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조리개(라틴어: aperire, 개방)는 눈의 동공에 해당하는 사진기의 부품이며, 렌즈 가까이 위치하여 렌즈의 유효 직경을 변화시켜 주는 역할을 한다. 눈의 동공이 커지면 빛이 많이 들어오고, 동공이 작아지면 빛이 적게 들어오는 것처럼 조리개는 렌즈로 들어오는 빛의 양을 결정한다.
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조리개 값에 따라 달라지는 영상의 밝기,
조리개의 크기를 숫자로 정리해 조리개 값을 만들었는데,
그렇다면 조리개 값 속 숫자의 의미는 무엇일까? 함께 알아본다.
▶full영상: https://youtu.be/e73ZgJ24j2Y
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조리개 – 나무위키:대문
일반적인 카메라 렌즈에서 조리개는 여러 장의 날을 겹쳐서 원에 가까운 다각형을 이루는 형태로 만들어지며, 날이 조여지는 각도를 조절하기 용이 …
Source: namu.wiki
Date Published: 6/6/2022
View: 9441
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주제에 대한 기사 평가 카메라 조리개 원리
- Author: YTN 사이언스
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- Date Published: 2021. 1. 31.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=SamKTVjvSBE
위키백과, 우리 모두의 백과사전
(1)조리개가 열린 상태 (2)조리개가 조여진 상태
조리개( 라틴어: aperire, 개방)는 눈의 동공에 해당하는 사진기의 부품이며, 렌즈 가까이 위치하여 렌즈의 유효 직경을 변화시켜 주는 역할을 한다. 눈의 동공이 커지면 빛이 많이 들어오고, 동공이 작아지면 빛이 적게 들어오는 것처럼 조리개는 렌즈로 들어오는 빛의 양을 결정한다. 조리개의 열고 닫는 정도를 조리개 수치라 부르며 f로 표기한다.
조리개에 따른 차이 [ 편집 ]
f/32 – 느린 셔터 속도에 좁은 조리개를 사용한 사진
f/5.6 – 빠른 셔터 속도에 넓은 조리개를 사용한 사진
조리개가 넓어지면 피사계 심도가 더 작아지며, 조리개가 좁아지면 피사계 심도가 더 커진다
조리개 기구 [ 편집 ]
조리개에는 EE기구가 곁들여 있는 것이 보통이다. 여기에는 여러 가지 방식이 있는데 그 중에서도 렌즈 1개를 조절하는 방식이 가장 간단하며 흔히 쓰인다. 이것은 적당한 장소에 장치한 노출계로부터 들어오는 광전류(光電流)를 전류계로 받아서 그 지침 대신에 특별한 모양의 나팔을 가진 조리개 판을 회전시켜 렌즈에 장치한 조리개와 조합시켜 EE기구를 구성하고 있다.
이 경우 셔터 속도가 일정하기 때문에 기구는 스틸 카메라(still camera：정지사진을 찍는 보통 카메라)에 비하여 훨씬 간단해서 좋다.
촬영하면서 조리개를 서서히 조절하거나 렌즈 앞에 있는 2개의 편광(偏光) 필터를 직교(直交)하도록 회전시키면 화면이 차차 어두워지는 효과를 얻게 되며 이것을 페이드아웃(fadeout)이라고 부른다.
이것과 반대로 조절을 완전히 끝낸 조리개를 열거나 직교된 편광 필터를 평행으로 되돌리면 어두운 곳에서 차차 화면이 떠오르는 페이드인(fadein)이란 효과를 얻게 된다. 이러한 효과는 물론 EE기구를 떼어내고 얻을 수 있으며, 필름의 일부를 되감아서 이중으로 촬영할 수 있는 기구를 가진 카메라에서 사용되는 경우가 많다.필름의 화면수는 더블 에이트 방식으로는 1초간에 16화면, 슈퍼 에이트 방식으로는 1초간 18화면이 표준으로 되어 있다. 보통의 8밀리 카메라는 표준 화면수 외에 2∼3종의 화면수를 얻게 되며, 또 1화면 노출도 가능하다.[1]
같이 보기 [ 편집 ]
참고 문헌 [ 편집 ]
카메라의 원리 5
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ISO, CCD와 CMOS에 이어, 이번에는 조리개에 대한 글을 이어나가보고자 한다.
지난 글도 그렇듯, 조리개 역시 깊게 들어가면 들어갈수록 굉장히 어렵다. 가급적 간단하게만 알아보고자 한다.
조리개는 영어 명칭으로는 aperture라고 한다. aperture는 사전적 의미로는 구멍이라는 뜻이고, 망원경이나 렌즈와 같은 광학장치에서는 렌즈의 구경, 다시말해 지름을 의미한다. 이런 의미에서의 aperture와는 다소 의미에 차이는 있지만, 조리개란 렌즈의 후면에서 구멍의 크기에 변화를 주어 카메라에 들어오는 빛의양을 조절하는 장치를 의미한다.
<카메라 렌즈의 구조(출처 : https://medium.com/photography-secrets/lenses-e033d2f77548)>
일반적으로 망원경에서 구경이라 함은, 별빛이 들어오는 가장 전면부 렌즈의 지름을 의미한다. DSLR이나 미러리스 렌즈의 가장 전면부 렌즈역시 마찬가지로 크기가 정해져있다. 예를들어 캐논 24-70 f/2.8 IS II 의 경우 82mm이다. 이 크기는 물리적으로 절대 바꿀 수 없는 부분이다.
위 그림을 보면 영어로 Aperture라고 쓰여있는 부분이 있는데, 바로 저 부분의 크기를 크게 하거나 작게 함으로써 빛이 들어오는 양을 조절하는 것이다. 위 그림의 aperture라고 쓰여있는 곳의 부품을 우리가 흔히 부르는 조리개라고 하는 것이다.
DSLR이나 미러리스(여기서부터는 DSLR로 통일하겠습니다)렌즈의 전면을 잘 들여다 보면, 조리개 값(f/수)에 따라 크기가 달라짐을 알 수 있다.
<조리개 값(f/수)과 렌즈 구멍의 크기 변화(출처 : 위키피디아)>
조리개 값(f/수, 이에 대한 정확한 명칭은 후술)이 작을수록 렌즈 구멍이 커지고, 클수록 렌즈 구멍이 작아진다. 저런 방식으로 빛이 들어오는 양을 조절할 뿐 아니라 여러가지 재미있는 광학적 현상을 유발하기도 하고, 이를 이용해 촬영자는 본인이 원하는 촬영을 하게 된다.
보통 f수(여기서 부터 조리개 값을 f수로 하겠습니다)가 작을수록 피사계심도가 얕다. 흔히 말하는 아웃포커싱이 잘된 사진이다. f수가 클수록 피사계심도가 깊다. 어딜봐도 초점이 모두 잘 맞은 사진이 나온다. 여기서 피사계심도란, 한 장의 사진에서 초점이 맞은것처럼 보이는 영역의 넓이이다. 보통 초점은 거리에 의해 결정되는만큼, 피사계 심도가 깊은 사진은 어느거리에서나 초점이 맞고, 피사계심도가 낮은 사진은 초점을 맞춘 대상 이외에는 모두 초점이 맞지 않아 뿌옇게 보인다. (피사계 심도의 원리는 후술)
그럼 저 숫자는 뭘 의미하는걸까?
