제18장: RAW 사진 촬영

스마트폰의 ISP(이미지 신호 프로세서)는 마법과도 같습니다. 셔터를 누르는 수 밀리초 동안 노이즈를 제거하고, 색상을 보정하고, 톤을 매핑하여 즉시 공유할 수 있는 예쁜 JPEG를 만들어냅니다. 하지만 전문 사진작가나 고급 보정 앱을 만드는 개발자에게 이 마법은 가끔 방해가 됩니다. ISP가 "이미 결정해버린" 정보들(화이트 밸런스, 노이즈 감소 수준 등)을 되돌릴 수 없기 때문입니다.

RAW 사진은 이 모든 과정을 건너뛰고 **이미지 센서가 포착한 가공되지 않은 빛의 데이터(Bayer 데이터)**를 직접 가져오는 방식입니다. 이를 통해 후보정에서 8비트 JPEG보다 수십 배 많은 정보(10~16비트)를 활용하여 노출을 복구하거나 색상을 정밀하게 조절할 수 있습니다.

이 장에서는 안드로이드 Camera2 API를 통해 RAW_SENSOR 데이터를 캡처하고, 이를 표준 포맷인 Adobe DNG 파일로 변환하여 저장하는 과정을 배웁니다. Android Camera Parameters 앱의 Sensor 탭에서 여러분의 기기가 RAW 촬영을 지원하는지(REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_RAW), 그리고 센서의 Bayer 패턴이 무엇인지 실시간으로 확인할 수 있습니다.

1. RAW 캡처의 핵심 개념: Bayer 패턴

대부분의 카메라 센서는 각 픽셀이 모든 색을 감지하는 것이 아니라, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 중 한 가지 색의 필터만 덮고 있습니다. 이를 Bayer 필터 어레이라고 합니다. 일반적인 패턴은 초록색 픽셀이 50%, 빨강과 파랑이 각각 25%를 차지하는 RGGB 패턴입니다.

RAW_SENSOR 데이터를 가져오면 이 모자이크 형태의 데이터를 받게 됩니다. 이를 우리가 아는 색상 사진으로 만드는 과정을 **데모자이킹(Demosaicing)**이라고 합니다. Camera2를 사용하면 우리가 직접 데모자이킹을 할 필요 없이, 구글이 제공하는 DngCreator를 사용하여 이 원본 데이터와 필수 메타데이터를 하나의 DNG 파일로 묶어 저장할 수 있습니다.

2. RAW 촬영 지원 여부 확인하기

모든 안드로이드 폰이 RAW 촬영을 지원하는 것은 아닙니다. 코드를 작성하기 전에 반드시 확인해야 합니다.

val characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId)
val capabilities = characteristics.get(CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES)
val isRawSupported = capabilities?.contains(
    CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_RAW
) ?: false

if (!isRawSupported) {
    Log.w("RAW", "이 카메라는 RAW 촬영을 지원하지 않습니다.")
}

3. RAW_SENSOR용 ImageReader 설정

RAW 데이터는 JPEG보다 훨씬 큽니다. 예를 들어 12MP 사진의 경우 JPEG는 3~5MB지만, RAW16 데이터는 20MB를 훌쩍 넘습니다. 따라서 전용 ImageReader를 준비해야 합니다.

val rawSize = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    ?.getOutputSizes(ImageFormat.RAW_SENSOR)?.firstOrNull() // 가장 큰 해상도 선택

val rawImageReader = ImageReader.newInstance(
    rawSize!!.width, rawSize.height,
    ImageFormat.RAW_SENSOR, 
    2 /* maxImages */
)

rawImageReader.setOnImageAvailableListener({ reader ->
    val image = reader.acquireLatestImage() ?: return@setOnImageAvailableListener
    // 5단계에서 DngCreator로 저장하는 코드 작성
    saveAsDng(image)
    image.close()
}, backgroundHandler)

4. RAW + JPEG 동시 캡처 요청

사용자가 고화질 미리보기를 보면서 RAW 결과물을 얻길 원한다면, 세션에 RAW와 JPEG(또는 SurfaceTexture) 출력을 동시에 연결해야 합니다.

