카메라 띠인가, LCD 깜박임인가? 휴대폰 영상이 알려 주는 것과 알려 주지 못하는 것

현장 팀이 휴대폰으로 찍은 영상을 보냅니다. LCD 위로 어두운 띠가 천천히 지나가고, 메시지에는 “화면이 깜박이니 교체해 주세요”라고 적혀 있습니다. 촬영한 사람은 실제로 보았을 때는 화면이 정상으로 보였다고 덧붙일 수도 있습니다. 모듈을 불합격 처리하거나 교체를 승인하기 전에, 영상이 실제로 무엇을 보여 주었는지 정확히 정리해 두는 것이 좋습니다.

영상이 보여 주는 것은 해당 촬영 조건에서 기록된 화면 영역에 변하는 띠가 나타났다는 사실입니다. 그 띠가 빛의 시간적 변조에서 왔는지, 공간 샘플링이나 다른 촬상 효과에서 왔는지, 디스플레이가 손상되었는지는 아직 확인되지 않았습니다. 마찬가지로 띠가 없는 영상이 있다고 해서 디스플레이에 플리커가 없다는 것이 증명되지도 않습니다. 녹화 한 편만으로는 이런 질문에 답할 수 없습니다.

눈에 보이지 않는 띠가 카메라에 찍히는 이유

아래 설명은 변하는 빛과 노출 타이밍이 상호작용해 생기는 띠에 관한 것입니다. 화면 사진에 나타나는 모든 줄무늬가 이 원인에서 비롯되는 것은 아닙니다.

많은 카메라는 한 프레임 전체를 한순간에 담지 않습니다. 롤링 셔터에서는 센서의 각 행이 조금씩 다른 시각에, 한 줄씩 차례로 노출을 시작하고 끝냅니다(Teledyne Vision Solutions). 이 스캔 동안 센서에 닿는 빛이 강해졌다 약해지면, 어떤 행은 다른 행보다 더 많은 빛을 모읍니다. 그 결과 한 프레임 안에 더 밝은 줄무늬와 더 어두운 줄무늬가 생깁니다.

Sony도 깜박이는 조명 아래에서 자사 카메라에 대해 같은 원리를 설명합니다. 센서의 위쪽과 아래쪽이 서로 다른 시각에 노출되므로, 빛의 밝은 순간과 어두운 순간이 서로 다른 위치에 기록되어 띠나 부분적인 색 변화로 나타날 수 있습니다(Sony 이미징 지원). 빛의 주기와 카메라의 프레임 타이밍이 서로 맞물려 있지 않으면 줄무늬가 프레임마다 조금씩 다른 위치에 나타나, 띠가 기어가듯 움직이는 것처럼 보입니다.

결국 카메라는 시간에 따른 변화를 공간의 무늬로 바꿉니다. 그래서 카메라는 보는 사람이 알아차리지 못하는 것을 드러낼 수 있고, 카메라 설정이 디스플레이만큼이나 화면 모습을 좌우합니다.

1. 가상의 빛 세기가 시간(t)에 따라 오르내립니다.
2. 센서의 각 행은 위 행보다 조금 늦게 시작하는 자신만의 노출 구간 동안 빛을 모읍니다. 각 막대는 그 행이 모은 빛의 양에 따라 음영이 표시되어 있습니다.
3. 기록된 프레임에서는 빛을 더 많이 모은 행이 더 밝게 보이므로, 시간에 따른 변화가 이미지 전체의 띠가 됩니다.

글로벌 셔터라고 해서 문제가 사라지는 것은 아닙니다. 글로벌 셔터 센서에서는 모든 화소가 동시에 노출을 시작하고 끝내지만, 저장된 신호는 그 뒤에 여전히 행 단위로 읽어 낼 수 있습니다(Teledyne Vision Solutions). 이 방식은 이 특정한 띠 발생 원리의 원인인 행 간 노출 차이를 피합니다. 그렇다고 띠 없는 이미지가 보장되는 것은 아니며, 시간에 따라 변하는 빛은 여전히 프레임 간 차이를 만들 수 있습니다.

혼동하기 쉬운 다섯 가지 값

띠가 찍힌 영상에 대한 논의는 서로 다른 타이밍을 하나의 숫자처럼 다루면서 자주 엇나갑니다.

