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초점거리와 화각

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지난 포스트에서 언급한 것처럼 대부분의 카메라 렌즈를 자세히 보면 렌즈 표면에 F값(조리개 값)이 표기되어 있다. 이와 함께 렌즈의 24mm, 50mm, 85mm, 135mm 등과 같이 길이가 표기되어 있는 것을 볼 수 있다. 이렇게 표기된 값들은 초점거리를 의미하는데, 이번 포스트에서는 이 초점거리에 대해 알아보고자 한다. 초점거리와 화각 전문적인 광학 지식이 없이도 카메라의 초점거리를 이해하는데는 무리가 없다. 다음과 같이 카메라를 이요해 사과를 촬영하는 경우를 가정해 보자. 피사체인 사과를 반사한 빛은 렌즈를 거쳐 카메라 센서에 도달한다. 여기서는 빛이 센서에 도달하는 과정에서 거치는 조리개와 셔터는 편의상 생략했다. 카메라 센서에 빛이 도달해 사과 상이 맺히게 되면 센서는 이를 전기적 신호로 바꾸어 디지털 이미지를 저장하게 된다. 이 때 렌즈로부터 상이 맺히는 센서까지의 거리를 초점거리라고 한다. 즉 위에 언급한대로 카메라 렌즈의 초점거리가 24mm, 50mm, 85mm, 135mm등으로 기재되어 있을 경우, 단순히 생각하면 거리가 멀어질수록 렌즈도 길어지게 될 것이다. 그럼 렌즈가 길어지면 어떤 일이 발생하는가? 위 그림은 초점거리가 50mm인 렌즈를, 아래 그림은 초점거리가 85mm인 렌즈를 사용하였을 때 같은 크기의 사과를 촬영한 경우를 나타낸 것이다. 그림에서 이해할 수 있듯, 초점거리가 긴 렌즈를 사용하였을 때 결과적으로 더 먼 거리에 놓인 동일한 크기의 사과를 동일한 크기로 촬영할 수 있게 된다. 즉 렌즈에 표기된 초점거리가 길수록 멀리 있는 피사체를 촬영하는 망원렌즈가 되는 것이다. 그럼 이와 반대로 동일한 거리에서 초점거리가 다른 렌즈로 사진을 찍으면 어떤 일이 발생하는가? 멀리 있는 피사체를 찍을 때와는 달리 이번에는 동일한 거리에 있는 사과를 촬영한 경우를 보자. 이 때 초점거리가 더 긴 렌즈를 통해 촬영할 경우 사과의 일부분밖에 촬영하지 못하게 된다. 그림으로 ...

셔터스피드와 조리개 (2)

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같은 노출값에서 셔터스피드를 달리함에따라 <충분한 빛>을 얻고 <시간의 흐름>을 결과물에 표현할 수 있다는 사실을 배웠다. 그렇다면 같은 노출값에서 조리개값을 달리하면 어떤 차이를 결과물에 표현할 수 있을까? 조리개 f 값 앞서 셔터스피드를 제어할 때는 '초' 단위를 사용했다. 이는 일상에서 우리가 사용하는 시간단위 중 하나이기때문에, 실제로 촬영시에 셔터스피드를 제어하는 것이 낯설지 않다. 반면 카메라의 조리개 값을 제어할 때는 새로운 단위가 등장한다. 조리개 값은 주로 f value로 표현된다. 카메라 렌즈를 보면 보통 렌즈 몸통 어딘가에 F1.4, f/1.4 또는 1:1.4 와 같은 수치가 적혀있다. 보통 F1.4, F2, F2.8, F4, F5.6, F8, F11, F16, F22의 값들을 기준으로 하는데, 이를 f-stop 이라고 한다. 여기서 f는 원래 초점거리(focal length)의 약자이고 뒤의 숫자는 열려있는 조리개의 직경 비를 나타낸 것이다. f-stop이 1.4에서 2로, 2에서2.8로 한 단계(stop)씩 올라갈때마다 조리개의 열린 면적이 반으로 줄어든다. 이는 F 뒤의 숫자를 제곱해보면 더 쉽게 이해할 수 있다. F1.4 (1.4x1.4=2), F2 (2x2=4), F2.8 (2.8x2.8=8), F4 (4x4=16) 이런 식이다.  F값 증가 = 조리개 면적 감소 = 빛 감소 사실 실제로 수동 조리개의 경우, 위의 정해진 값들 사이 값도 설정이 가능하므로 각 숫자에 해당하는 조리개 열린 면적을 굳이 외울 필요는 없다. 하지만 F 값이 커질수록 조리개는 닫힌다는 점은 꼭 기억해둘 필요가 있다. 야경 - 빛갈라짐 셔터스피드에이어 조리개 또한 야경 촬영시 결과물에 매우 중요한 영향을 미친다. 첫번째로는 당연히 받아들이는 빛의 양이다. 셔터스피드를 고정한 채로 조리개를 더 많이 열면 그만큼 더 많은 빛을 받아들이므로 적정노출을 맞춰 사진을 ...