1. f/수(조리개 값)의 정확한 의미
사진을 찍으며, f/수(f/number)에 대하여 보통 이런말을 많이 한다. “조리개 얼마로 놓고 찍었어?” “조리개 값 얼마야?”
틀린말은 아니지만 정확한 용어는 아니다. 조리개에 붙어있는 저 수치는 망원경에서도 굉장히 많이 사용되는 f/수라는 것이다. 여기서 “f/”는 단순히 표기 약속이다.
f/수란, 광학장치의 초점거리와 구경의 비로 나타낸다. 즉
$$f/n=\frac{f}{D}$$
이다. 여기서 f = 초점거리, D = 구경(지름)을 의미한다.
구경이 클 수록, 다시말해 렌즈가 클 수록 많은 빛이 들어올 수 있다. 이는 큰 렌즈일수록 빛이 많이 들어와 밝다는 소리다. f/수는 개념상, 구경이 클 수록 수치가 작아진다. 다시말해 f/수가 작을수록 밝은 렌즈라는 소리다.
렌즈가 밝아지는 방법은 2가지가 있다.
1) 구경을 크게 한다.
2) 초점거리를 짧게한다.
구경을 크게 하면서 초점거리를 짧게 하면 금상첨화인데, 렌즈를 깍는 기술적 측면에서 이렇게 하기는 굉장히 어렵다. 단적인 예를 들자면 렌즈가 크고 초점거리가 짧아질수록 각종 수차가 심해지고, 이를 보정해줘야 한다.(더 많은 렌즈가 필요하단 소리고, 엄청 무거워진다.)
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2. f/수의 숫자가 가지는 의미
렌즈에 있는 f/1.4, f/2.8 등의 숫자가 의미하는 것은 뭘까? 다시 DSLR의 렌즈로 돌아가서, 줌 기능이 없는, 다시말해 줌렌즈가 아닌 단렌즈는 f/수에 변화를 줘 조리개를 크게하거나 작게하는 방법으로 구경을 바꿀 수 있지만 초점거리는 바뀌지 않는다. 단렌즈는 초점거리가 일정한 렌즈이기 때문이다. 1.4니 2.8이니 하는건, f/수의 개념을 생각해 봤을 때 렌즈의 절대적인 크기를 의미하지는 않는다. f/수는 어디까지나 초점거리와 구경의 비이기 때문이다.
앞서 이야기 하였듯 단렌즈의 초점거리는 정해져있고, 바꿀수 없다. 다시말해 f/수가 작아질 수록 필연적으로 조리개 구멍이 커진다는 소리이다. 예를들어 초점거리가 50mm인 단렌즈가 있다고 하자. f/1이라면 구경(지름)은 50mm가 된다. f/1.4라면 구경(지름)은 약 35.7mm가 된다. 이렇게 놓고 보면, 저 숫자들이 뭘 의미하는지 잘 와닿지 않는다.
이제 50mm와 35.7mm의 절반을 제곱해보자. 다시말해서 조리개 구멍의 면적을 계산해보자.(두 면적을 비교하는것이니 3.14는 곱하지 않겠다) 그럼 지름이 50mm인 경우 면적은 $$625mm^2$$이 되고, 35.7mm의 경우 면적은 약 $$318.6mm^2$$이 된다. 예로 들기 위해서 소수점 계산 등을 대충하였지만, f/1.4는 f/1보다 조리개 구멍의 면적이 거의 2배 작아진다. 소수점 계산을 정확히 하면 거의 정확하게 2배가 나온다. 즉 f/1은 f/1.4보다 면적이 2배 더 큰것이고, f/1.4는 f/1.8보다 2배……. 계속 조리개 구멍의 면적이 2배씩 감소하도록 숫자가 설계되어있는 것이다.
문제를 간단하게 하기 위해 초점거리를 1이라고 가정하자.(어짜피 f/수는 비 만을 따지는 개념이니까 상관없다.) 그리고 숫자가 커질수록 면적이 2배가 감소한다. 다시말해, 들어오는 빛의 양이 2배씩 감소한다.
그럼 f/1의 경우 구경은 1이되고 이때 렌즈의 면적은 1(파이는 생략)이 된다.
이제부터 면적이 2배씩 감소해야한다. f/1의 면적이 1이었으니까. 다음 f/n수의 면적은 1/2이 되야한다. 다시말해, 구경은 $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$이어야 한다. 그럼 f/수는 $$\frac{1}{\frac{1}{\sqrt{2}}}=\sqrt{2}=1.4$$
가된다.
면적이 2배씩 감소하니 그 다음 면적은 처음의 1/4배 감소, 즉 4에 제곱근을 씌워 f/수는 2가 된다. 그 다음 면적은 1/8배 감소, 즉 8의 제곱근을 씌운 값인 2.8이 된다. 그 다음은 또 2배인 1/16이므로, f/수는 4가 된다. 이 규칙을 표로 정리하면
면적변화 f/수 1 1 1/2 1.4 1/4 2 1/8 2.8 1/16 4 1/32 5.6 1/64 8 …..(무한) …..(무한)
결국 면적이 2배씩 감소한다. 규칙성을 자세히 보면 감소한 상대적 면적변화율의 분모에 대한 제곱근의 값이 조리개 숫자라고 쉽게 생각할 수 있다. 그리고 f/수가 커질수록 조리개 구멍의 면적은 2배씩 감소한다는 소리다.
1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8… 등으로 커지는 것이 클래식한 조리개 숫자 변화패턴이다. 요즘 나오는 DSLR은 이 값의 중간중간에 새로운 숫자를 집어 넣었다. 예를들어 2.8과 4 사이에 3.2를 넣었다는 소리이다. 이때 2.8과 3.2 의 면적은 당연히 2배가 아니다. 그러니까 조리개의 면적을 좀더 디테일하게 변화시킬수 있도록 한 셈이다.
3. 줌렌즈에서 가변 조리개와 고정 조리개
캐논 18-55mm와 같이 비교적 값이 저렴한 번들줌렌즈들의 특징은 가변조리개 형태를 띈다. 초점거리가 길어질수록, 다시말해 줌을 땡길수록 조리개 숫자가 올라간다. 물리적 렌즈의 크기를 변화시킬 수 없기 때문에, 사실 이게 당연한것이다. 그런데 캐논렌즈 기준으로 L렌즈들은 줌렌즈의 경우 초점거리가 길어짐에도 f수가 커지지 않고 일정하게 유지된다는건 구경이 같이 증가한다는 소리이다. 실제 물리적 렌즈의 크기는 달라지지 않기 때문에 다른 광학적 기능이 더 들어간다는 소리이다. 당연히 내부에 이런 효과를 나타내기 위해 더 많은 렌즈군과 기술이 집약되게 되고 값이 엄청나게 비싸진다.
