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이런 식으로 말이죠.
이것을 단순하게 도식화하면 아래 그림과 같습니다.
렌즈 앞에 있는 피사체로부터 날아온 빛이
렌즈를 통과하게 됩니다.
이 때 렌즈 안에는 '제2주점'이라는 점이 있는데,
렌즈로 들어온 빛은 이 지점에서 한 점으로 모였다가
상하좌우가 뒤바뀐 형태로 통과해,
일정 거리 뒤에 상이 맺히게 됩니다.
이 때 렌즈로부터 상이 맺힌 곳까지의 길이를 바로 이 렌즈의 '초점길이(Focal Length)'라고 합니다.
'초점 거리'로 많이 알려져 있지만
distance(거리)와 length(길이)는 다른 말이고
사진에 있어서 focus distance(초점 거리 = 초점이 맞은 피사체와의 거리)와 focal length(초점 길이)는 엄연히 다른 말이기 때문에
이 포스팅에서만큼은 '초점 길이'라는 용어를 사용하도록 하겠습니다.
그러면, 여기서 센서 크기를 한 번 고려해보겠습니다.
대부분의 초점길이에 관한 자료들이
피사체와 렌즈만을 가지고 설명하기 때문에 이해가 어려울 수 있는데
피사체는 일단 잊어버리고
센서 크기를 고려해 생각하면 아주 이해가 쉽습니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이,
같은 크기의 센서에 초점 거리가 길면 길수록 시야의 각도가 좁아지는 것을 알 수 있습니다.
이로인해 렌즈의 초점길이가 길어질수록,
화각(Field of View)이 좁아지는 것입니다.
(물론 실제로 렌즈가 정확히 센서 크기만큼만 상을 만들어 내지는 않지만 말이죠)
따라서,
"이 렌즈의 화각이 ~~ mm다" 라고 얘기하는 것들은 사실 잘못된 표현입니다.
"초점길이"가 정확한 표현입니다.
하지만 초점길이와 화각은, 수학적으로는 같은 의미를 가지기 때문에 별 문제 없이 통용되는 것입니다.
초점길이가 바뀌면 필연적으로 화각도 바뀌고,
그 반대도 마찬가지니까요.
1-1. 크롭 센서
보통 우리가 손에 들고다니는 카메라를,
'소형 카메라' 라고 합니다.
이 소형 카메라에 쓰이던 35mm 필름 사이즈를 그대로 본따
반도체 이미지 센서를 만들었다고 1부에서 말씀드렸던 것 기억 나시나요?
바로 이 35mm필름 사이즈의 센서를, '풀 프레임(Full Frame)' 센서라고 합니다.
풀 프레임은 말 그대로 '온전한, 꽉 찬 프레임'이라는 뜻입니다.
풀 프레임보다 큰 판형(format)은 없다는 것이지요.
적어도 '소형카메라' 중에서는 말이죠.
물론 중형, 대형 등 풀프레임보다 큰 판형도 다양하게 있습니다.
반대로 말하면,
풀프레임보다 작은 판형은 존재합니다.
판형은 센서 크기를 규정한 규격을 말합니다.
format을 번역한 말이지요.
그리고 이 판형의 사이즈 차이를 비율로 나타낸 것을 '크롭 팩터(crop factor)'라고 합니다.
센서 판형의 종류(맨 오른쪽이 풀 프레임)
위 표에는 센서 판형 별 가로 세로 사이즈와,
센서의 대각선 길이(diagonal),
센서의 면적,
크롭팩터, 그리고 해당 판형을 대표하는 카메라(2010년 기준) 모델까지 아주 친절하게 정리가 되어 있습니다.
예를 들어 APS-C 센서의 사이즈는 22.2x14.8mm 이고
풀프레임은 36x24mm 입니다.
이때 피타고라스의 정리를 이용해
대각선의 길이를 구해보면 각각 26.7mm(APS-C) 와 43.3mm(풀프레임) 가 나옵니다.
그럼 풀프레임 센서의 대각선의 길이를
APS-C 센서의 대각선의 길이로 나누면
43.26 / 26.68 = 1.62
가 나오는데,
바로 이 숫자가 위 표에 나와있는 크롭 팩터인 것입니다.
센서 판형마다 가로 세로의 비율이 다르기 때문에,
크롭 팩터는 대각선의 길이를 이용해 계산해야 합니다.
우리가 시중에서 구입할 수 있는 가장 대중적인 미러리스와 DSLR 카메라들이
바로 이 APS-C 판형의 센서로 만들어져 있습니다.