셔터스피드와 조리개 (1)

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노출에 대한 이해는 이제 어느정도 된 것 같다. 간단히 복습하자면, 먼저 카메라 노출계+사용자의 측광모드선택으로 원하는 적정노출 값을 설정한다. 그 후 조리개/셔터스피드를 조율해서 원하는 사진을 얻으면 된다. 이번 포스트에서는 셔터스피드와 조리개를 제어하면 각각 결과물에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 셔터스피드 사용자가 셔터스피드를 제어하면서 좋은 결과물을 얻기 위해서는 'S'모드에서 촬영을 하면 될 것이다. 카메라의 모드 다이얼을 S모드로 돌리고 나면, 사용자가 설정한 셔터스피드에 맞춰 카메라는 자동으로 조리개를 여닫다 적정 노출값을 맞춰주기 때문이다. 셔터 스피드는 보통 <1/1000> 혹은 <2"> 와 같이 표시되는데, 분수로 표시되는 경우 뒤에 단위가 생략되어있다면 1/1000 sec 즉, 1000분의 1초 만큼만 조리개를 열었다 닫는다, 라고 생각하면 된다. 반면 셔터스피드를 계속 늘려보면 어느 시점부터 분수가 아닌 정수 형태로 숫자가 바뀌는데 이때 2" 와 같이 표현된다면 이는 2초를 의미한다. 이보다 더 오랫동안 셔터를 열어두고 싶다면, 카메라의 다이얼 모드를 B(Bulb)모드로 옮기면 된다. 벌브모드에서는 사용자가 셔터를 누르고 있는 동안 계속해서 셔터를 열어두기 때문이다. 이처럼 셔터스피드를 제어하는 방식에 대해 기술적으로 이해하는 것은 그리 어렵지 않다. 그럼 어떤 경우에 셔터스피드를 제어해야하는 상황이 발생하는가? 다음과 같은 몇가지 상황을 통해 알아보자. 야경 - 빛이 적은 환경 첫번째 상황은 빛이 적은 환경이다. 대표적인 예로 야경을 찍을 때를 생각해보자. 도시의 야경은 아름답다. 도로를 따라 붉은 빛을 내며 멀어져가는 차, 노란 빛을 내며 달려오는 차가 만들어내는 꼬불꼬불한 선 사이로, 각기 다른 모양으로 솟아난 빌딩들이 낮에는 볼 수 없었던 오색찬란한 빛을 내뿜고 있다. 가을하늘 맑은 날 밤에는 가끔 서울 하늘에도 수만개의 별이 보일...

카메라 노출(Exposure)의 이해(2)

