카메라 개발 용어

 

아래는 몇 년전에 카메라 공부 할 때, 구해서 봤던 자료입니다.

 

1. PLL : Phase Locked Loop

원하는 주파수가 나가도록 교정 하고, Divider에 의해 주파수 변경가능

고주파 RF에서 복잡해 보이는 회로 중 하나인 PLL도, 그 목적에 맞추어 여러 회로로 구성된 하나의 작은 시스템일 뿐입니다.

① VCO (Voltage Controlled Oscillator)

입력전압에 따라 특정한 주파수를 내보내는 PLL의 최고 핵심멤버. 자기는 별 생각이 없고 그냥 뒤에서 누가 전압을 밀어주면 묵묵히 해당 주파수를 밀어낸다. 그런데 온도나 주변전자파환경 등 주변영향에 민감한 정서불안적 성격을 갖고 있기 때문에 PLL같은 복잡한 구조를 만들게 만드는 주인공.

 

② Divider (또는 counter)

VCO의 출력주파수를 가져와서 비교시켜야 하는데, 주파수가 너무 높아서 비교하기 힘드니까 적절한 비율로 나누어 비교하기 좋은 주파수로 만들어준다. 디지털 카운터같은 구조로 되어 있으며, 이 분주비를 복잡하게 살짝 비틀어서 PLL 구조의 출력주파수 가변을 할 수 있게 하는 역할도 한다. PLL IC라 불리우는 놈의 핵심 부위는 바로 이놈으로써, S/W 적으로 분주비를 교묘하게 틀 수 있게 만든다.

 

③ TCXO (Temperature Compensated X-tal Oscillator)

온도변화에 대해 흔들림없이 굳건히 매우매우매우 안정적인 주파수를 뽑아낼 수 있는 크리스탈 오실레이터. 이 변하지 않는 주파수를 기준주파수로 삼아서 출력주파수가 맞는지 틀린지 비교해준다.

 

④ P/D (Phase Detector, PFD : Phase Frequency Detector)

TCXO의 기준주파수와 divider를 통해 나뉘어져 들어온 출력주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 내보낸다.

 

⑤ Charge Pump (C/P)

P/D에서 나온 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 밀거나 댕겨준다. 펄스를 전류로 변환해주는 과정에서 전류이득(Icp)가 존재하고, 이 양은 lock time을 비롯한 PLL의 성능에도 큰 영향을 준다. PLL IC에 따라서는 Icp 값을 조정할 수도 있다.

 

⑥ Loop Filter (LPF)

저역통과여파기(LPF)구조로 구성된 이 필터는 loop 동작중에 발생하는 각종 잡스런 주파수들을 걸러내고, capacitor를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 VCO 조절단자의 전압을 가변하는 역할을 한다. 실제로 PLL IC를 이용하는 경우 외부에서 튜닝 가능한 거의 유일한 소자들이기 때문에 많은 엔지니어의 집중적인 튜닝대상이 된다.

 

 

 

2. 휘도

휘도란 광원의 빛나는 정도를 말한다. 또는 휘도란 어떤 면의 밝기를 말한다.

 

3. 조도

조도는 어떤 면의 비추어 지는 정도를 말하는 것

 

4. ISO(International Standards Organization)

1) ISO란 무엇인가?

흔히 필름의 감도를 이야기할 때 ISO 100, ISO 80.. 이런 식으로 말하는데 여기서 ISO란 감도 자체와 관련된 용어는 아닙니다. ISO는 International Standards Organization의 약자로 국제 표준화 규격이라고 하지요. 그러니까 "필름 감도가 국제 표준 규격에서 볼 때 100에 상당한다"라는 뜻입니다. 국제 표준 규격말고도 다른 방식으로 말할 수 있습니다. 다른 규격으로는 미국의 표준 규격인 ASA(American Standards Association ), 일본 산업 표준 규격인 JIS(Japan Industrial Standard ), 유럽 표준 규격인 DIN(Deutsche Industric Normen) 등이 있습니다. 하지만 일반적으로는 국제 표준 규격인 ISO가 사용됩니다. 지금은 감도라면 일반적으로 ISO 100과 같은 형태로 쓰는 것이 일반화되었지만 본래 ISO는 ISO 100 / 21과 같이 ASA / DIN으로 써주게 되어 있습니다. 결론적으로 말하자면 우리가 흔히 ISO 100이라고 하는 것은 엄밀히 말하자면 ISO 가 아니라 ASA 100이라고 쓰는 것이 정확하다는 것이죠. 참고적으로 ASA 수치와 DIN 수치를 비교해 보도록 하겠습니다.

