이 글에서는 Chris Pate의 인터뷰를 바탕으로 로지텍의 새로운 센서 HERO에 대해 정리해보도록 하겠습니다.
로지텍은 2017년 9월 G603 LIGHT SPEED 무선 게이밍 마우스와 함께 기존 자사 최상위 모델이 사용하던 PMW3366 센서를 대체하는 새로운 센서 HERO를 발표했습니다.
로지텍 HERO는 고효율 광학 센서(High-Efficiency-Rated Optical sensor)의 약자로 광학 성능은 기존 PMW3366과 동일한 수준이며 에너지 효율은 PMW3366 대비 5배 정도로 증가한 것이 특징입니다. 하지만 HERO에 대한 자세한 사항이 알려지지 않아 이에 대해 궁금하셨던 분들이 많으셨을 겁니다.
저 역시 이 센서가 무엇인지 알지 못해 궁금했는데, 마침 이에 대한 로지텍의 게이밍 포트폴리오 매니저 Chris Pate의 인터뷰가 올라왔습니다.
로지텍의 새로운 고효율 광학 센서 HERO
로지텍의 무선 기술 라이트스피드 (LIGHTSPEED)를 경험해보신 분이라면 그 무선 성능이 어느 정도인지 알고 계실 것입니다. 그러나 최상위 제품과 함께 무선 충전 기술 (POWERPLAY)까지 조합하기에는 너무 많은 비용이 듭니다.
아무리 게이밍 기기 매니아라도 G903과 POWERPLAY 패드를 보여주며 “이 마우스와 무선 충전기는 정말 최고에요. 가격은 40만 원 입니다.”라고 말하면 대부분 선뜻 구매하기는 어려울 것입니다.
로지텍의 신작 G603에 사용된 새로운 센서 HERO는 성능과 전력 효율 그리고 원가 절감의 3가지를 주요 목표로 개발되었습니다.
앞서 언급한 것처럼 HERO는 고효율 광학 센서(High-Efficiency-Rated Optical sensor)의 약자이며, 기존 픽스아트 이미징(PixArt Imaging)사와 공동 개발한 것이 아닌 다른 센서 제조사에서 생산되었다고 합니다.
다만, 크리스는 센서 제조사에 대해 기밀 사항으로 자신의 권한에서 허용되지 않으며, 스위스에서 제조되고 있지만 다른 부분에 대해서는 밝힐 수 없다고 말했습니다.
위 자료는 게이밍 마우스에 사용된 주력 센서들의 흐름을 보여줍니다.
2012년에는 대부분의 하이엔드 마우스가 ADNS-9800을 사용했습니다. 옵티컬을 벗어나 레이저 센서의 전성기였죠. 당시에는 DPI 값이 높고 추적 속도가 우수한 센서가 관심을 끌었으며, 특히 기존의 옵티컬보다는 역시 최신의 레이저가 더 좋다는 인식이 있었습니다.
로지텍도 마찬가지로 고성능 게이밍 마우스에는 주로 ADNS-9800을 사용했지만, 한편으론 게이밍용 무선 마우스를 위한 계획을 수립하고 진행해 나갔습니다. 그 결과물이 G100S, G402, G602에서 사용된 저전력 센서 M000, M010입니다. 이렇게 경험을 쌓고 최종적으로 픽스아트 이미징과 공동 개발해 내놓은 것이 PMW3366이었습니다.
흥미로운 것은 PMW3366이 나온 시기에 타사들은 ADNS-9800의 개량 모델인 ADNS-3310, SDNS-3988을 사용하기 시작했다는 것입니다. 두 센서는 약간의 차이는 있지만 기본적으로 ADNS-9800과 같은 모습을 하고 있습니다.
ADNS-3310과 SDNS-3988도 좋은 센서입니다. 하지만 로지텍은 센서의 선정에 있어 ‘이전 모델을 어떻게 개선할 것인가’가 아닌 ‘이번 목표는 무엇인데 이것을 어떻게 달성할 수 있을 것인가’라는 자세로 접근합니다. 따라서 당시에는 구모델의 개선이 아닌 새로운 센서를 개발하는 것이 더 적합하다고 판단해 PMW3366을 사용하게 된 것입니다.