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지난 포스트에서는 노출의 개념에 대해 다뤄보았다. 간략히 요약해보면, 적정노출은 대부분의 카메라가 탑재한 노출계를 통해 자동으로 계산되며, 이에 맞춰 사용자가 셔터스피드와 조리개를 조절하여 사진을 촬영하면, 노출값이 적당한 결과물을 얻을 수 있다는 것이다. 이번 포스트에서는 '노출계의 적정 노출이 어떻게 산출되는지, 또 사용자는 어떻게 이를 제어할 수 있는지'에 대해 이야기해보고자 한다. 카메라가 보는 적정노출 카메라의 노출계는 렌즈를 통해 보는 풍경의 적정 노출값을 자동으로 계산하도록 세팅되어 있다. 그런데 사용자가 렌즈를 통해 보는 풍경은 시간, 상황 및 장소 등에 따라 매우 다양한 조건의 빛을 품고 있다. 때문에 사용자가 특정 빛 조건에서 원하는 사진을 얻고자 하면 노출계가 적정 노출을 계산하는 방식을 조금씩 수정해줄 필요가 있다. 다행히도 요즘 카메라의 노출계는 매우 다양한 노출계산 방식을 탑재하고 있기때문에, 사용자는 노출계의 작동 방식에 대한 약간의 지식만 갖추면 언제든지 원하는 사진을 얻을 수 있다. 다음의 예를 보자. 위 이미지는 카메라 노출계의 측광모드를 간략히 나타낸 것이다. 측광모드라함은 문자그대로 적정노출을 산출하기 위해 렌즈를 통해 들어오는 빛의 양을 측정하는 방식을 말한다. 요즘은 비단 디지털 카메라가 아닌 스마트폰 카메라에서도, 고급옵션 혹은 프로모드 등으로 설정을 바꾸면 측광방식을 수동으로 설정할 수 있다. DSLR에서 반셔터(셔터를 반만 누르는 것)를 누르면, 순간적으로 초점이 잡힘과 동시에 위그림과 같이 화면 내 작은 사각형들이 등장하고 사라지곤 한다. 이 사각형들은 렌즈를 통해 보이는 풍경에서 어느 부분에 초점과 노출의 기준점을 잡는지를 나타낸다. 첫번째 평가측광의 경우 보이는 풍경의 모든 부위를 균등하게 구역을 나누고 각 구역에서 받아들인 빛의 평균값을 계산하는 방식이다. 따라서 찍고자 하는 사진이 특별히 밝기 차이가 많이 나는 물건이 아닌 이상, 대부분의 무난한 사진을 얻을 수...

카메라 노출(Exposure)의 이해(1)

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빛으로 그리는 그림인만큼, 사진 및 영상 촬영에서 '빛의 양'은 마치 그림에서 '물감의 양'만큼이나 매우 중요하다.  여기서 빛의 양은 사진을 찍는 당시 카메라 센서가 빛에 얼마나 노출되는가를 통해 결정된다. 이번 포스트에서는 사진에서 노출(Exposure)이 의미하는 바가 무엇인지 살펴보고, 사진의 밝기(Brightness)와 대비(Contrast)에 대해 간단히 살펴보고자 한다. 빛의 노출 현대의 대부분 자동 카메라에는 기본적으로 '노출계'가 탑재되어 있다. 셔터를 누르는 매 순간 카메라는 노출계를 통해 스스로 주변 광의 밝기를 인지하고, 카메라의 '조리개'와 '셔터 스피드'를 제어해 실패하지 않는 사진을 얻게 해주기 위함이다. 이 노출값을 사용자가 직접 제어하는 방법이 크게 3가지가 있는데, 조리개, 셔터스피드, 및 노출값(EV+-)를 설정하는 방법이다. 먼저 적정 노출에 대해 이해해보자. 앞서 말한 것처럼 노출은 센서가 받아들이는 빛의 양과 같고 이는 그림에서 물감의 양과 비슷한 개념이라고 이해하면 된다. 예를 들어 도화지의 한 영역을 붉은 색으로 칠하고 싶다고 가정해보자. 원하는 만큼 진하게, 원하는 영역만큼을 붉은 색으로 칠하려면 일정량의 붉은 물감이 필요하게 된다. 도화지 위에 떨어진 물감의 양이 부족하면 제대로 붉은 색을 표현하지 못할뿐더러, 그 양이 현격히 부족하면 애초에 원하는 면적을 채우지도 못한다. 반대로 물감의 양이 과할 경우 원하는 영역 이상으로 붉은 색이 번져나가 그림이 엉망이 될 수 있다. 같은 개념을 사진에 적용하면 빛의 양, 즉 노출이 적정해야 사용자가 원하는 색감을 갖는 화소를 만들어낼 수 있다는 이야기가 된다. 이를 다시 그림으로 그려보면 아래와 같다. 같은 내용인데도 그림이 조금 더 복잡해보이는 이유는 빛의 양(광량)의 개념을 조금더 자세히 설명하기 위해서다. 카메라에서 노출을 조절하는 방법은 <...