4. 피사계심도 변화의 원리
앞서 피사계심도는 초점이 맞은것 처럼 보이는 영역을 의미한다 하였다. f/수가 작을수록 피사계심도가 얕아진다. 즉, 아웃포커싱이 잘된다. 그리고 f/수가 클 수록 피사계심도가 깊어지고, 어느곳을 보아도 초점이 맞은것 처럼 보인다. 어째서 이런 현상이 나타나는 것일까? 조리개가 넓으면 다양한 방향의 빛이 모두 들어온다. 조리개가 좁으면 한정된 방향의 빛만 들어오게 된다.
<조리개가 넓은 경우(좌)와 조리개가 좁은 경우(우)의 개념도>
조리개가 넓은 경우(f/수가 작은 경우) 피사체 2에 초점을 맞추었다면 피사체2의 한 점에서 오는 빛은 대부분 초점에 들어오게 된다. 피사체 1의 한점에서 출발한 빛은 렌즈를 통과한 후 대부분 초점을 벗어나고, 광축 근처로 들어오는 빛만 초점에 도달한다. 광축을 벗어나서, 다시말해 초점을 벗어나서 들어오는 빛이 압도적으로 많기 때문에 피사체 1은 흐리게 보인다.
조리개가 좁은 경우(f/수가 큰 경우)는 상황이 달라진다. 피사체 2의 어느 점에서 출발한 빛은 당연히 초점에 들어오고, 피사체 1의 한 점에서 출발한 빛들은 조리개가 좁으니 아무 방향으로 출발한 빛이나 다 조리개를 통과하지 못한다. 위 그림을 예로들면, 왼쪽 그림에서는 초점에서 많이 어긋난 빛이 조리개를 통과했지만, 오른쪽 그림에서는 통과하지 못했다. 광축 근처로 들어온 빛, 다시말해 초점 부근으로 들어오는 빛만 조리개를 통과할 수 있게된다. 이런 이유로 f수가 작으면 피사계 심도가 얕아진다. 다시말해 아웃포커싱이 잘 된다. 반대로 f수가 크면 피사계심도가 깊어지고 아웃포커싱은 잘 되지 않는다.
사실 엄밀히 말하면 피사계심도는 단순히 f/수에만 영향을 받는것이 아니고, 여러가지 요인(예를들어 센서의 크기, 피사체와의 거리 등)에 의해 영향을 받으나 보통 촬영을 할 때 카메라를 바꿔가며 촬영을 하거나 대상을 바꿔가며 피사계심도 실험을 하는 경우(이건 완전 잘못된 실험)는 없기 때문에, f/수의 변화에 의한 피사계 심도 변화만 생각하였다.
5. 조리개 활용하기
조리개의 f/수에 따라 아웃포커싱의 정도가 결정된다는 것은 이미 잘 알려진 사실이고, 좋은 자료들이 많다. 궂이 필자가 이를 테스트 하지 않아도 될 것 같긴 하지만, 포스팅의 품질을 위하여….ㅠㅠ
촬영 정보는 아래와 같다
Canon 5D mark4 / 24-70mm F/2.8 IS II / Av mode
<조리개 값에 따른 아웃포커싱의 변화>
초점은 가운데 검정색 인형에 맞추었다. 적정 노출을 유지한 채로, F/수에 변화를 주었을 때, 수치가 증가할 수록 초점 이외의 영역도 초점이 맞아감을 알 수 있다.
셔터스피드와 ISO를 고정시킨 채 조리개를 조여가면 구멍의 크기가 작아지는 만큼 당연히 사진은 어두워진다.
Canon 5D mark4 / 24-70mm F/2.8 IS II / M mode
<조리개 값에 따른 밝기의 변화>
조리개의 구멍이 작을수록 빛의 회절이 잘 일어난다. 이는 야경을 촬영하였을 때, 인공광원에서 빛 갈라짐 효과로 나타날 수 있는데, 구멍이 작을수록 회절이 잘 나타나는 만큼, 높은 조리개 수치(F/수)로 촬영하였을 때 빛 갈라짐이 잘 보인다.
Canon 5D mark4 / 24-70mm F/2.8 IS II / Av mode
위 그림은 F/2.8, F/5.6, F/8, F/11에서의 빛 갈라짐 정도이다. 조리개 수치가 높을수록 빛 갈라짐이 심함을 확인할 수 있다. 야경을 촬영할 때 이같은 효과를 이용하면 더욱 멋진 사진을 촬영할 수 있다. 그러나 주의할 점은 빛 갈라짐을 극도로 높이겠다는 욕심으로 F/수를 지나치게 높이면 셔터스피드가 길어지거나 ISO를 높여야 한다. 또한, F/수가 너무 높으면 사진의 품질, 다시말해 해상력이 오히려 나빠질 수 있다. 그리고 개인차가 있겠지만, 지나친 빛갈라짐은 오히려 좋아 보이지 않는다.
5. 마치며…
사실 위의 내용 중 절반 이상은 좋은 사진 촬영에 하등의 쓸모가 없는 지식이다. 다만 궂이 이렇게 장황하게 설명하는 이유는, 사진과 과학교과를 융합하여 생각할 수 있는 기회를 가졌으면 함이며, 사진의 원리에 대하여 과학적으로 생각해보는 시간을 가져보았으면 하는 생각 등등이다.
좋은 사진은 과학적 기술, 카메라의 성능, 우수한 렌즈 등에서 나오기 보다는 촬영자의 경험, 철학, 감정 등에서 나온다고 감히 생각해 본다. 절대적으로 비싼 카메라가 좋은 사진을 남기는것은 않는다. 좋은 사진과 카메라 및 렌즈의 성능이 비례하는건 아니라는 소리다. 어리석은 필자는 비싼 카메라를 산 뒤에야 이를 깨달았다. 비싼 카메라는 촬영의 편리함을 높여줄 뿐이다.
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카메라와 사진의 원리 – 1.조리개
(50mm 1.4 렌즈의 조리개 개방 – 렌즈에 f/1.2 , f/1.4 , f/2.8 같은 수치는 그 렌즈에서 최대 개방할수 있는 조리개 값을 말하는 것입니다. 조리개 값이 낮아 질수록 빛을 많이 받아들일수 있어 빠른 렌즈라고 하고 느린 렌즈보다 가격이 훨씬 비쌉니다.) (조리개는 우리 눈에서 홍채와 같은 역활을 하기 때문에 홍채 조리개라고도 하고 촬상소자(필름,ccd,cmos)는 눈의 망막에 해당됩니다.)