한마디로 '풀프레임'이 아닌 것이죠.
'full'이 아니라는 것은 '부족한 것'을 뜻합니다.
과연 어떤 점에서 부족할까요?
다시 화각 얘기로 돌아가서,
위 그림처럼 같은 24mm 초점길이를 갖는 렌즈를 사용했을 때,
좌측의 풀프레임 센서와 비교해서 APS-C 센서는 렌즈가 만들어 낸 상을 모두 감지하지 못하고
가운데 일부분만 감지하게 됩니다.
아래 그림처럼 말이죠.
출처 : http://www.irismasters.com/l03-shutter-and-focal-length-rule/
마치 풀프레임 카메라로 촬영한 사진을
가운데만 잘라낸 것(crop)과 같은 결과물을 얻게 됩니다.
그래서 풀프레임센서보다 작은 센서들을 '크롭 센서'라고 부르는 것입니다.
이 때, 결과물은 마치 24mm 렌즈가 아닌
더 긴 초점길이(좁은 화각)를 가진 렌즈로 촬영한 것처럼 보이게 됩니다.
대체 왜 이런 괴랄한 물건을 만든 걸까요?
이건 반도체 공정을 이해하면 알 수 있는 문제인데요,
반도체는 순수 이산화규소(SiO2)로 만든 잉곳(ingot)을 잘라 웨이퍼를 만들고
그 위에 각종 약품과 빛 등을 이용한 식각(etching)과 포토(photo) 등 다양한 공정을 가해 표면에 반도체를 여러개 만든 다음
센서 크기대로 잘라내어 카메라 하나에 센서 하나씩 탑재하는 것입니다.
좌측부터 풀프레임, APS-C, 니콘1 센서를 올린 웨이퍼의 모습
이렇게 말이죠.
그러면 똑같은 8인치 웨이퍼에서,
위 그림처럼 풀프레임 센서는 고작 24개가 생산되는데,
APS-C 센서는 무려 80개(3.33배),
그리고 그것보다 더 작은 니콘 1 센서는 244(10배)개나 생산이 가능하게 됩니다.
게다가! 반도체는 공정이 굉장히 어렵기 때문에
윗윗 그림의 저런 포토다이오드를 아주 미세하게 만들다보면 삑사리(?)가 한 번씩 나게 되는데
이게 바로 불량화소가 되는 것입니다.
여기서 충격적인사실을 하나 말씀드리면
여러분이 구입하시는 모든 카메라의 센서에는 불량화소가 무조건 들어있습니다.
갯수가 적을 뿐이지요.
이 갯수가 많아지면 그 불량품 센서는 버려야겠죠?
24개에서 하나를 버리는 것과
244개에서 하나를 버리는 것은 큰 차이가 있습니다.
바로 이런 차이때문에, 풀프레임 센서의 가격이
크기 차이(1.62배)보다 더 크게 차이가 나게 되고,
카메라 제조사에서는 도저히 풀프레임 센서의 수율이 안나오던 시절
APS-C 센서 카메라를 주력으로 판매하면서 디지털 카메라 시대를 열게 된 것이죠.
그리고 카메라 회사들은
이 크롭 센서에 알맞은 소형 렌즈들을 개발하여 시장에 내놓았습니다.
어차피 풀프레임 센서 전용 렌즈를 사용해도
크롭센서에서는 버려지는 이미지가 많으니,
구경을 줄여 크롭센서 전용으로 렌즈를 만들면
유리값도 덜 들고
작고 가볍고 저렴하면서도
성능은 비슷한 렌즈를 만들 수 있었던 것입니다.
바로 이런 것들이 EF-S(캐논), AF-S(니콘)와 같이
기존의 EF, AF 렌즈 뒤에 -S를 붙여 판매하는 '크롭센서 전용' 렌즈들입니다.
어찌됐든,
이 크롭팩터는 초점길이를 계산할 때에도 아주 유용하게 쓰입니다.
예를 들어 APS-C 센서 카메라에 어떤 렌즈를 사용할 때
렌즈에 적힌 에 단순히 1.62를 곱해주면
"등가 초점길이(equivalent focal length)"
가 나오게 됩니다.
예를 들어
APS-C 카메라에서 50mm렌즈를 사용하면
등가 초점거리는 81mm가 되는 것이지요.
풀프레임 카메라에서 81mm 렌즈를 사용한 것과 화각(Field of View)이 똑같다는 뜻입니다.