ASA

25

50

100

200

400

DIN

15

18

21

24

27

각각의 감도는 칸이 바뀔 때 마다 두 배씩 증가합니다.

 

2) 감도란 무엇인가?

ISO가 감도를 나타내는 국제 표준 규격이라면 감도는 무엇인가 하는 것이 당연한 질문일 것입니다. 필름의 감도는 감광도라고도 하는데 필름의 빛에 대한 민감도. 즉, 빛에 의해 변화되는 속도를 말하는 것이며. 필름이 없는 디지털 카메라에서는 환산치로 쓰이게 됩니다.

 

필름을 감도로 분류하면 ISO 25 ~ 50을 저감도, ISO 100 ~ 200을 중감도, ISO 200 ~ 400을 고감도, 그 이상 (ISO 800 ~ 3200)은 초고감도로 구분 가능합니다. 필름의 감도가 높으면 광량이 부족한 상태에서도 촬영이 가능하며 플래쉬를 사용하지 않아도 되고 따라서 전지의 사용도 줄일 수 있게 되지요. 그렇다면 무조건 필름의 감도가 높을수록 좋은 것일까요? 그렇진 않습니다. 감도가 높아지면 입자가 거칠어지고 화질이 떨어지게 됩니다. 흔히 말하는 노이즈가 발생하게 됩니다.

 

따라서 제 생각에는 플래시를 사용하기 곤란한 (해가 지는 시간, 또는 좁은 실내) 경우에만 ISO 감도를 높여 촬영하고 평상시에는 ISO 100에 고정하여 사용하시고 일반적인 야경 촬영에서는 감도를 높이는 것 보다는 노출 시간을 늘이는 것이 더 좋을 것 같습니다. 대부분의 카메라들이 ISO 100을 표준으로하고 있는데 그 이유는 일반적으로 ISO100에서 가장 좋은 이미지가 나오기 때문입니다.

 

 

5. 노출 (Exposure)

모든 사물은 그 자체로서 가지고 있는 색깔이나 형태에 따라 그 빛을 반사시키는 정도가 다르기 때문에 우리는 그것의 형태를 인식할 수가 있습니다. 사진을 찍는다는 것은 그러한 빛에 대한 정보를 필름이나 CCD에 저장하는 것이라고 할 수 있겠습니다.

 

필름이나 CCD에는 렌즈를 통해 제각기 다르게 들어오는 빛을 받아 그 형태나 밝기가 기록됩니다. 사진을 찍는데 있어 빛이란 그만큼 중요한 것입니다. 사람의 눈은 어두운 곳에서도 어느 정도 식별이 가능하지만 CCD는 그렇지가 못합니다.

 

빛이 부족하게 공급되면 될수록 어두운 사진이 되어 결국에는 화면 전체가 검어 져서 아무 것도 알아 볼 수 없는 사진이 되고, 반대로 많이 공급이 될수록 더욱 밝은 사진이 되어 나중에는 하얀 색만 가득 찬 화면이 되어 버립니다.

 

따라서 적정한 빛을 공급하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있습니다. 이렇게 CCD가 필요로 하는 알맞은 빛을 카메라로 조절하여 공급해 주는 일을 노출이라고 합니다.

 

그렇다면 빛의 양(광량)을 조절하는 방법에는 어떤 것이 있을까요?

 

첫 번째로 조리개를 이용하는 방법이 있습니다.

사물에서 반사되는 빛이 카메라 속에 있는 CCD에 닿아 정보를 제공하기 위해서는 일단 렌즈를 통과해야 합니다. 이 렌즈 속에는 그 빛의 양을 조절할 수 있는 조리개라는 것이 위치해 있습니다. 이 조리개는 크기를 조절할 수 있도록 만들어져 있기 때문에 조리개를 조절하여 빛의 양을 조절할 수 있습니다.