1.조리개의 기본 역활 조리개(렌즈가 열리는 크기)는 필름에 도달 하는 빛의 양을 조절해주는 역활을 해줍니다 인간의 눈(홍채)와 마찬가지로 조리를 열어주면(개방) 더 많은 빛이 들어오고 좁혀주면(조이면) 빛이 덜 들어오게 하는 역활을 한다고 보시면 됩니다. 옆의 그림을 참조해보면 F/2.8이 조리개 구멍이 가장크고(빛이 많이 들어옴) F/22 가 조리개 구멍이 작습니다.(빛이 적게 들어옴) 2.조리개의 F스톱(조리개값)의 단위 조리개의 크기는 F스톱으로 나타냅니다. 초기의 카메라들은 구멍의 크기를 다르게 뚫은 금속 ‘스톱(stop)’판들을 끼워서 조리개로 사용 했는데 그래서 ‘스톱’이라는 용어가 조리개의 크리를 나타내는데 사용되고 있습니다. f/2.8~f/4 를 1스톱 이라고 하며 f4는 f2.8에 비해 빛의 양의 1/2(반)밖에 받아들일수 없습니다. f.5.6은 f2.8에 비해 2스톱 더 조리개를 조여준것이고 빛의 양은 1/4만큼 받아들이게 됩니다. 반대로 개방 하면 2배 4배 만큼 빛을 많이 받아 들일수 있게되죠 – 조리개에 개방에 따른 F스톱 단위- <풀 스톱> <1/2스톱> <1/3스톱> f/1.4 f/1.4 f/1.4 f/1.7 f/1.6 f/1.8 f/2 f/2 f/2 f/2.3 f/2.2 f/2.5 f/2.8 f/2.8 f/2.8 f/3.4 f/3.2 f/3.5 f/4 f/4 f/4 f/4.7 f/4.5 f/5 f/5.6 f/5.6 f/5.6 f/6.7 f/6.3 f/7.1 f/8 f/8 f/8 f/9.5 f/9 f/10 f/11 f/11 f/11 f/13 f/13 f/14 f/16 f/16 f/16 f/19 f/18 f/20 f/22 f/22 f/22 f/27 f/25 f/28 기본적으로 풀 스톱을 외우고 1/2,1/3 같이 세부적으로 스톱단위를 나눌수 있는데 카메라 메뉴에서 설정하시면 됩니다. (ex.캐논은 .cFn I:노출 메뉴에서 설정)
1. 카메라의 작동 원리와 조리개
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[ 카메라의 작동 원리 ]카메라 촬영은 조리개 , 셔터스피드 , ISO 이 세 가지만 이해하시면 거의 다 배우시는 겁니다.
그런데 카메라의 작동 원리를 왜 알려드리냐면 이걸 아시면 조리개, 셔터스피드, ISO 를 쉽게 이해할 수가 있거든요?
먼저 아래 사진을 한 번 보실까요?
우선 위 사진의 동그라미 친 조리개 , 셔터 , 센서(필름) 의 위치를 봐주세요.
카메라는 조리개를 통해 들어온 빛(또는 장면)을 반사거울을 통해 볼 수 있는 구조를 가집니다.
여러분이 카메라 셔터 버튼을 누르면 반사거울이 들어올려지고 셔터가 올라갔다가 내려옵니다.
그러면서 빛이 센서에 닿아 상이 맺인 정보를 LCD로 보게 되는 것이죠.
이때 반사 거울이 올라갔다 내려오는 소리가 찰칵 입니다.
사실 카메라의 찰칵 소리는 셔터소리가 아니라 반사거울 소리였던 것이죠.
(셔터도 움직이는 소리가 나긴 하지만 반사 거울이 움직이는 소리가 더 커서 셔터가 움직이는 소리가 묻힙니다. )
아래 움직이는 사진으로 작동하는 장면을 보실까요?
카메라는 이렇게 작동한답니다.
그럼 조리개의 역할은 무엇이냐?
조리개(Aperture)는 빛의 양을 조절하는 구멍입니다.
빛이 어두울 때는 활짝 열어 빛을 확보하고 너무 밝을 땐 조리개를 많이 차단하여 양을 조절하는 것입니다.
위에 그려진 조리개는 아래 처럼 특정 크기로 빛의 양을 조절합니다.
구멍이 커지면 빛이 많이 들어오며 F값은 줄어듭니다.
구멍이 작아지면 빛이 적게 들어오며 F값은 커집니다.
그렇다면 빛의 노출양이 많고 적음에 따라 어떤 사진을 찍을 수 있을까요?
아래 사진을 보시면 이해가 더 잘 되실 것 같습니다.
조리개를 많이 열수록 배경을 흐리게 만드는 아웃포커싱이 용이합니다.
주로 인물 사진에 아웃포커싱을 많이 쓰는데 단렌즈를 많이 씁니다.
단렌즈가 줌렌즈보다 화질이 좋고 F값도 F1.8에서 F1.4 까지 내려가거든요.
(그렇다고 줌렌즈가 나쁘다는 것은 아닙니다.)
반대로 빛이 적을수록 피사체를 선명하게 찍을 수 있습니다. (노출값이 확보되는 경우에 한 함.)
태양의 빛갈라짐도 찍을 수 있지요.
특히 야경을 찍을 때 조리개를 F9-F13사이에 놓고 장노출로 찍으면
빛 갈라짐을 표현할 수 있어 사진이 더욱 이뻐집니다.
*간혹 조리개가 열고 닫히면서 촬영이 되는 것으로 아는 분들이 있으신데 이건 잘못된 겁니다.
조리개는 운동 성능이 없습니다. 조리개 값은 고정되어 빛의 양 만 조절할 뿐이죠.
빛을 센서로 얼마만큼 받아들일 것인지 결정하는 것은 셔터 입니다.
정확히는 셔터의 속도 이지요.
이 셔터의 속도에 의해 사진이 밝게 나오는지 어둡게 나오는지 결정이 됩니다.
이 셔터 속도와 조리개의 조합으로 다양한 사진을 찍을 수가 있는데
다음 글에서 셔터 속도를 설명드리면서 말씀드릴 수 있지 않을까 합니다.
나름 최대한 간단하고 한번에 이해될 수 있도록 그림도 그려봤는데
어떻게 카메라를 처음 접하시는 분들에게 도움이 되었는지 모르겠습니다.
설명을 하면서 더 자세하게 설명해야 한다는 설명이 들었지만
우선 초보분들에게 개념을 잡는 정도로 알려드리려고 했습니다.
처음부터 너무 복잡하게 설명을 하면 어렵거든요.
기초를 공부하는 것도 좋지만 사진은 글로만 배울 수는 없는 거니까요.
많이 찍어보시고 다른 사진을 많이 보시는 것도 큰 공부가 됩니다.
카메라 다루시는 것이 아직 복잡하게 느껴지신다면 모든 걸 잊고
오토로 찍으며 찍는 재미를 다시 느껴보는 것도 좋은 방법이 될 것 같습니다.
사진에 정답은 없으니까요.