// 세션 생성 시 RAW 리더의 Surface 포함
val surfaces = listOf(previewSurface, rawImageReader.surface, jpegImageReader.surface)
device.createCaptureSession(surfaces, object : CameraCaptureSession.StateCallback() {
    // ... 세션 설정 ...
}, backgroundHandler)

// 촬영 시 두 타겟을 모두 추가
val captureBuilder = device.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE).apply {
    addTarget(jpegImageReader.surface) // 인스턴트 확인용
    addTarget(rawImageReader.surface)  // 고화질 보정용
}
session.capture(captureBuilder.build(), null, backgroundHandler)

5. DngCreator를 사용하여 파일 저장하기

DngCreator는 RAW_SENSOR 이미지와 해당 시점의 CaptureResult(노출 시간, ISO, 화이트 밸런스 등)를 결합하여 완벽한 DNG 파일을 만들어줍니다.

private fun saveAsDng(image: Image, result: TotalCaptureResult) {
    val file = File(getExternalFilesDir(null), "PHOTO_${System.currentTimeMillis()}.dng")
    val dngCreator = DngCreator(characteristics, result)
    
    FileOutputStream(file).use { output ->
        // 센서 방향 메타데이터 설정 (중요: 그래야 사진이 똑바로 보입니다)
        val orientation = characteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION) ?: 0
        dngCreator.setOrientation(orientation)
        
        // 이미지 쓰기
        dngCreator.writeImage(output, image)
        Log.d("RAW", "DNG 저장 완료: ${file.absolutePath}")
    }
}

RAW 촬영 시 주의사항

파일 크기: RAW 파일은 엄청나게 큽니다. 저장 공간이 부족하지 않은지 확인하고, 파일 쓰기 작업은 반드시 백그라운드 스레드에서 수행하세요.
저장 속도: 데이터를 파일로 쓰는 데 수 초가 걸릴 수 있습니다. DngCreator.writeImage()는 CPU 집약적인 작업입니다.
노이즈 감소 없음: RAW 파일에는 ISP의 노이즈 감소가 전혀 적용되지 않았습니다. 따라서 원본 데이터를 PC의 어도비 라이트룸(Adobe Lightroom)이나 캡처 원(Capture One) 같은 전문 툴로 열어보면 JPEG보다 노이즈가 훨씬 많아 보일 수 있습니다. 이는 "망가진 사진"이 아니라 "보정의 여지가 많은 사진"임을 의미합니다.
메타데이터 일치: DngCreator에 전달하는 TotalCaptureResult는 반드시 해당 RAW 이미지가 캡처된 프레임의 결과물이어야 합니다. 타임스탬프를 사용하여 정확히 매칭하는 로직이 필요합니다.

요약

RAW_SENSOR는 센서의 원시 데이터를 가져오는 형식입니다.
Bayer 패턴으로 구성되어 있으며, 후보정 관용도가 매우 높습니다.
DngCreator를 사용하면 안드로이드 시스템이 원본 데이터와 메타데이터를 묶어 표준 DNG 파일을 만들어줍니다.
전문가용 카메라 앱이나 계산 사진학 연구를 위해서는 필수적인 기능입니다.

다음 단계

RAW 촬영을 마스터했다면 이제 더 빠른 영역으로 가보겠습니다. 제19장: 고속 비디오와 슬로우 모션에서는 120fps, 240fps 이상의 프레임 속도로 비디오를 캡처하여 극적인 슬로우 모션 영상을 만드는 방법을 알아봅니다.

1. RAW 캡처의 핵심 개념: Bayer 패턴​

2. RAW 촬영 지원 여부 확인하기​

3. RAW_SENSOR용 ImageReader 설정​

4. RAW + JPEG 동시 캡처 요청​

5. DngCreator를 사용하여 파일 저장하기​

RAW 촬영 시 주의사항​

요약​

다음 단계​