 

첫 번째 방법이 한꺼번에 들어오는 빛의 양을 조절한다면 두 번째 방법은 동일한 양의 빛을 시간에 따라 적고 많게 조절하는 방법인데 바로 셔터를 이용하는 것입니다. 동일한 빛이 있는 상태에서 셔터를 빨리 닫으면 빛의 양이 줄어들고 천천히 닫으면 빛의 양이 늘어나는 것입니다.

 

그러나 실제로 이 두 가지 방법 중 하나만 선택해서 노출을 조정하기는 어렵습니다. 실제로 사물이 반사하는 빛의 세기는 한 두 가지로 결정되어 있는 것이 아니기 때문입니다. 따라서 두 가지 방법을 적절하게 이용하여 광량을 조절하는 방법이 주로 사용됩니다. 예를 들어 아주 밝은 빛에서는 조리개를 작게 하고 셔터 스피드도 빠르게 하고 반대의 경우에는 조리개를 크게 하고 셔터 스피드도 느리게 합니다. 당연히 많은 양의 빛이 들어 갑니다. 이렇게 조리개 값과 셔터 스피드를 적절히 사용하여 노출을 조절하는 것은 카메라를 다루는데 필요한 가장 기초적인 기술이라고 할 수 있겠습니다.

 

 

6.AEB(오토 브리킷)

Auto Bracketing. 셔터를 한번 누름으로써, 조금씩 다른 노출의 컷을 연속 촬영하는 기능으로 AEB라고도 합니다. 설정할 수 있는 EV 스텝수, 촬영 매수, 촬영순은 기종에 의해 다르지만, 통상은±0을 기준으로 하여, 0.5 스톱, 0.3 스톱으로 3컷또는 5컷을 연속해 찍어 줍니다.

 

 

7.AF

자동 초점 조절식 카메라를 말합니다. 카메라에 따라 몇 가지 다른 방식을 채용합니다.

 

비지트로닉 방식 또는 패시브(passive)형이라고도 불리는 방식은 피사체의 콘트라스트를 읽어냅니다. 반면 근 적외선 방식은 액티브(active)형이라 불리며 피사체까지 적외선을 쏴서 적외선의 속도와 시간을 이용해 거리를 계산합니다.

 

최근에는 피사체로부터 입사 빛의 차를 검지해 거리를 측정하는 위상 검출 방식이 주류를 이루고 있습니다. 많은 디지탈 카메라가 반 셔터에 의해 작동하지만(싱글AF), 일부 카메라는 액정 모니터 표시중에 핀트를 계속 맞추는 콘티뉴어스 AF를 채용하기도 합니다.

 

 

8.조리개 (Aperture)

CCD에 적절한 양의 빛을 제공하는 것을 노출이라고 합니다.

적정 노출을 위해서는 조리개 값과 셔터 스피드가 사용됩니다. 셔터 스피드는 동일한 광량을 가지고 시간을 조절을 통해 노출을 조절하는 방식이고 조리개 값은 우리 눈의 동공과 같이 축소, 확대를 통해 광량을 조절합니다.

 

그중 조리개는 렌즈안에 내장되어 있으며 조이거나 개방시키는 일정한 단위가 있습니다. 카메라 렌즈위를 보시면 f=2.8과 같은 숫자가 써 있는 것을 볼 수 있는데 이것이 바로 조리개의 수치를 나타내는 것입니다. 여기서 쓰이는 f가 조리개의 수치를 나타내는 단위로 f스톱(f-stop), 또는 f넘버(f-number)로 불립니다.

 

f스톱의 숫자는 f1.4, f2, f2.8, f4, f5.6, f8, f11, f16, f22, f32, f45, f64의 순서로 되어 있으며 각 숫자의 간격은 stop또는 step으로 표시되며 각 f-stop은 광량이 두 배 혹은 1/2배의 차이를 표시합니다.

 

예를 들어 f2.8은 f4보다 구경이 두배 크며 그만큼 많은 광량을 받아들일 수 있고 반대로 f2보다는 절반의 구경을 지니고 당연히 절반의 광량만을 취할 수 있습니다.

 

물론 f숫자가 낮을수록 렌즈가 밝아지지만 그만큼 가격도 비싸진다는 것을 고려하셔야 합니다.