아무쪼록 저의 글들이 즐거운 사진 생활에 도움이 되었으면 합니다^^
도움이 되었다면 하트와 댓글 부탁드립니다^^
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생활 속 수학 원리! 카메라 조리개 값에 숨은 ‘무리수’ 이야기
수 체계에서 대세라고 할 수 있을 정도로 많은 무리수는 특별한 성질을 갖고 있다. 일단 소수점 이하로 내려가면 같은 수의 배열이 반복적으로 나타나지 않는데, 이것은 무한 소수라고 부른다. 또한 무리수만으로 이루어진 집합은 사칙연산에 대해 전부 닫혀있지 않다. ‘닫혀있다’라는 표현이 생소한데, 간단히 정의하면 어떤 집합에서 임의의 숫자 두 개를 중복 가능하게 뽑은 뒤, 이들을 가지고 어떠한 연산을 거쳐도 여전히 처음 뽑았던 집합에 있는 숫자가 나온다면 닫혀있는 것이다.
예를 들어, 어떤 자연수를 두 개 뽑아서 더해봐도 여전히 자연수만 나오기 때문에, 자연수는 덧셈에 대해 닫혀있다고 할 수 있다. 다시 말하면, 무리수의 집합은 사칙연산 전부에 대해 닫혀있지 않으니, 임의의 두 무리수를 선택하여 더하거나 빼거나 곱하거나 나눈다면, 다시 무리수가 나오지 않는다는 말이다. 이런 독특한 무리수의 성질 때문에, 무리수와 관련된 명제들을 증명하는 과정이 꽤 복잡해진다.
세상에 존재하는 가장 중요한 상수를 선정해야 한다면, 반드시 포함되는 두 개는 자연상수 ‘е’와 원주율 ‘π’다. 스위스의 수학자 레온하르트 오일러의 이름을 따서 오일러의 수라고도 불리는 е는 대략 2.72이며, 원둘레와 지름의 비로 잘 알려져 있는 π의 값은 3.14 정도 된다. 소수점 이하는 숫자가 불규칙하게 반복되기 때문에 정확한 값은 알 수 없지만, 둘 다 대표적인 무리수이다.
그런데 왜 е와 π는 정말 무리수일까? 중학교 이후로 무수히 많은 곳에서 사용하는 상수들이지만, 수학을 전공하지 않는 이상 대학에 가도 해볼 기회는 없다. 당연한 일처럼 보이는 무리수의 증명은 과연 얼마나 중요할까? 그리고 도대체 왜 무리수라는 것 자체에 이렇게 신경을 써야 할까?
무리수의 발견을 은폐했던 피타고라스
고대 그리스는 수학을 크게 발전시킨 나라 중 한 곳이다. 특히 도출된 결과를 엄격하게 증명하는 체계를 세웠다. 그만큼 그리스 시대에서 수라는 존재는 조금이라도 틀려서는 안되며, 신성하며 고귀했다. 특히 철학자이자 수학자였던 피타고라스는 세계를 질서와 조화로 이루어진 우주로 간주하며, 그 안에는 수가 숨어있다고 생각했다. 태양과 달, 그리고 별은 일정한 궤도를 돌며 주기적으로 모습을 드러낸다. 그에게 우주는 수로 이루어진 규칙 그 자체였다. 너무 거대해서 보이지 않는 우주의 이면도 수를 통해 반드시 밝혀낼 수 있으리라 믿었던 그는, 만물의 근원을 수라고 주장하며 수의 원리가 모든 것을 설명할 수 있다고 확신했다.
그런데 문제는 여기서 무리수가 등장한 것이다. 분명히 조화로운 우주처럼 일정한 비율을 갖는 분수만 존재해야 하는데, 도대체 어떻게 해도 깔끔한 숫자의 비로 표현할 수 없는 이 녀석의 정체는 무엇인가? 피타고라스와 그를 따르던 제자들은 모든 수를 정수로만 이해하려고 했었는데, 그렇지 않은 상황을 맞닥뜨리자 혼란에 빠지기 시작했다. 아주 간단하게 직각이등변삼각형의 빗변만 봐도 큰일이었다.
당시 피타고라스는 현재까지도 가장 유명한 기하학 정리 중의 하나를 찾아냈는데, 직각 삼각형에서 빗변의 제곱은 직각인 두 변의 제곱을 더한 값과 동일하다는 정리였다. 바로 피타고라스의 정리다. 그는 이 정리를 증명한 뒤, 너무 기쁜 나머지 황소 백 마리를 신에게 바쳤다는 믿기 힘든 풍문까지 전해질 정도다. 하지만 이걸 두 변의 길이가 1인 직각이등변삼각형에 적용해보니 계산한 빗변의 길이는 다른 변으로 재 보려 해도 들어맞지 않았고, 비율로 쓸 수도 없었다.
이렇게 √2가 수면 위로 드러났고, 역사상 최초로 무리수라는 것이 증명되었다. 피타고라스와 제자들은 충격에 빠졌고, 이 사실이 더 이상 외부로 새어나가지 않도록 은폐하기 위해 규율로 엄중하게 입막음을 지시했다. 물론 지구상에 완전한 비밀은 없기에, 피타고라스의 제자 중 하나인 히파소스는 대중에게 진실을 알려야겠다고 생각했고, 결국 지시를 어긴 그는 다른 제자들에 의해 지중해 바다 속으로 영원히 가라앉고 말았다는 이야기가 전해 내려오고 있다. 어쩌면 과거에는 무리수의 존재를 감추기 위해 돌이킬 수 없는 일까지 벌어졌을지도 모른다.
카메라 조리개 값에 적용되는 무리수
빗변의 길이처럼 일상생활 속에서 무리수를 찾는 건 너무도 쉬운 일이다. 무리수를 통해 방정식의 해를 발견하기도 했고, 함수나 미적분 등 수많은 수학적 성과들에 무리수가 사용되자 어느새 무리수는 수학이라는 체계에서 절대 빠질 수 없는 존재가 되었다. 지금도 여전히 무리수는 우리 주변 곳곳에 숨어있다. 가장 흔하게 볼 수 있는 곳은 바로 추억을 저장하는 카메라다.
한때 강한 아웃포커싱 효과로 인물을 돋보이게 찍을 수 있는 렌즈가 유행 했다. 조리개 값이 특정한 수치 이하인 단일한 초점거리를 갖는 렌즈를 말하는데, 초보자가 찍더라도 밝은 빛 덕분에 적당히 배경만 흐려지며 인물 사진이 훌륭하게 나온다. 좋은 사진을 찍기 위해서는 렌즈의 밝기가 어떤지, 셔터를 여닫는 속도는 빠르거나 느린지, 빛에 대한 감도는 얼마나 민감한지 등을 철저히 분석해야 한다. 특히 이중에서 렌즈의 밝기에 해당하는 부분이 수학적으로 중요하다.
렌즈가 밝다는 말은 사진이 밝게 찍힌다는 말이며, 결국 빛을 얼마나 많이 받을 수 있는지에 달려있다. 여기서 가장 중요한 역할을 하는 건 조리개다. 우리 눈과 비교하자면 동공과 유사하다. 각막을 통과한 빛이 동공을 지나 수정체를 거친 뒤 망막에 닿는 과정에서, 적절한 양의 빛이 들어갈 수 있도록 동공이 커지거나 작아진다. 조리개 역시 마찬가지로 들어오는 빛의 양을 조절하는데, 표기상 f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16 의 수치로 이루어져 있다. 굳이 왜 이렇게 복잡한 수치로 렌즈로 들어오는 빛의 양을 조절할까 하는 질문에 대한 해답은 역시 ‘무리수’다.