이 값들은 어느 것도 다른 값에서 추론할 수 없습니다. 60 Hz라는 주사율 사양으로는 백라이트의 동작을 알 수 없습니다. “PWM” 밝기 입력도 마찬가지입니다. Texas Instruments는 LED 전류를 켜고 끄는 드라이버와 PWM 명령을 일정한 아날로그 전류로 변환하는 드라이버를 구분하며, 스위칭되는 전류가 입력 신호와 다른 주파수로 동작할 수 있다고 설명합니다(TI SNVA768). 실제로 방출되는 빛은 제어 핀의 이름이 아니라 드라이버 구조와 그 설정에 따라 달라집니다.

영상 속 띠의 개수를 세어 주파수를 계산하는 것도 센서의 행 타이밍과 노출을 모르면 신뢰할 수 없습니다. 휴대폰은 이런 값을 거의 알려 주지 않고, 메신저 앱은 파일을 다시 인코딩하는 경우가 많습니다.

영상으로 확인할 수 있는 것과 없는 것

확인할 수 있는 것은 그 카메라, 그 모드, 그 조명 조건에서 화면 영역의 기록된 이미지에 변하는 띠가 나타났다는 점입니다. 현상이 디스플레이 영역 안에만 머문다면 디스플레이, 그 반사, 그리고 그 이미지가 어떻게 샘플링되는지를 먼저 조사하십시오. 다만 이런 위치 확인만으로 원인이 분리되지는 않습니다.

확인할 수 없는 것:

• 불량 여부. 시간에 따라 변하는 빛 아래에서는 카메라에 아무 고장이 없어도 촬영 아티팩트가 생길 수 있으며(Sony 이미징 지원), 빛이 변조된다는 것 자체가 디스플레이 고장은 아닙니다. 관찰된 동작이 사양을 벗어났는지는 모듈 문서와 응용 분야의 요구 사항에 달려 있습니다.
• 발생원. 후보로는 백라이트 구동, 패널 자체의 갱신 동작, 표시 내용, 커버 글라스에 반사된 실내 조명 등이 있습니다. 비슷한 띠가 주변 표면에도 나타난다면 실내 조명과 카메라도 함께 조사하십시오. LED 조명은 초당 수백에서 수천 주기로 깜박일 수 있습니다(Sony 이미징 지원). 이는 단서일 뿐 주변광이 기여한다는 증거가 아니며, 디스플레이의 혐의를 벗겨 주지도 않습니다.
• 주파수나 파형. 앞에서 설명했듯이 띠의 무늬는 빛만큼이나 카메라 타이밍에도 좌우됩니다.
• 문제가 없다는 결과. 띠가 없는 영상은 그 카메라가 그 설정에서 변화를 눈에 보이게 담지 않았다는 것만 보여 줍니다. 빛 출력이 일정하다는 증거는 아닙니다.
• 편안함이나 안전성. 맨눈도 휴대폰 카메라도 교정된 플리커 측정이 아닙니다. 녹화 내용만으로는 건강이나 인체공학 요구 사항에 대한 적합성을 입증할 수 없습니다.

먼저 촬영 조건을, 한 번에 하나씩 바꾸기

처음 할 일은 모듈 교체가 아니라 통제된 비교입니다. 디스플레이는 그대로 두십시오. 같은 호스트, 같은 펌웨어, 같은 테스트 이미지, 같은 밝기 설정, 같은 주변 조명을 유지합니다. 그런 다음 카메라 매개변수 하나만 바꿉니다.

휴대폰에 수동 또는 “프로” 동영상 모드가 있다면 노출 시간이나 셔터 시간을 바꿔 다시 촬영하십시오. 수동 제어가 없다면 그 한계를 기록해 두십시오. 휴대폰의 기본 프레임 레이트를 바꾸는 방법은 여러 매개변수가 동시에 바뀔 수 있어 대안으로는 약합니다. 두 번째 카메라는 맥락을 더해 줄 수 있지만 기준 계측기는 아닙니다.

