제21장: HDR 및 Ultra HDR

우리는 3장에서 계산 사진학으로서의 HDR(여러 장의 노출을 합치는 기법)에 대해 배웠습니다. 이제는 이를 넘어, 안드로이드 시스템이 하드웨어 차원에서 지원하는 최신 HDR(High Dynamic Range) 표준을 코드로 다루는 법을 배웁니다.

특히 안드로이드 14(API 34)에서 도입된 Ultra HDR은 카메라 앱 개발자에게 혁명과도 같습니다. 기존 JPEG의 호환성을 유지하면서도, HDR 디스플레이에서 눈이 부실 정도로 밝은 하이라이트를 표현할 수 있기 때문입니다.

Android Camera Parameters 앱의 Streams 탭에서 여러분의 기기가 HLG, HDR10, JPEG_R 등의 다이내믹 레인지 프로필을 지원하는지 지금 확인해 보세요.

1. 10비트 HDR 비디오 (HLG, HDR10)

기본적인 카메라 스트림은 8비트(채널당 256단계)의 SDR 색상을 사용합니다. 안드로이드 13(API 33)부터는 하드웨어가 지원하는 경우 10비트(1024단계) HDR 스트림을 공식적으로 요청할 수 있습니다.

지원 프로필 확인하기

val characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId)
val profiles = characteristics.get(CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_DYNAMIC_RANGE_PROFILES)

if (profiles?.supportedProfiles?.contains(DynamicRangeProfiles.HLG10) == true) {
    Log.d("HDR", "이 카메라는 HLG10 HDR 비디오 촬영을 지원합니다.")
}

HLG10: 방송 표준 HDR. SDR TV에서도 어느 정도 잘 보이며, HDR TV에서는 더 밝게 보입니다.
HDR10 / HDR10+: 영화 표준 HDR. 메타데이터를 사용하여 장면별로 밝기를 최적화합니다.

10비트 스트림 설정

세션 구성 시 OutputConfiguration에 프로필을 지정합니다.

val outputConfig = OutputConfiguration(surface).apply {
    dynamicRangeProfile = DynamicRangeProfiles.HLG10
}
val sessionConfig = SessionConfiguration(..., listOf(outputConfig), ...)
cameraDevice.createCaptureSession(sessionConfig)

2. Ultra HDR 사진 (ImageFormat.JPEG_R)

안드로이드 14의 핵심 기능인 Ultra HDR은 파일 확장자는 .jpg로 똑같지만, 내부에 **게인 맵(Gain Map)**이라는 추가 정보를 담고 있습니다.

호환성: HDR을 모르는 앱이나 기기에서는 평범한 8비트 사진으로 보입니다.
HDR 효과: HDR 디스플레이를 갖춘 기기에서 사진을 열면, 하이라이트 부분의 밝기를 디스플레이의 최대 성능(예: 1000니트)까지 끌어올려 실제 현장에 있는 듯한 생동감을 줍니다.

Ultra HDR 지원 확인 및 설정

Ultra HDR은 ImageFormat.JPEG_R이라는 새로운 포맷을 사용합니다.

val isUltraHdrSupported = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    ?.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG_R)?.isNotEmpty() ?: false

if (isUltraHdrSupported) {
    val jpegRReader = ImageReader.newInstance(width, height, ImageFormat.JPEG_R, 2)
    // 이제 일반 JPEG 찍듯이 촬영하면 시스템이 자동으로 Ultra HDR 파일을 생성합니다.
}

3. HDR 촬영 시 고려사항

디스플레이 제어: 앱에서 HDR 사진이나 비디오를 제대로 보여주려면 창(Window) 설정에서 HDR 모드를 활성화해야 합니다.
```
window.setColorMode(ActivityInfo.COLOR_MODE_HDR)
```
성능 부하: 10비트 데이터는 8비트보다 데이터량이 25% 많고 ISP 연산량도 늘어납니다. 발열과 배터리 소모에 주의하세요.
편집의 어려움: 일반적인 Bitmap 라이브러리나 필터 효과들은 8비트 SDR을 기준으로 설계되어 있습니다. HDR 데이터를 처리하려면 Vulkan이나 OpenGL ES에서 10비트 텍스처를 직접 다뤄야 할 수도 있습니다.

요약

HLG / HDR10은 비디오를 위한 10비트 표준이며 DynamicRangeProfiles를 통해 설정합니다.
**Ultra HDR (JPEG_R)**은 안드로이드 14의 혁신적인 사진 표준으로, 호환성과 화질을 모두 잡았습니다.
HDR 기능을 사용하면 일반 앱과는 차원이 다른 시각적 경험을 사용자에게 제공할 수 있습니다.

다음 단계

이제 하드웨어가 제공하는 고화질 기능을 모두 섭렵했습니다. 하지만 이 기능들을 "수동"으로 조절하는 게 아니라, 제조사가 튜닝한 "자동" 모드로 편하게 쓰고 싶다면 어떻게 할까요? 제22장: 카메라 익스텐션에서는 제조사의 야간 모드나 보케 모드를 그대로 빌려 쓰는 방법을 알아봅니다.

1. 10비트 HDR 비디오 (HLG, HDR10)​

지원 프로필 확인하기​

10비트 스트림 설정​

2. Ultra HDR 사진 (ImageFormat.JPEG_R)​

Ultra HDR 지원 확인 및 설정​

3. HDR 촬영 시 고려사항​

요약​

다음 단계​