카메라의 착란원과 조리개 심도의 관계

 사진을 조금 깊게 공부한 사람이라면 한번 쯤 들어봤을 용어 착란원, 이번 시간은 착란원과 조리개, 피사계 심도에 관해 알아보도록 하자.

1. 착란원과 허용착란원

  1.1. 착란원

  렌즈를 통과한 빛은 한 곳에 모이게 되는데, 모이는 모양이 렌즈의 모양과 같은 원형이 된다. 초점이 맞든 안맞든 원의 크기만 다를 뿐 원형 이라는건 변함이 없게 생기게 되는데 이를 착란원이라 부른다.

아래 그림은 이해하기 쉽게 그린 것으로 초점은 촬상면 뒤에 맞았지만 촬상면에는 언제나 원형의 상이 맺힌다 이를 착란원 이라 말한다.

  1.2. 허용착란원

  허용착란원은 이렇게 크고작은 착란원중, 사람이 원인지 점인지 인지를 못하는 크기의 착란원 즉 사람이 점으로 인식하는 크기의 착란원을 허용 착란원 이라고 한다. 

당연한 이야기지만 착란원은 초점이 맞을수록 점점 작아져서 어느순간 부터는 너무 작아서 원이라는 느낌보다 그냥 점으로 인식이 되게 된다.

이해를 쉽게 도와주기 위해 시력 테스트를 해보겠다. 아래 그림을 보자.

빨간 상자 안에 있는 점 두 개의 모양이 구분이 가는가? 구분이 가면 정말 시력이 좋은사람이다. 대부분은 그냥 점 두 개로 보인다. 심지어는 크기도 같아 보인다. 그러나 확대해보면 오른쪽과 같이 모양과 크기가 다른 도형이다. 

이런 식으로 착란원이 작아지면 모양이 원의 형태인지 구분이 안가고 그냥 점으로만 보이게 된다.

2. 착란원과 피사계 심도

  2.1. 피사계 심도

    피사계심도는 사진에 있어서 초점이 맞아보이는 구간을 의미한다, 즉 선명해 보이는 공간의 범위를 피사계 심도라고 말한다.

  2.2. 착란원과 피사계 심도

    허용착란원이 중요한 이유가 여기에서 나온다 사진은 무수한 점이 모여 선이되고 면이 되어 이미지가 완성된다. 앞선 설명에서 점으로밖에 안보이는 착란원이 허용착란원 이라고 했다. 

즉 무수히 많은 허용착란원이 모여 선명한 이미지를 만들고, 허용착란원보다 큰 착란원들은 흐릿한 이미지를 만들어서 사진의 공간감이 표현되게 된다.

허용착란원과 심도에관한 관계를 그림으로 표현하면 아래와 같다.

실제로 사람을 찍었을 경우이다 오른쪽에 보면 촬상면 상에 초점이 정확히 맞지는 않았지만 이때 생긴 착란원이 허용착란원 이라고 가정하면, 우리는 점으로 느끼기 때문에. 초점이 맞은것으로 본다. 

보면 코끝에 닿는 파란선의 허용착란원 a와 귀쯤에 닿는 녹색선의 허용착란원 a'의 지름이 같다. 즉 이 영역의 구간은 모두 초점이 맞아보인다는 말이다. 그래서 위 그림상의 피사계심도는 코끝에서부터 귀 있는데 까지이기 때문에 얼굴은 선명하게 보이고  얼굴 앞뒤로는 서서히 흐려지는 사진을 얻게된다.

  2.3. 조리개와 피사계심도

    우리는 경험적으로, 혹은 이론적으로 조리개를 조여주면 피사계심도가 깊어진다 라는것을 알고있다. 그렇다면 조리개를 조여 준다는건 이미지에 어떤 영향을 줄까?

    조리개를 조여준다는 것은 빛이 들어오는 구멍을 작게 만든다는 말이다. 즉 빛이 들어오는 입사각이 작아진다는 말이다. 즉 빛이 가늘게 들어온다는 이야기인데, 이는 곧 착란원의 크기가 작아진다는 의미가 된다. 아래 이미지를 보면 이해가 갈 것이다.

  파란색의 선은 조리개를 최대 개방 했을때의 빛의 최대 경로이다. 그리고 녹색의 선은 조리개를 조였을 때 빛의 최대 경로이다. 확실히 입사각이 줄어들었다. 오른쪽을 보면, 작은 빨간원이 있는데, 이것을 최대 허용착란원 이라고 하자, 최대 허용착란원 보다 작은 착란원들은 모두 선명하게 보인다고 했다. 그리고 동일한 판형(촬상면의 크기)에서는 당연하게도 허용착란원의 지름은 같다.

  그랬을때 초점이 맞은 구간 앞뒤로 선명해 보이는 구간이 생기는데, 허옹착란원 크기를 기준으로 그림을 그리면, 입사각이 큰 최대개방에서는 그 범위가 좁고, 조리개를 조였을 때는 입사각이 작아져서 허용착란원의 구간이 넓어진 것을 볼 수 있다.

이런 원리로 조리개를 조이면 빛도 많이 가려져서 어두워 지지만, 빛이 들어오는 입사각이 작아지면서 피사계심도가 깊어지게 되는것이다.

3. 마치며

  앞선 카메라 조리개의 이해와 표기법에 이어서 이 포스팅을 이해 했다면 조리개에 개념에 대해선 다 이해했다고 생각한다. 나머지는 응용인데 포스팅을 이어가면, 좀더 이해의 폭이 넓어지리라 기대해 본다.

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