2021년 3월에 아이소셀 플러스의 컬러 필터에 있는 금속 격자를 반사율이 높은 신소재로 교체해서 센서의 감도를 약 16% 높인 아이소셀 2.0(ISOCELL 2.0)을 공개했고, 2021년 6월에 아이소셀 2.0 기능을 적용하고, 위상을 검출하는 픽셀의 밀도를 두 배 높여서 조도가 약 60% 더 낮은 환경에서도 기존과 같은 AF 성능을 제공하는 이중 슈퍼 PD(Double Super Phase Detection, Double Super PD) 기능을 지원하는 S5KJN1 센서를 공개했고, 2021년 9월에 아이소셀 2.0 기능을 적용하고, 0.64μm 크기의 픽셀 2억개를 기반으로 저조도 환경에서 인접한 0.64μm 크기의 픽셀 열여섯 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 빛에 대한 감도를 높여서 1,250만 화소 이미지를 생성하고, 일반적인 환경에서 인접한 0.64μm 크기의 픽셀 네 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 빛에 대한 감도를 높이는 기능으로 5,000만 화소 이미지를 생성하고, 밝은 환경에서 0.64μm 크기의 픽셀을 모두 사용해서 2억 화소 이미지를 생성하는 4×4 하이브리드 픽셀 비닝(4×4 Hybrid Pixel Binning) 기능을 지원하는 S5KHP1 센서를 공개했다.

2022년 2월에 출시한 갤럭시 S22 울트라의 후면에 소니 센서를 초광각 카메라로 탑재했고, 아이소셀 브라이트 S5KHM3 센서를 광각 카메라로 탑재했고, 소니 센서를 3배 줌 망원 카메라로 탑재했고, 소니 센서를 10배 줌 망원 카메라로 탑재해서 후면 카메라 네 개를 쿼드 렌즈로 구성했고, 갤럭시 S22 울트라의 전면에 아이소셀 슬림 S5KGH1 센서를 크롭한 센서를 탑재했다.

(2) 노나픽셀 플러스

2022년 4월에 0.56μm 크기의 픽셀 아홉 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 1.92μm 크기의 픽셀과 유사한 노이즈 레벨로 세 배 무손실 줌에 해당하는 1,200만 화소 이미지를 생성하는 노나픽셀 플러스(Nonapixel Plus) 기능을 지원하는 S5KHM6 센서를 공개했다.

(3) 텍트라² 픽셀, 14비트 이미지 생성

2022년 7월에 0.56μm 크기의 픽셀 2억개와 픽셀 사이에 절연 재료로 채워진 물리적 벽을 더 얇고 깊게 생성해서 인접한 픽셀 간에 신호 간섭으로 발생하는 노이즈, 색상 정확도 감소, 전반적인 이미지 품질 저하 문제를 개선하는 완전한 깊이의 트렌치 격리(Full Depth Deep Trench Isolation, Full Depth DTI) 기능을 기반으로 저조도 환경에서 인접한 0.56μm 크기의 픽셀 열여섯 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 2.24μm 크기의 픽셀과 유사한 노이즈 레벨로 네 배 무손실 줌에 해당하는 1,250만 화소 이미지를 생성하고, 일반적인 환경에서 인접한 0.56μm 크기의 픽셀 네 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 1.12μm 크기의 픽셀과 유사한 노이즈 레벨로 5,000만 화소 이미지를 생성하고, 밝은 환경에서 0.56μm 크기의 픽셀을 모두 사용해서 2억 화소 이미지를 생성하는 텍트라² 픽셀(Tetra² Pixel) 기능(이전 명칭은 S5KHP1 센서에서 사용한 4×4 하이브리드 픽셀 비닝)과 단일 프레임에 대해 저도도 환경 또는 높은 ISO에 대한 높은 변환 이득(High Conversion Gain, HCG) 모드와 밝은 환경 또는 낮은 ISO에 대한 낮은 변환 이득(Low Conversion Gain, LCG) 모드로 동시에 촬영해서 색상 심도가 10비트인 두 가지 이미지를 구현하고, 적은 양의 광자 정보를 상대적으로 높은 전기 신호로 증폭해서 노이즈를 줄인 높은 변환 이득(HCG) 모드로 촬영한 이미지와 많은 양의 광자 정보를 상대적으로 낮은 전기 신호로 증폭해서 색상을 더 정확하게 표현한 낮은 변환 이득(LCG) 모드로 촬영한 이미지를 이미지 신호 프로세서를 통해 결합해서 높은 다이나믹 레인지의 14비트 이미지를 구현하는 장면 내 이중 변환 이득(Intra-Scene Dual Conversion Gain, iDCG) 기술인 스마트 ISO 프로(Smart ISO Pro) 기능을, 네 개의 픽셀에 하나의 마이크로 렌즈를 적용해서 수평 및 수직 방향의 위상을 빠르고 정확하게 감지하는 슈퍼 QPD(Super Quad Phase Detection, Super QPD) AF 기능을 지원하는 S5KHP3 센서를 공개했다.