이러한 특성에 의해
크롭 센서를 사용한 카메라가 망원 영역에서 좀 더 유리하고
풀프레임 센서를 사용한 카메라는 광각 영역에서 좀 더 유리한 측면이 있습니다.
같은 300mm 렌즈를 사용하더라도 APS-C 크롭 센서에서는 450~486mm 렌즈가 되니까요.
[CANON 5D MARK III] TAMRON 90mm f2.8 VC
대부분의 스마트폰 카메라나 똑딱이(point and shoot) 카메라로는
위 사진처럼 배경이 흐린 사진이 안나오기 때문이죠.
사진의 심도(깊이 정도 = depth of field)는 초점 영역의 깊이를 뜻합니다.
여기서 '깊이'라는 개념은 서양에서 온 개념인데,
위 그림처럼, 사진의 가로는 너비(width),
세로는 높이(height),
그리고 "앞뒤"를 깊이(depth)라고 합니다.
즉 사진가 혹은 사진을 보는 사람으로부터의 거리(distance)가 깊이가 되는 것입니다.
위 사진을 예로 들면
가까운 곳에 있는 파란색 지붕의 건물부터, 아주 멀리 떨어져있는 산의 능선까지
초점이 모두 선명하게 맞은 것을 볼 수 있습니다.
이렇게 초점이 맞은 구간을 depth of field 라고 합니다.
위 사진은 초점이 맞은 영역의 깊이 범위가 넓으므로
우리말로 '심도가 깊다'라고 표현합니다.
반면에 위 사진을 보면
파나마 모자를 쓴 여자에게만 초점이 맞은 것을 볼 수 있습니다.
그것보다 가깝거나 먼 곳은 흐리게 표현이 되었습니다.
이런 것을 바로 '심도가 얕다'라고 표현합니다.
그리고 '아웃포커스'라고 말하는 현상이
바로 배경이 흐리게 처리된 위 사진같은 현상을 말하는데
사실은 '아웃 오브 포커스out of focus'가 맞는 말이고 말그대로 '초점에서 벗어난' 영역을 뜻합니다.
이 심도라는 것은 사진을 표현함에 있어
사진가에게 매우 많은 창의력과
도전을 안겨주는 과제로,
도움이 되기도 하고 불편함만 가중시키기도 합니다.
예를들어 광활한 풍경을 찍을 때에는 심도가 깊어야 근경부터 원경까지 모두 선명하게 나오게 되고
인물을 클로즈업해서 촬영할 때는 심도가 얕아야 배경이 흐리게 나와서 인물이 부각되기도 합니다.
심도에 영향을 미치는 요소는
(1)초점길이, (2)조리개, (3)피사체와의 거리
이렇게 세 가지가 있습니다.
광학적으로 설명하면 공학적으로 전공과목 3학점짜리를 이수해야 할 지도 모르므로
결론부터 말씀드리면
(1)초점길이가 길면(화각이 좁으면) 심도가 얕아지고,
(2)조리개가 개방될수록(f넘버가 낮아질수록) 심도가 얕아지며,
(3)피사체와의 거리가 가까울수록 심도가 얕아집니다.
반대로 심도를 깊게 하려면
초점길이가 짧은(화각이 넓은) 렌즈를 사용하고
조리개를 조이고(f넘버를 높이고)
피사체와 어느정도 거리를 두고 촬영하면 됩니다.
*** 여기서 피사체와의 거리가 바로 focus distance, 초점 거리라는 말로 번역할 수 있겠죠.
초점 길이(focal length)와는 전혀 다른 뜻입니다.
조리개의 크기가 사진의 심도에 미치는 영향(출처 : 위키피디아)
초점 길이(focal length)와 심도와의 관계(초점 길이가 더 긴 렌즈(아래)의 경우 심도가 얕아짐)
초점 거리(focus distance, 피사체와의 거리)와 심도와의 관계(아래의 경우 심도가 더 깊어짐)
(좌)f3.5, (우)f10
위 두 사진은 같은 거리에서 같은 렌즈로 조리개 값을 바꾸어 촬영한 사진들입니다.
이런 특성을 잘 활용하면 창의적인 사진을 찍을 때 도움이 될 수 있는 것입니다.
다음 편에서는 카메라의 화이트밸런스와, 중요한 3가지 반자동 기능에 대해 적어보겠습니다.
[출처] [사진강좌] 3부 - 렌즈의 초점길이/화각과 심도|작성자 고든 KMW
'☞디카·컴·인터넷 > 카메라 강좌' 카테고리의 다른 글
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