렌즈의 조리개 값은 √2의 등비수열이라고 볼 수 있다. 각 항이 첫번째 항과 일정한 비를 갖기 때문에, 연속한 두 항의 비가 일정하다는 말이다. 초항을 (√2)0=1이라고 보면, 두 번째 항부터 (√2)1=√2=1.4, (√2)2=2, (√2)3=2.8 등 이런 식으로 증가하는데 늘어나는 등비수열의 근사치가 배열된 모습이 바로 조리개 값이다.
대부분의 카메라 구조와 촬영의 순간을 잠시 머릿속으로 떠올려보면, 사진을 찍는 대상으로부터 들어오는 빛의 양은 카메라 구경의 반지름을 r로 하는 둥근 원형의 창문을 통할 수밖에 없다. 다시 말하면, 빛의 양은 반지름 r이 만들어내는 원의 넓이πr2에 달려있으며, 이걸 일정한 비율로 줄어들게 만드는 것이 중요하다. 이때 조리개의 지름과 동일한 카메라의 구경 2r과 렌즈의 초점거리 f의 관계를 통해 도출되는 것이 조리개 값이다. 일반적으로 초점거리보다 조리개의 지름이 작기 때문에, 조리개 값이 1보다 작은 분수가 나오지 않도록 f/2로 표기한다.
초점거리와 조리개의 지름이 만들어내는 비율을 통해 줄어드는 광량을 추정하는 것이다. 이렇게 되면, 빛의 양은 조리개 값의 제곱에 반비례하기 때문에, 만약 빛의 양을 계속해서 반으로 줄이기 위해서는 조리개 값에 √2가 순차적으로 곱해진다. 따라서 √2의 등비수열이 나오는 것이다. 이렇게 나온 결과는 실제로 근사값을 이용하기 때문에 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 45, 64가 되며, f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22, f/32, f/45, f/64 등으로 표기한다. 조리개 값이 작을수록 더 많은 빛을 받아들여 사진은 밝아지며, 조리개 값이 커질수록 그 반대가 되는 것이다. 제대로 된 사진을 찍기 위해서라도 우리는 무리수를 활용해야 한다.
우리 생활 속에서 발견하는 무리수
세상은 상상 이상으로 복잡하다. 길거리를 걷다가 만나는 보도블록이나 패턴이 있는 잔디밭에도 일정한 크기를 맞추어 배열하기 위해서는 대각선의 길이를 정확하게 측정해야 한다. 피타고라스의 정리에서 시작된 빗변의 길이 √2를 계산하면 된다. 사무실이나 학교에서 주로 사용하는 프린터 속에도 무리수는 있다. 프린터를 열면 그 안에 보통 A4용지가 들어있을 텐데, 두 장을 합치면 더 큰 A3용지가 되고, 반으로 자르면 작은 A5용지가 된다. 중요한 건 어떻게 자르거나 합쳐 나가더라도 종이의 비율은 동일하며, 이걸 유지하기 위해서 가로와 세로 길이의 비를 1: √2 로 만들었다. 원래 종이의 길이를 x라고 했을 때, 1:x=x/2:1의 관계를 만족시키기 위해서는 x=√2가 된다.
피아노 건반 위에도 무리수가 존재한다. 음 사이의 비율을 유리수로 설정해서 단순하게 만든 음률은 순정률이라고 하는데, 각각의 음들이 동일한 간격으로 놓여 있지 않다 보니 보완할 필요가 있었다. 그래서 한 옥타브를 12개의 동일한 반음으로 나누어 진동수를 무리수의 배가 되도록 조정했다. 이게 바로 현재까지 사용되고 있는 평균율이다.
둘레에 제한이 있는 바퀴를 설계할 때도 무리수로 계산을 해야 하며, 정사각형의 창문을 만들거나 목욕탕 타일을 깔 때도 무리수는 필요하다. 물론 현실적으로 무한하게 반복되는 무리수를 그대로 사용하는 건 불가능한 일이다. 지나가는 고양이의 숫자를 세거나, 키와 몸무게를 잴 때도 다른 숫자는 바로 사용하지만, 무리수는 보통 근삿값을 이용한다. 그렇다면 복잡한 무리수 대신에 적당히 가까운 수를 쓰는 건 어떨까?
최종 결과에서 근삿값을 대입하는 게 아니라 처음부터 근삿값으로 계산을 한다 해도, 일상생활이나 일반적인 상황에서는 아마 큰 문제가 없을 것이다. 하지만 만약 정밀한 계산이 요구되는 설계나 연구개발 과정이라면 오차가 점점 쌓여서 나중에는 돌이킬 수 없을 만큼 큰 차이가 벌어질 수도 있다.
특히 수학은 단순히 적당한 값을 이용해서 모든 것을 설명해낼 수 있는 전체를 만들어내지는 못한다. 극한이나 미적분의 개념으로 연결되는 이론적 근거를 위해, 수는 훨씬 더 정교하고 조심스럽게 정의되어야 한다. 다양한 수의 개념은 수많은 수학자들과 함께 오랜 시간에 거쳐 다듬어지고 만들어졌다. 언젠가 또 다른 수 체계가 등장할지도 모른다. 생소하다고 두려워할 필요는 없다. 이를 통해 인류의 지성은 한걸음 더 나아갈 것이다.
※ 이 칼럼은 해당 필진의 개인적 소견이며 삼성디스플레이 뉴스룸의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.
<카메라와 렌즈의 구조 VII> 조리개의 구조와 기능 / Construction of camera – aperture, diaphragm
Notice – 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
카메라와 렌즈의 구조라는 카테고리를 이왕 만들었으니 조리개의 구조와 기능에 대해서도 정리해 보자. 이미 작성한 고정 조리개와 가변 조리개 구조에 대한 포스팅 이후에 뒤늦게 수다를 시작해서 선후가 뒤 바뀌어 아쉽다. 기존에 다른 주제들로 포스팅한 내용 중에서 언급한 조리개 관련 자료를 재정리한 것도 있고 새로 추가한 내용도 있다. 일반적인 조리개의 기능에 대해서는 간략하게 개념 정도의 언급만하고자 한다. 검색해 보면 좋은 자료들이 꽤 많다.