먼저 로지텍은 무선 게이밍 마우스를 계획했기 때문에 낮은 소비 전력을 노렸습니다. 그러면서도 성능은 ADNS-9800보다 더 끌어올렸습니다. 최대 트래킹 속도는 별 차이가 없었지만, 게이머에게 빠른 마우스 움직임을 추적하는 것보다는 정확성이 더 중요하다고 생각했기 때문에 이러한 특성을 지닌 센서 M000과 M010을 만들어 G602에 탑재했습니다.
이후 고성능 센서에서도 성능과 효율을 함께 끌어 올려보기로 했습니다. ADNS-9800의 파생 모델인 3310, 3988 그리고 PMW3366의 파생 모델(3360 계열)인 PMW3389, TM3(TrueMove3)는 9800에 비해 성능이 크게 개선된 것을 볼 수 있습니다. 로지텍은 여기에 M000과 M010을 만들었던 경험을 더해 낮은 소비 전력이 되도록 새로운 센서를 만들었습니다. 그것이 G403무선/G703/G900/G903에 사용된 PMW3366입니다.
최고 성능의 센서를 최고의 효율로 만들어보자는 계획으로 만들어진 HERO는 3389, TM3, 3366과 동급의 성능을 1/8~1/10 수준의 소비 전력으로 제공합니다. M000, M010과 비교하면 1/2~1/3 정도의 소비 전력에 3~4배의 성능을 제공합니다.
위 슬라이드는 성능(세로축)과 소비전력(효율, 가로축)을 기준으로 센서를 늘어놓은 것입니다.
HERO는 완전히 새로운 센서입니다. 로지텍은 센서의 설계를 처음부터 검토하여 최고의 성능과 전력 효율을 모두 잡았습니다.
먼저 광학 시스템부터 살펴보죠. 앞서 말한 것처럼 ADNS-9800은 괜찮은 센서입니다. 또한 레이저 방식은 다양한 표면에 대응할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만 근본적으로 레이저 방식이기 때문에 보일링 이펙트(Boiling Effect)가 발생한다는 태생적 한계가 있습니다.
레이저 포인터를 벽에 쏘면 포인터가 정지해있어도 조금씩 미세하게 흔들리는 현상을 볼 수 있을 겁니다. 이 현상에 의해 센서는 정확한 포인팅에 문제가 생깁니다.
센서가 마우스 이동에 의해 발생한 데이터인지 단순히 보일링 효과로 인해 분산된 것인가를 판별하기가 어려운 것입니다. 고속 이동 시에는 레이저 강도 변화가 크기 때문에 문제가 없지만 느린 경우 문제가 됩니다. 따라서 레이저 센서는 태생상 속도에 따라 성능의 편차가 발생할 수 밖에 없습니다.
이런 지식을 바탕으로 로지텍은 HERO 센서의 반사 광학 시스템에서 조명 시스템을 현재 가장 저전력으로 구동 가능한 적외선 LED로 구현했고, 이를 통해 저전력과 함께 충분한 광량을 얻는데도 성공했습니다.
HERO의 광학 설계 자체는 완전히 새로운 것은 아닙니다. 하지만 이러한 개선을 통해 충분한 트래킹 성능을 최저한의 전력으로 동작을 가능하게 했다는 것에 그 의의가 있습니다. 로지텍은 이러한 메커니즘 전체를 디자인했고 제품을 직접 만드는 것은 아니지만 로지텍의 지시에 따라 전문 업체가 설계하고 있습니다.
로지텍은 이번 신형 센서에서 프론트엔드와 백엔드를 포함하여 모두 자체적으로 설계했습니다.