 

 

9.AWE(Auto White Balance)

태양광의 경우는 시각과 기후, 그림자 등의 요소에 의해 색 온도가 미묘하게 변합니다. 따라서 빛의 상태 변화에 따라서 화이트 밸런스를 맞추어야 할 필요가 있습니다. 예를 들어 태양광 아래에서의 사진과 형광등 아래서의 사진이 분위기가 사뭇 다른 것을 본적이 있을 것입니다. 따라서 최상의 사진을 촬영하기 위해서는는 그 장소의 조명 상태에 따라 화이트 밸런스가 달라져야 합니다. 화이트 밸런스가 맞지 않은 상태에서 촬영하면 우리가 느끼는 색을 얻지 못하여 촬영을 해도 결국은 쓰지 못하게 되기 때문입니다.

 

화이트 밸런스를 맞춘다는 것은 카메라가 현장에서 빛을 통해 느끼고 받아들이는 색을 기억시켜 피사체로부터 반사되는 색을 정확하게 표현시키기 위해 하는 작업이라고 할 수 있습니다.

 

화이트 밸런스를 맞추기 위해서는 우선 카메라의 기능에서 화이트 밸런스 스위치를 작동시키고 렌즈 앞에 흰색의 종이나, 흰색의 벽등을 설치한 뒤 화이트 밸런스 스위치를 약 3-5초간 누르고 있으면 뷰 파인더 안에 화이트 밸런스 표시가 깜박이다가 멈추는데 그러면 화이트가 맞은 것입니다. 화이트 밸런스가 맞지 않으면 전체가 푸른빛이나 노란빛으로 나타나게 되는 것을 볼 수 있습니다.

 

광원이 변하면 화이트 밸런스도 변하는데, 아름다운 색채표현을 위해서는 광원에 따른 카메라의 화이트 밸런스 조정이 절대적인 요건이라고 할 수 있습니다.

 

 

10.조리개 우선모드

노출 모드에는 크게 자동 노출, 조리개 우선 모드, 셔터 스피드 우선 모드, 그리고 매뉴얼 모드가 있습니다. 이밖에도 최근에는 야경이나 인물 촬영처럼 특수한 상황에 가장 적합한 노출값을 정해주는 "씬 모드"도 많이 채용되고 있는 추세입니다. 특히 카시오의 제품들에서는 베스트 샷이라는 이름으로 100여 가지 상황에 맞는 모드들이 채용되기도 합니다. 이렇게 다양한 모드들이 제조사 별로 이름을 바꾸어가며 채용되고 있기는 하지만 수동 기능이 지원되는 대부분의 디지탈 카메라에 공통적으로 채용되는 기능은 셔터 스피드 우선 모드와 조리개 우선 모드, 그리고 완전 수동 모드입니다. 이 세 가지 모드는 필름 카메라에서도 오래 전부터 쓰여왔고 그 활용 범위도 무척 넓은 편이라 할 수 있습니다. 오늘은 그 중 조리개 우선 모드에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

1) 조리개 우선 모드란?

 

조리개 우선 모드를 이해하시려면 먼저 카메라의 노출에 대한 개념이 필요합니다. 적절한 노출을 주기 위해서는 셔터가 열리는 시간과 조리개가 열리는 값이 정확하게 맞아야 합니다. 동일한 노출을 주기 위해서는 셔터 스피드를 빠르게 하고 조리개를 많이 개방하거나 반대로 셔터스피드를 느리게 하고 조리개를 조금만 개방해 줄 수 있습니다. 셔터스피드와 조리개 값이 각기 다른 동일한 노출에서는 노출 값이 동일함에도 불구하고 조리개 값이 얼마였었는지에 따라 이미지에는 상당한 변화를 줄 수 있습니다.

*동일 노출표

셔터속도

1/4000

1/2000

1/1000

1/500

1/250

1/125

1/60

1/30

1/15

 

조리개값

f1.4

f2

f2.8

f4

f5.6

f8

f11

f16

f22

 

2) 조리개 우선 모드 활용

일반적으로 조리개 구경이 넓어지면 피사계 심도가 낮아져서 배경에 초점이 맞지 않고 반대로 조리개 구경이 좁아지면 화면 전체에 초점이 맞는 선명한 사진을 얻을 수 있습니다. 특히 조리개 구경을 완전히 넓히고 망원 줌을 사용하는 아웃 포커싱 기법을 이용하면 운치있는 사진을 얻을 수 있으며 조리개 구경을 좁히면 풍경 사진이나 단체사진처럼 화면 전체에 초점을 맞추어야 하는 경우에 유용하게 사용이 가능합니다.