(4) 듀얼 픽셀 FDTI

2022년 8월에 출시한 갤럭시 폴드 4의 후면에 하나의 픽셀 내에 두 개의 포토다이오드를 나란히 배치해서 서로 다른 각도로 빛을 받아서 위상을 감지하는 듀얼 픽셀 기술의 신호 손실을 줄여서 자동 초점의 정확도를 높인 듀얼 픽셀 FDTI(Dual Pixel Front Deep Trench Isolation, Dual Pixel FDTI) 기능을 지원하는 S5KGN3 센서를 광각 카메라로 탑재했다.

(5) 이중 수직 전송 게이트, 듀얼 슬로프 게인

2023년 1월에 픽셀 소형화에 따라 빛에 대한 감도를 높이기 위해 포토다이오드에서 변환된 전자를 판독 회로로 전달하고 제어하는 수직 전송 게이트를 한 개에서 두 개로 늘려서 신호 감도를 33% 높여서 밝은 환경에서 과다 노출을 줄이고 색상 재현을 높이는데 도움을 주는 이중 수직 전송 게이트(Dual Vertical Transfer Gate, D-VTG) 기능과 단일 프레임 내에서 픽셀마다 서로 다른 노출 시간으로 광자를 받아들여서 신호 레벨이 서로 다른 두 가지 데이터를 생성하고 이미지 신호 프로세서를 통해 하나의 이미지로 결합해서 높은 다이나믹 레인지를 구현하는 데 도움이 되는 듀얼 슬로프 게인(Dual Slope Gain) 기능을 지원하는 S5KHP2 센서를 공개했다.

○ 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 1TB 카메라 센서

1. 후면 울트라 와이드 카메라 센서

삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 사양 정보가 공개된 시점에 함께 공개된 소니 센서로 자세한 정보가 없다. 광 감도, 이미지 최대 크기, 렌즈 초점 거리, 렌즈 조리개, 셔터 스피드, 영상 프레임 실제는 촬영 모드 및 촬영한 이미지에서 보이는 사양이므로 실제 센서 사양과 다를 수 있다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 촬영 모드에서 0.6배로 표시된다.

2. 후면 와이드 카메라 센서

삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 사양 정보가 공개된 시점에 함께 공개된 삼성전자 센서로 삼성전자에서 개발한 카메라 센서 중에서 가장 기술집약적인 초고성능 센서이다. 광 감도, 이미지 최대 크기, 렌즈 초점 거리, 렌즈 조리개, 셔터 스피드는 촬영 모드 및 촬영한 이미지에서 보이는 사양이므로 실제 센서 사양과 다를 수 있다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 촬영 모드에서 1배로 표시된다.

(1) 아이소셀 2.0

아이소셀은 픽셀 간에 신호 간섭을 최소화하고 마이크로 렌즈가 더 많은 광자를 수집할 수 있도록 픽셀 사이에 물리적 장벽을 형성해서 기존 BSI 대비 신호 간섭을 30% 줄여서 포토다이오드가 받아들이는 신호를 30% 높이고 주광선 각도를 20% 넓히는 기술로 두 가지 유형의 픽셀로 프레임마다 긴 노출 장면과 짧은 노출 장면을 동시에 촬영하고 두 가지 신호 정보를 병합하고 톤 매핑해서 HDR 품질의 이미지를 생성하는 Smart WDR(Wide Dynamic Range) 기능을 지원한다. 아이소셀 플러스는 아이소셀의 핵심 기술인 금속 재질 격벽의 빛 반사와 흡수로 인한 감도 저하 문제를 해결하기 위해 금속 재질 격벽을 후지필름의 신소재로 대체해서 센서의 감도를 최대 15% 높이는 기술이다.

아이소셀 2.0은 아이소셀 플러스의 컬러 필터에 있는 금속 격자를 반사율이 높은 신소재로 교체해서 센서의 감도를 약 16% 높이는 기술이다.

(2) 완전한 깊이의 트렌치 격리

완전한 깊이의 트렌치 격리(Full Depth Deep Trench Isolation, Full Depth DTI)는 픽셀 사이에 절연 재료로 채워진 물리적 벽을 더 얇고 깊게 생성해서 인접한 픽셀 간에 신호 간섭으로 발생하는 노이즈, 색상 정확도 감소, 전반적인 이미지 품질 저하 문제를 개선하는 기술이다.

(3) 이중 수직 전송 게이트

이중 수직 전송 게이트(Dual Vertical Transfer Gate, D-VTG)는 포토다이오드에서 변환된 전자를 판독 회로로 전달하고 제어하는 수직 전송 게이트를 한 개에서 두 개로 늘려서 신호 감도를 33% 높여서 밝은 환경에서 과다 노출을 줄이고 색상 재현을 높이는데 도움을 주는 기술이다.