촬영 조건만 바꿨을 때 무늬가 달라진다면, 그 모습은 촬영 과정에 의존하는 것입니다. 이 결과는 노출이 시간에 따라 변하는 빛과 상호작용한다는 설명과 일치하지만, 발생원이나 주기성을 확정하지는 않습니다. 깜박임이 알려진 조명에 대해 Sony는 기록되는 띠를 줄이는 셔터 미세 조정을 설명합니다(Sony 이미징 지원). 원인을 모르는 휴대폰 녹화에서 띠가 똑같이 사라졌다고 해서 빛 출력이 안정적이라는 것이 증명되거나 디스플레이가 적합 판정을 받는 것은 아닙니다. 모든 디스플레이에 맞는 단일 셔터 값은 없습니다.

이와 별개인 두 번째 비교는 카메라 설정을 고정한 채 디스플레이 밝기 설정만 바꾸는 것입니다. 밝기에 따라 띠가 달라지는지는 공급업체가 밝기 제어 경로의 어느 부분부터 살펴볼지에 대한 단서가 됩니다. 그것만으로 원인이 밝혀지지는 않습니다.

더 이상 카메라 문제가 아닐 때

다음 중 하나에 해당하면 전기적·광학적 조사로 넘어가십시오.

• 카메라 없이도 사람이 깜박임, 순간적인 화면 꺼짐, 이미지 교란을 본다.
• 이미지가 고르게 밝아졌다 어두워지는 것이 아니라 이미지 자체가 깨지거나 밀리거나 불안정하다.
• 전원 이벤트, 온도, 케이블 움직임, 펌웨어 변경에 따라 현상이 나타난다.
• 제품이 촬영되거나, 화상 통화에 쓰이거나, 머신 비전 카메라로 관찰되어 녹화 시의 동작이 요구 사항의 일부가 된다.

처음 세 경우에는 전원, 타이밍, 펌웨어, 백라이트, FPC 경로를 다루는 TFT LCD 깜박임 문제 해결 글의 더 폭넓은 점검이 필요합니다. 백라이트와 관련된 결과라면 LCD 백라이트 고장과 휘도 저하에 관한 글에서 구동 조건이 평가에 어떤 영향을 주는지 설명합니다.

네 번째는 요구 사항의 문제입니다. 제품에서 카메라가 중요하다면 샘플 승인 전에 이를 알리고, 관련된 카메라, 프레임 레이트, 조명을 설명하십시오. 실제 빛 변조를 측정할 때는 적절한 광학 장비를 사용해 해당 모듈, 해당 호스트 설정과 밝기 수준에서 측정하고 시험 조건을 기록해야 합니다. 드라이버나 회로 변경은 모듈의 문서화된 정격 범위 안에서, 공급업체와 합의한 뒤 이루어져야 하며 영상을 보고 즉흥적으로 해서는 안 됩니다.

띠가 찍힌 영상과 함께 보낼 것

영상이 맥락 정보와 함께 도착하면 공급업체는 문제를 훨씬 빨리 재현하고 검토할 수 있습니다.

• 메신저 앱으로 전달된 사본이 아닌 원본 영상 파일.
• 휴대폰 또는 카메라 모델, 녹화 모드, 프레임 레이트, 표시된다면 노출 또는 셔터 설정.
• 카메라 설정 하나를 바꿔 같은 장면을 찍은 두 번째 영상과, 무엇을 바꿨는지에 대한 메모.
• 카메라 없이도 깜박임이 보이는지, 디스플레이 영역 밖에도 띠가 나타나는지.
• 디스플레이 모듈 부품 번호와 리비전, 호스트 보드, 펌웨어 버전, 인터페이스.
• 밝기 설정과, 알고 있다면 제품에서 밝기를 제어하는 방식.
• 표시한 테스트 패턴 또는 화면 내용, 실내 조명 종류.
• 현상이 나타나는 장치 수와 재현 절차.

이 정보는 입고 샘플 검토에도 포함되어야 합니다. LCD 모듈 샘플 검증 체크리스트에서 어디에 들어가는지 확인할 수 있습니다.

띠가 찍힌 녹화와 위 정보를 갖고 계시다면 LCD 카메라 띠 검토를 위해 보내 주십시오. 녹화로 무엇을 뒷받침할 수 있고 무엇을 더 측정해야 하는지 함께 살펴볼 수 있습니다.