 

 

11.셔터우선모드

보다 멋진 장면의 촬영을 위해 배경을 연출하고 구도를 잡지만, 결과적으로 사진을 결정 짓는 것은 셔터를 누르는 순간입니다.

셔터라는 것이 단순히 촬영을 위해 누르는 것이라고 생각해서는 절대 안됩니다. 어떤 순간에 셔터를 누르냐에 따라 사진의 의미가 달라지고, 특히 움직이는 물체를 촬영할 때는 셔터의 스피드가 이미지의 표현을 크게 좌우하게 됩니다.

 

1) 셔터

카메라의 셔터는 CCD나 필름을 일정시간 동안 빛에 노출시키기 위해서 만들어진 장치입니다. 셔터를 누름으로서 셔터는 조리개와 연동하여 피사체를 적절한 밝기로 필름에 감광 시키거나 CCD에 의해서 영상으로 기록을 하게 되는 것입니다.

움직이는 피사체를 촬영하고 있었다면 셔터스피드를 조절함으로서 색다른 이미지를 얻을 수 있습니다.

빠른 셔터스피드는 고속으로 움직이는 사물을 정지촬영할 때 유리하고 셔터스피드를 느리게 하여 촬영하는 슬로우 셔터 촬영은 동체의 흐름을 촬영할 수 있게 해줍니다.

 

 

2) 셔터랙 / 셔터스피드

셔터스피드와 셔터랙을 혼동하시는 분들이 많이 계시던데요. 이번 기회에 확실히 구분해 두시길 바랍니다.

 

셔터랙은 셔터 버튼을 누르고 나서 실제로 카메라 내부의 셔터가 눌러지기까지의 시간차를 말합니다. 셔터랙이 길면 원하는 순간에 촬영을 하는 것이 불가능하며 심지어는 움직이는 물체를 촬영하게되는 경우 셔터랙이 길면 물체가 지나간 다음에 촬영이 이루어 지기도 합니다. 또 셔터랙이 긴 카메라에서는 셔터 스피드가 빠른 장면에서도 흔들림이 생길 수 있습니다. 셔터 스피드는 사용자가 의도적으로 길거나 짧게 조정할 수 있는 개념인데 반해 셔터랙은 카메라자체에서 처리 속도가 지연되서 생기는 문제점입니다.

 

셔터스피드는 촬영시에 필름에 빛을 비추기 위한 셔터막이 열려 있는 시간을 말하며 일반적으로 필름 카메라보다 디지털 카메라가 셔터스피드가 느린 편입니다.

 

움직이는 피사체를 촬영할 때는 셔터 스피드에 따라 이미지가 다르게 표현이 되는데, 움직임에 알맞은 셔터스피드를 선택하여 촬영을 하게 되면, 움직임이 심한 부분은 흔들리게 촬영이 되고 그다지 움직이지 않은 부분은 정지된 이미지로 촬영이 되어 사진속에서 피사체의 흐름을 볼 수 있습니다.

 

셔터스피드를 조절하여 촬영하는 방법 중에는 고속 셔터로 촬영하는 고속 셔터스피드와 셔터 스피드를 느리게 하여 촬영하는 슬로우 셔터가 있습니다.

 

 

 

4) 고속 셔터스피드

고속 셔터로 빠른 움직임을 정지시키는 촬영법은 사진에 의해서만 가능합니다. 움직이고 있는 동체를 빠른 셔터 스피드로 촬영을 하면 한 순간에 정지한 듯한 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

1/125초 이상의 빠른 셔터스피드로 촬영을 하면 카메라의 노출이 짧아져서 빠르게 움직이는 피사체도 흐려짐 없이 한 순간에 정지된 듯한 이미지를 얻을 수 있는 거죠.