(4) 텍트라² 픽셀

1/1.3인치 안에 있는 0.6μm 크기의 픽셀 2억개를 기반으로 저조도 환경에서 인접한 0.6μm 크기의 픽셀 열여섯 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 2.4μm 크기의 픽셀과 유사한 노이즈 레벨로 네 배 무손실 줌에 해당하는 1,250만 화소 이미지를 생성하고, 일반적인 환경에서 인접한 0.6μm 크기의 픽셀 네 개를 논리적으로 하나의 픽셀로 묶어서 1.2μm 크기의 픽셀과 유사한 노이즈 레벨로 5,000만 화소 이미지를 생성하고, 밝은 환경에서 0.6μm 크기의 픽셀을 모두 사용해서 2억 화소 이미지를 생성하는 기술이다.

(5) 스마트 ISO 프로(Smart ISO Pro)

단일 프레임에 대해 저도도 환경 또는 높은 ISO에 대한 높은 변환 이득(High Conversion Gain, HCG) 모드와 밝은 환경 또는 낮은 ISO에 대한 낮은 변환 이득(Low Conversion Gain, LCG) 모드로 동시에 촬영해서 색상 심도가 10비트인 두 가지 이미지를 구현하고, 적은 양의 광자 정보를 상대적으로 높은 전기 신호로 증폭해서 노이즈를 줄인 높은 변환 이득(HCG) 모드로 촬영한 이미지와 많은 양의 광자 정보를 상대적으로 낮은 전기 신호로 증폭해서 색상을 더 정확하게 표현한 낮은 변환 이득(LCG) 모드로 촬영한 이미지를 이미지 신호 프로세서를 통해 결합해서 높은 다이나믹 레인지의 12비트 이미지를 구현하는 장면 내 이중 변환 이득(Intra-Scene Dual Conversion Gain, iDCG) 기술이다.

(6) 듀얼 슬로프 게인

듀얼 슬로프 게인(Dual Slope Gain)은 단일 프레임 내에서 픽셀마다 서로 다른 노출 시간으로 광자를 받아들여서 신호 레벨이 서로 다른 두 가지 데이터를 생성하고 이미지 신호 프로세서를 통해 하나의 이미지로 결합해서 높은 다이나믹 레인지를 구현하는데 도움이 되는 기술이다.

(7) 슈퍼 쿼드 위상차 AF

슈퍼 쿼드 위상차(Super Quad Phase Detection, Super QPD) AF 기능은 네 개의 픽셀에 하나의 마이크로 렌즈를 적용해서 수평 및 수직 방향의 위상을 빠르고 정확하게 감지하는 기술이다.

3. 후면 10배 줌 슈퍼 망원 카메라 센서

삼성전자 갤럭시 S22 울트라의 사양 정보가 공개된 시점에 함께 공개된 소니 센서로 자세한 정보가 없다. 광 감도, 이미지 최대 크기, 렌즈 초점 거리, 렌즈 조리개, 셔터 스피드, 영상 프레임 실제는 촬영 모드 및 촬영한 이미지에서 보이는 사양이므로 실제 센서 사양과 다를 수 있다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 촬영 모드에서 10배로 표시된다.

10배 줌 슈퍼 망원 카메라에 적용된 잠만경 구조는 2019년 1월에 삼성전자가 인수한 이스라엘 모바일 기기 카메라 기술 기업인 코어포토닉스(Corephotonics)가 보유한 잠만경 카메라 기술로 2020년 3월에 출시한 삼성전자 갤럭시 S20 시리즈에 최대 4배 광학 줌으로 처음 탑재되었고 이후 기술 발전을 거듭해서 지금은 최대 10배 광학 줌을 지원한다.

4. 후면 3배 줌 망원 카메라 센서

삼성전자 갤럭시 S22 울트라의 사양 정보가 공개된 시점에 함께 공개된 소니 센서로 자세한 정보가 없다. 광 감도, 이미지 최대 크기, 렌즈 초점 거리, 렌즈 조리개, 셔터 스피드, 영상 프레임 실제는 촬영 모드 및 촬영한 이미지에서 보이는 사양이므로 실제 센서 사양과 다를 수 있다. 삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 촬영 모드에서 3배로 표시된다.

5. 전면 와이드 카메라 센서

삼성전자 갤럭시 S23 울트라의 사양 정보가 공개된 시점에 함께 공개된 삼성전자 센서로 삼성전자 갤럭시 S22 시리즈까지 전면 카메라에 탑재된 아이소셀 슬림 S5KGH1 센서를 대체한다. S5KGH1 센서는 4,370만 화소를 지원하지만, 전면 카메라에 탑재될 때는 1,000만 화소로 크롭 되었는데 S5K3LU 센서는 화소 수가 1,200만 화소이므로 200만 화소가 더 높다. 다만 화소 수가 높다고 이미지 품질이 좋다고 볼 수 없으므로 사양 정보면 보고 이미지 품질을 추정할 수 없다. 광 감도, 이미지 최대 크기, 렌즈 초점 거리, 렌즈 조리개, 셔터 스피드는 촬영 모드 및 촬영한 이미지에서 보이는 사양이므로 실제 센서 사양과 다를 수 있다.

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