▶ 조리개의 기능 (Aperture function in camera)
[카메라] 사람의 눈에 있어서 홍채와 같은 기능을 지니고 있는 조리개는 렌즈를 통해서 필름면에 달하는 빛의 양을 조절하는 창 역할을 하는 구경의 장치를 조리개라 한다. 조리개는 렌즈 안에 몇 개의 얇은 날들이 구경을 만들어서 구경의 크기가 커지면 빛을 많이 받고 구경이 작아지면 빛을 조금 받아들인다. 그 변화의 정도는 F치로 나타내는데 조리개의 구경은 빛의 양만을 조절하는 것이 아니라 초점이 맞는 범위, 즉 피사계 심도에도 영향을 준다. 조리개의 순열 f1.4 f2 f2.8 f4 f5.6 f8 f11 f16 f22 f32 f44 f64로 되어 있는데, 수치가 클수록 빛의 양은 줄어들고 1단씩 변할수록 빛의 양은 1/2이 되며, 1단씩 작아지면 빛의 양은 2배로 증가된다. 렌즈의 밝기가 조리개의 기본 구경이며 F치는 FOCUS RATIO의 약자로 조리개 수치가 작을수록 초점이 맞는 범위가 좁아서 심도가 얕은 사진이 되고 반대로 조리개 수치가 클수록 초점이 맞는 범위가 넓기 때문에 심도가 깊은 사진이 된다.< 출처> 네이버 지식백과
잘 알고 있을 내용이므로 지루한 수다는 생략하고 대신 조리개 값(F/값) 변화에 따른 조리개 개구 직경의 변화와 피사체 심도의 변화를 한눈에 알아볼 수 있는 이미지로 대체한다.
사실 아래 그림이 의미하는 조리개의 역할만 이해하여도 조리개를 활용한 사진 촬영에 큰 불편은 없다. 그 이후의 잡다한 수다는 단지 넘쳐나는 호기심과 잉여력으로 한 걸음 더 들어가는 것에 불과하다.
너무 대충 넘어가는 듯해서 다른 자료에서는 잘 언급되지 않는 내용을 하나 추가하고 싶다. 조리개 값은 렌즈의 초점거리와 입사동(조리개)의 직경과 연동된다. 입사동의 직경은 단순한 물리적인 조리개의 직경을 의미하는 것이 아니라 광학적 조리개의 직경을 의미한다. 이해하기 쉽게 설명하자면 렌즈 내부의 실제 조리개 구경의 직경이 아니라 렌즈의 대물부를 통해 들여다보는 조리개의 직경 즉, 조리개 앞쪽에 위치한 광학 구성요소에 의한 배율이 적용된 조리개 개구의 직경이 ‘입사동의 직경’이 된다. 따라서 물리적인 조리개 직경과 입사동의 직경은 일치하지 않고 차이가 발생할 수 있다.
조리개 값(F/값) =렌즈의 초점거리 / 입사동(조리개)의 직경
모든 카메라 렌즈에는 조리개가 있는 것일까? 조리개가 없는 렌즈도 있다. 특수한 목적으로 조리개 값이 고정된 렌즈도 있고 스마트 폰 등의 휴대용 전자기기에 들어가는 소형의 카메라 모듈이나 CCTV, 화상용 카메라, 일회용 필름 카메라 등 입사동이 작아서 깊은 피사계 심도를 갖도록 설계된 렌즈에는 조리개가 생략된다. 작은 입사동으로도 꽤 준수한 이미지 촬영 또는 영상 녹화가 가능하다. 하지만 조리개로 개구를 조절할 수 없으므로 노출 설정은 셔터 스피드 설정(디지털 카메라에서는 추가적으로 감도/ISO 설정)로만 조절할 수 있고 심도의 표현에 제한이 있다.
때때로 조리개가 셔터의 역할을 동시에 수행하는 경우도 있다. 이를 조리개 셔터 등으로 불리는데 이에 대하여 셔터의 구조에 다룬 적이 있다.
▶ 조리개의 위치
일반적인 카메라 렌즈의 조리개 위치는 렌즈의 중심(단순한 무게 중심 따위가 아니라 광학적 관점에서의 중심)에 해당하는 제 2주점(second principal point)에 위치한다. 제2 주점에서 촬상면까지의 거리가 렌즈의 초점거리라는 정의에서 한 번쯤은 들어 본 용어인데, 구하는 수식은 산수를 동반하니 어지러운 관계로 순수 아마추어 & 비전문가의 홀가분한 정신에 힘입어 대충 그림으로 이해해 보자.
이미지 출처 – 구글링
제2 주점에 조리개가 위치할 때가 가장 이상적이지만, 조리개 장치 배치 공간의 문제와 제조상의 여러 요소 등을 감안하여 설계상 위치가 결정된다. 때때로 부득이한 경우에는 렌즈 광학요소의 후면부에 조리개 장치가 있는 경우도 있다.
한걸음 더 들어가 보자. 그렇다면 조리개는 왜 제 2주점에 위치해야 하는 걸까?
조리개가 제2 주점에 위치하면 조리개의 개구의 크기에 관계없이 언제나 촬상면 전체에 노광이 가능하다. 만약 조리개가 제2 주점에서 한참 벗어난 위치에 설계되면 높은 조리개 값 즉, 조리개를 조일 경우 상의 주변부는 정상적으로 노광이 이루어지지 않는다. 달리 표현하면 제2 주점이 아닌 위치에 설치된 조리개가 조여지면 시야 조리개가 되어 상의 주변부를 가리는 효과(일명 비네팅)를 유발할 개연성이 증가한다.
▶ 조리개의 구조(Aperture Structure in camera)
상용 렌즈 대부분의 조리개는 보통 조리개 날(Blades)과 조리개 날을 고정비켜주는 판(Base Plate), 그리고 개구의 크기를 조절할 수 있도록 조리개 날을 움직이는 링(Blade actuating parts)으로 구성된다. 그리고 조리개 개구의 모양은 조리개 날의 수에 따라 영향을 받는다. 조리개 날개의 수가 많아질수록 원형에 가까운 조리개 개구를 만드는데 유리하다. 원형의 조리개가 갖는 장점(광학적 고성능-회절 현상의 감소와 원형 보케 등)을 실현하기 위하여 많은 수의 조리개 날을 갖도록 설계 단계에서 결정된다. (그리고 조리개의 개구 모양에 따라 보케의 모양과 점광원의 빛 갈라짐 등과도 관련된다)
조리개 개구는 완전한 원형일 때가 가장 이상적인데 이에 대한 광학 성능과 관련한 내용과 보케와 빛갈라짐 등 수다 거리가 많다. 이는 아래 링크의 포스팅을 참고하자.
수다가 너무 길어지니 집중력도 떨어지고 읽기에도 적당하지 못하다. 조리개 개구의 이상적인 형태가 왜 원형인지, 그리고 조리개 개구 모양에 따른 특징(보케-Bokeh-와 빛 갈라짐)에 대해서는 별도의 포스팅으로 다뤄보고 싶다.
2016/11/28 – [사진과 카메라 이야기/Camera & Lens Structure] – <카메라와 렌즈의 구조 VIII> 조리개 개구는 원형이어야 하는가? (원형 조리개) / Construction of camera – Shape of aperture opening
카메라 조리개(Aperture) 이해하기
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카메라의 조리개(Aperture)를 조작한다는 의미는 렌즈 앞에 있는 조리개가 열리는 정도를 조절한다는 의미이다. 조리개가 열리는 정도를 조절함으로써 촬영자가 어떤 효과를 얻을 수 있는지 알아보자.