 

주위에서 쉽게 볼 수 있는 예를 들면 보도나 스포츠 현장에서의 촬영이 그러한데, 움직임이 많은 곳에서의 촬영은 고속의 셔터스피드로 골을 넣는 장면이나 감동의 장면을 정지된 듯한 이미지로 얻어내야 하기 때문입니다. DCINSIDE에서 한때 물방울 접사가 큰 인기를 끌었었는데 물방울 접사 역시 고속 셔터 스피드를 이용한 기술입니다.

 

 

5) 슬로우 셔터

보통 촬영을 할 때 흔들릴 위험성이 있는 1/15초 이하를 슬로우 셔터라고 하고 슬로우 셔터 기능을 활용하여 촬영을 하면 색다를 효과를 볼 수 있습니다.

 

슬로우 셔터는 카메라의 노출이 길어져 그만큼 많은 양의 빛이 들어오게 되고, 그 시간동안 움직인 동체의 모습이 흐름으로 표현이 됩니다. 예를 들면 야간에 전조등을 켜고 달리는 자동차를 슬로우 셔터로 촬영을 하면 불빛은 자동차의 움직임에 따라 하나의 선으로 표현이 됩니다. 이런 현상은 셔터가 개방되어 있는 동안 움직인 자동차의 궤적이 그대로 잔상으로 남게 되는 것으로 셔터 우선 모드에서만 만들어 낼 수 있는 독특한 이미지입니다.

 

이런 촬영을 위해서는 우선 카메라를 삼각대에 고정시켜야 카메라의 흔들림이 없이 촬영이 가능합니다. 배경과 움직이는 피사체의 밝기가 비슷할 경우 화상이 흔들리면 형태를 알아볼 수 없게 되기 때문입니다.

 

그리고 장시간 노출을 하여 셔터가 열려 있는 동안 피사체의 움직임을 표현해야 하는 것이므로 조리개를 줄여서 전체적인 배경에 초점이 맞도록 하는 것이 좋습니다.

 

슬로우 셔터의 독특한 효과는 원리적으로는 흔들림과 같은 현상이지만, 일반적인 흔들림과는 달리 이미지의 흐름을 표현하게 되는 것이므로 잘 활용하면 멋진 효과를 볼 수 있습니다.

 

6) 셔터 우선모드

셔터스피드와 조리개는 밀접한 관계에 있습니다. 자동모드에서 촬영을 하면 카메라의 측광계가 노출을 결정해서 그에 맞춰 셔터속도와 조리개가 자동으로 설정이 됩니다. 셔터 우선모드는 적정 노출을 얻기 위한 자동 노출의 한 방식을 말하며 이 모드에서는 촬영자가 셔터스피드를 먼저 설정해놓으면 그에 맞게 카메라가 자동으로 적정노출이 되는 조리개를 선택해 주므로 셔터속도는 변경되지 않고 조리개 값만 변하게 됩니다. 움직이는 물체를 촬영하는 경우 자동 모드를 사용해도 무방하지만 셔터 우선모드를 이용하면 좀 더 독특한 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

디지털 카메라는 기존 필름 카메라에 비해서 셔터스피드가 느리고 셔터랙도 긴 편이지만 최근에 출시되는 디지털 카메라들은 셔터랙이 짧아지고 셔터 우선의 범위도 점점 넓어져 가는 추세입니다. 물론 저가형 카메라에서는 셔터 우선 모드가 지원되지 않는 경우도 많지만 300만 화소급 이상의 카메라에서는 대부분 셔터 우선 모드가 지원되고 있습니다. 수동 모드가 지원되는 카메라를 가지신 분들이라면 자동 모드에서만 촬영할 것이 아니라 연습을 통해 셔터 우선 모드를 배워보는 것이 좋을 것 같습니다. 셔터 우선 모드를 완전히 마스터하게되면 지금까지와는 전혀 다른 이미지의 세계를 경험하실 수 있을 테니까요.

 

 

12. Flicker

화면의 깜빡거림

각 지역의 형광등 주파수에 맞춰 camera sensor의 튜닝 작업이필요하다. (튜닝이 안되어 있으면 pre-view상태에서 백색 배경을 비추면 물결 모양 보임)

▶ 국내,미국 60Hz, 유럽 50Hz. 국가별로 Hz가 다름.