지금까지는 마우스가 상시 아날로그와 디지털의 변환(ADC)을 진행했기 때문에 이 부분에서 상당한 전력을 소모했습니다. 그러나 HERO의 경우 17,000 FPS로 처리하는데 이를 상시 구동하는 것이 아니라 상황에 따라 절전 모드가 동작하게 됩니다. 이와 함께 전압 레귤레이터와 오실레이터, 그리고 정보를 전달하는데 사용되는 인터페이스까지 모두 절전을 위한 노력이 적용되었고, 이러한 과정을 통해 상당한 전력 절감을 도모할 수 있었습니다.
픽스아트 이미징 등 기존의 센서는 이러한 부분에서 픽셀 인식에 사용되는 알고리즘 등이 모두 보호되어 있고, 로지텍은 그에 대해 접근할 수 없었습니다. 반면, 이번 HERO는 자사가 직접 개발한 센서이기 때문에 이러한 기술적인 부분까지 모두 자유롭게 변경하고 개선할 수 있다고 말했습니다.
로지텍 같은 대형 브랜드는 센서를 어느 정도 커스터마이징 할 수 있었지만 이미지 처리 알고리즘 같은 부분은 손댈 수가 없었습니다. 그러나 이번 HERO를 통해 센서가 인식하고 처리하는 세부적인 부분까지 로지텍이 직접 변경할 수 있게 된 것입니다.
예를 들어 향후 새로운 표면이 등장했는데 이에 대한 최적화가 필요하다거나, 획기적인 트래킹 알고리즘이 개발되었거나 한다면 센서 자체의 데이터를 업데이트할 수 있습니다. 따라서 장기적인 지원, 개선 등을 생각해보면 HERO는 기존과 다른 매우 흥미로운 센서라고 할 수 있습니다.
HERO는 로지텍이 진행 중인 여러 기술 개발 계획 중 하나였으며 약 2년 정도 개발을 진행한 센서입니다.
라이트스피트 무선 기술 같은 다른 기술은 다른 팀이 연구하고 있으며 이를 적용한 제품이 먼저 출시되었고, HERO 역시 꾸준히 개발한 결과 지금에서야 제품으로 출시할 준비가 끝나 등장하게 되었습니다.
로지텍은 고성능 게이밍 센서를 개발할 때 기본적으로 22개의 조건을 적용하고 이를 통과한 경우에 이를 실제품에 적용하게 됩니다. 22가지 조건 중 가장 중요한 것은 정확성, 최고 트래킹 속도, 스무딩, 리플의 4가지이며, 이 4가지는 게이머가 비교적 쉽게 체감할 수 있는 부분입니다.
예를 들어 카운터스트라이크 글로벌 오펜시브의 프로 게이머 중에서는 최고 초당 5m의 속도로 마우스를 컨트롤하는 선수가 있었습니다. 우리는 이를 최소 기준으로 생각하여 여유를 두고 1.5배인 초당 7.6m, 즉 300 IPS를 하한선으로 설정했습니다.
스무딩과 리플은 서로 관련이 있는 요소로 사용자가 직선을 그려도 조금 아래나 위로 변할 수 있습니다. 이러한 리플을 해결하기 위한 기술이 스무딩 즉 직선 보정입니다. 많은 센서는 리플을 마스킹하기 위해 스무딩을 사용하지만 스무딩을 적용하면 이에 따른 지연이 발생합니다. 최신 게임용 센서의 경우 1 ms, 기존의 게임용 센서는 2 ms 혹은 4 ms 정도, 그리고 어떤 제품은 60 ms 정도의 문제가 되는 센서도 있습니다.
HERO에서는 스무딩을 센서의 설계에 넣지 않았고 이를 위해 리플을 최소화 시켰습니다. 제로 스무딩에서 만족스런 동작을 위한 우리의 리플 기준은 추적 편차가 1/1000을 초과하지 않아야 한다는 것입니다.
로지텍은 다양한 표면 소재와 모든 DPI 설정 값, 모든 추적 속도에서 실제로 테스트를 진행하며 모든 조건에서 기준을 통과하도록 설계하고 있습니다.