조리개는 어떻게 작동하는가
조리개는 렌즈 속의 금속판들이 겹쳐져 원형을 이루는 모양이다. 이 금속판들이 움직여 조리개 구멍을 넓히나 좁혀준다. 이 금속판을 조리개날이라고도 표현한다. 아래 사진은 7매 조리개날을 갖은 렌즈의 조리개 값 변화에 따른 조리개 모양의 변화를 보여주고 있다.
조리개 값 변화에 따른 조리개의 모양 변화 – 출처 : wiki
노출(빛) 조절
조리개 구멍의 크기를 조절하여 센서로 들어오는 빛의 양을 조절할 수 있다.
카메라에서 노출에 대해 얘기할 때, “스톱”이라는 용어를 사용하게 된다는 것을 이전 시간에 말했었다. 다시 설명을 하면, 1스톱 더 노출을 밝게 하라는 의미는 셔터 속도나 조리개 값을 변경해서 센서에 닿는 광량을 두 배로 늘리라는 뜻이다.
조리개의 크기는 f값으로 표시를 하게 되는데, 셔터속도와 같이 직관적이 아니라 약간의 암기가 필요하다.
“f/1.4 – f/2.0 – f/2.8 – f/4 – f/5.6 – f/8 – f/11 – f/16 – f/22”
위에 나열한 값을 조리개 풀스톱이라고 한다. 오른쪽으로 한 단계 이동할 수록 1스톱 어두워진다. (실제 카메라는 기종에 따라 풀스톱 사이의 중간 조리개값을 조절할 수 있게 지원한다.) 예를 들어 셔터속도를 고정한 상태에서 f/2.0에서 한 스톱 더 어둡게 하려면 f/2.8으로 변경을 해야 한다.
아래 사진은 조리개 값을 제외한 셔터속도와 ISO를 고정해 두고, 조리개 값만 변경해서 찍은 사진이다. 왼쪽 사진은 조리개 값이 f/2.0이고 오른쪽 사진은 조리개 값이 f/2.8이다. 사진의 밝기 차이가 느껴질 것이다.
조리개 값에 따른 노출의 차이. (좌) 조리개 f/2.0 (우) 조리개 f/2.8
심도 조절
조리개 구멍의 크기를 조절하여 피사계 심도를 조절할 수 있다. 선명하게 초점이 맞아들어가는 범위를 피사계 심도라고 하는데,조리개를 열수록 초점이 맞아 들어가는 범위가 좁아지고 조리개를 조일수록 초점이 맞아 들어가는 범위는 넓어진다.
초점이 맞는 다는 의미는 무엇일까? 피사체의 한 점에서 나온 빛은 렌즈로 들어가고 굴절되어 다시 렌즈의 뒤에 있는 이미지 센서에 상이 맺히게 된다. 이 때 피사체의 한 점에서 나온 빛이 이미지 센서에 어떻게 기록되는지가 초점이 맞았다 또는 맞지 않았다는 판단하는 기준이 된다. 아래는 조리개 값을 고정해 두고, 렌즈의 위치를 이동하였을 때 피사체에서 나온 빛이 이미지 센서에 어떻게 기록되는 지를 보여주는 그림이다.
(좌) 초점이 맞은 상태 (우) 초점이 맞지 않은 상태
초점이 맞았다 – 피사체의 한 점에서 나온 빛이 이미지 센서에 점으로 기록
초점이 맞지 않았다 – 피사체의 한 점에서 나온 빛이 이미지 센서에 큰 원으로 기록
피사체의 한 점에서 나온 빛이 이미지 센서에 큰 원으로 기록되는 것을 초점이 맞지 않았다고 표현했다. 그렇다면, 작은 원으로 기록된다면 어떨까? 원이 너무 작아서 점처럼 보일 수도 있는데 이를 바로 착란원이라고 한다. 실제로 점은 아니지만 원이 너무 작아 보기에는 점처럼 보이는 것이다. 아래는 초점이 맞지 않은 상태에서 조리개 값을 조였을 때 센서에 기록되는 원의 크기가 어떻게 변화하는지 보여주는 그림이다.
조리개 값에 따라, 피사체의 한 점이 이미지 센서에 기록되는 원의 크기 변화
조리개 값을 조일 수록 피사체의 한 점에서 나온 빛이 이미지 센서에 기록되는 원의 크기가 작아지는 것을 볼 수 있다.
조리개를 줄인다고 해서 초점 포인트가 달라지는 것은 아니지만 초점이 맞아 보이는 범위는 늘어나고 그래서 피사계의 심도가 깊어지는 것이다.
아래 사진은 한라봉의 꼭지에 초점을 맞추고 찍은 사진이다. 왼쪽은 조리개 값이 f/1.4이고 오른쪽 사진은 f/11인데, 조리개를 연 왼쪽 사진에는 한라봉의 꼭지에만 초점이 맞고 뒷 배경과 한라봉의 몸통은 초점이 안 맞아 포커스 아웃된 것을 볼 수 있다. 조리개를 조인 오른쪽 사진에는 한라봉의 몸통은 초점이 맞은 것 처럼 보이고 뒷 배경들에 대한 선명도도 많이 올라온 것을 볼 수 있다.
조리개 값에 따른 심도의 차이. (좌) 조리개 f/1.4 (우) 조리개 f/11
(참고) 빛 갈라짐 조절
조리개의 열리는 정도를 조작하여 생기는 효과라고 말할 수는 없을 것 같지만, 조리개에 영향을 받는 것 중에 빛 갈라짐이 있다. 아래는 조리개 날 갯수와 모양에 따른 빛 갈라짐 변화를 보여주는 그림이다.
조리개 날 갯수와 모양에 따른 빛 갈라짐의 변화 – 출처 : wiki
위의 그림에서 보듯이 빛의 보양은 렌즈의 조리개 구조에 따라 달라지게 된다. 그래도 “조리개는 어떻게 작동하는가”에서 본 “조리개 값 변화에 따른 조리개의 모양 변화” 그림을 보면, 기본적으로 조리개가 최대 개방되었을 때는 조리개 모양이 원에 가깝고, 조리개를 조이면 조리개 날들에 의해서 각진 모양이 만들어지는 것을 볼 수 있다.
사진에서 동그란 보케를 만들고 싶다면 조리개를 열고, 별모양의 빛 갈라짐을 만들고 싶다면 조리개를 조여보자.
정리
카메라의 조리개가 어떻게 동작하는지 알아 보았고, 조리개의 열리는 정도를 조작하여 촬영자가 얻을 수 있는 효과에 대해서 알아 보았다.
조리개를 열었을 때 : 노출을 증가시키고, 피사계의 심도를 얇게한다.
조리개를 조였을 때 : 노출을 감소시키고, 피사계의 심도를 깊게한다.
참고로, 노출은 조리개 열림 정도만으로 결정이 되지는 않고 카메라의 셔터 속도 값에도 영향을 받는다. 피사계의 심도도 조리개 열림 정도뿐 아니라 렌즈의 초점 거리 및 피사체와의 거리에도 영향을 받는다.
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키워드에 대한 정보 카메라 조리개 원리
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