폰카는 디카를 대체할 수 있을까? - 센서와 화질(2)

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화질에 대해서는 이전 포스트에서 충분히 알아본 것 같다. 카메라 얘기를 하고 싶은 글인데, 어쩌다보니 카메라보다는 디스플레이 관련 글이 되어버린 것 같지만, 디지털 이미지를 만들어(카메라)내고 표현(디스플레이)하는 입장에서 결국 디지털 이미지의 화질에 대한 기본 개념은 동일하다고 볼 수 있다. 따라서 좋은 화질을 갖는 TV가 되기 위한 조건은 좋은 화질을 갖는 카메라가 되기 위한 조건과 크게 다르지 않을 것이다.  디스플레이(디지털 이미지 표현) <-> 카메라(디지털 이미지 생성) 앞선 포스트에서 다뤘던 것처럼, 디스플레이에서 화질을 간단히 2가지측면에서 바라보면, '형태와 색감'으로 나눠볼 수 있다. 이 중 형태는 해상도와 ppi에 의해 결정되고, 색감은 색영역(color gamut)에서 얼마나 더 많은 색을 표현할 수 있는지로 결정되었다. 그럼 카메라에서 동일 두 조건이 어떻게 적용되는가? 디스플레이는 빛으로 표현을 하는 도구인 반면, 카메라는 딱 그 반대로 생각하면 된다. 빛이 카메라로 들어와 그 정보를 저장하는것! 따라서 좋은 화질의 카메라는 고해상도의 고감도 고색재현율을 갖는 '수광센서'를 탑재해야 한다. 폰카와 디카의 화질 지금은 대부분의 35mm 필름조차 모두 단종되어 재고품만 판매한다지만, 디지털 카메라가 나오기 전까지 우리는 모두 필름카메라를 사용했다. 따라서 수십년이 넘도록 대중에게 보급되었던 필름카메라를 기준으로 센서 규격의 표준이 정해졌다. 옛 컴팩트 보급형 필름 카메라의 표준 규격을 보통 35mm 혹은 135라고 하는데, 이는 우리가 흔히 아는 카메라 필름을 지칭한다.  그림과 깉이 필름의 세로길이가 약 35mm인데, 이때문에 35mm 필름이라 부르는 것이다. 또한 필름카메라 시절 코닥(Kodak)사에서 이 크기의 필름을 135라는 상품번호로 판매하였는데, 여기서 135라는 별명이 붙게 된것이라 한다. 이 크기의 필름에서 실제로 렌즈를 거쳐 상이 맺히...

폰카는 디카를 대체할 수 있을까? - 센서와 화질(1)

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휴대폰에 소형 카메라 탑재가 시작하던 시절, 신형 기기가 출시되면 모두의 관심사는 '몇 만화소' 카메라가 달려있느냐? 였다. 그도 그럴것이, 몇 년 앞서 원음 재생조차 되지 않던 시절엔 벨소리가 몇화음이니, 컬러액정이니 아니니, 심지어 글을 몇줄이나 표시할 수 있는 액정인지를 두고 스팩 경쟁을 펼쳤던 시장이니만큼, 애초에 휴대폰에 카메라를 달고나올 때부터 화질 경쟁은 예정된 이벤트였다 해도 과언이 아닐테다. 그렇게 화질경쟁의 시대를 거쳐 20여년이 흐른 지금, 스마트폰만으로도 상업적 영상 제작이 가능한 수준으로 기술이 발전했다. 그럼 지금의 스마트폰은 도대체 얼마나 좋은 화질을 가진 것일까? 과연 기술이 더 발전하면 현재의 묵직한 DSLR은 사라질까? 화소(Pixel)와 점묘화 먼저 '화질'을 이해하기 위해서 몇가지 기본 지식을 알아둘 필요가 있다. 먼저 화소에 대해 이해하기 위해서 미술시간에 배운 점묘화와 TV를 자세히 들여다보자. 점묘화의 경우 수많은 색점들을 찍어 그린 그림으로, 멀리서보면 연속적인 색점들이 이미지를 만들어 그냥 그림처럼 보인다. 이 때, 캔버스 위에 찍힌 점이 더 작을수록, 더 가까운 거리에서 이질감 없는 그림으로 보이고, 이때 우리는 그림의 화질이 더 우수하다고 느낀다. 현대의 TV 또한 크게 다를바가 없는데, 대형 TV를 확대해보면, 수많은 '빛나는 점'이 나타난다. 이 빛나는 점 하나 하나를 '화소'라고 한다. 단 점묘화와 다른 점은 스스로 빛을 낸다는 점과, R,G,B 한 세트를 묶어 화소1개 라고 계산한다는 것이다. 이는 지난 포스트에서 다룬 것처럼 R,G,B 삼색 빛을 이용하면 모든 색을 표현할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 점묘화의 노랑 1점을 TV로 표현한다면, R,G,B 세개의 빛나는 점 중 R과G를 켠 상태로 B를 끔으로써 노랑 1화소를 나타낼 수 있다. 여기서 R,G,B 각각의 빛나는 점을 부화소(sub-pixel)라한다. ...