사진과 공간감 III - 이미지 센서 규격(판형)에 따른 공간감의 차이에 대하여 / How do image sensor size differences affect my photos in image.

Notice - 일반적인 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

 

일전에 공간감에 대해서 허섭한 수다를 늘어놓았던 적이 있다. 이번 수다는 그 연장선에서 카메라의 판형(필름 또는 이미지 센서 규격)과 관련하여 사진이나 영상 등 시각적 이미지에서의 공간감에 대해 한 걸음 더 들어가 보려 한다. 허섭함을 가중시키는 결과를 가져올 듯해서 그리 마음 편하지는 않지만, 꼭 다루고 싶었던 주제이기도 했고, 나름의 결론을 얻기 위해서 꽤 고심했던 내용이기도 하다. 

사실, 판형과 관련한 장단점은 이전에도 여러 번 수다 주제로 다루었던 부분이라 다시 반복되는 부분이 적지 않지만, 평소 풀프레임 카메라나 중형이나 대형 카메라만의 공간감 등에 대해 감탄하는 글을 심심찮게 봤고, 판형에 따라 동일한 구도(시야 범위)로 촬영하는데 다른 초점거리의 렌즈를 장착(흔히 환산 화각이라고 불리는)하는 일명 환산 화각으로 인한 초점거리의 차이로 인해 공간감에도 다른 효과가 있을 수도 있지 않을까 하는 기대와, “판형이 깡패다”라는 말도 있으니 판형에 따른 원근감이나 입체감, 공간감에도 차이를 유발하는 미지의 장점이 있을 수도 있다는 막연하게 기대 섞인 바람도 있었다.

 

개인적으로 도달한 허섭하고 부실한 결론부터 기술하고 시작하는 것이 좋겠다. 지금까지 개인적인 경험으로는 원근감, 입체감, 공간감에서 판형에 따른 변화를 거의 체감한 적이 없고, 실제로도 공간감이든 원근감이든 입체감 등등에 별 다른 차이가 발생하지 않는다고 생각한다. (이는 직접 사용하며 비교해보면 알 수 있는 간단한 문제이기도 하다. 그리고 촬상소자의 판형과 연결해서 광학계/렌즈의 초점거리에 따른 배율에 따른 영향으로 차이가 발생할 수 있는데 상이한 초점거리 광학계의 문제를 판형의 문제까지 확대해야 하는지 잘 판단이 서지 않는다) 하지만, 적지 않은 글에서 촬상 소자의 규격/판형에 차이와 그에 따른 특별한 공간감을 이야기하곤 하는데 왜 다르게 체감하는 것일까 궁금했다. 풀 프레임의 공간감이나 중형/대형 포맷의 공간감이 남다르다는 표현을 적지 않게 보았을 것이다. 이는 심도 표현(특히, 얕은 심도)에 있어 큰 판형이 유리하다는 점을 근거로 하는 경우가 대부분인데, 과연 이것이 판형 차이에 따른 공간감의 차이라고 할 수 있을까.

공간감에 대한 정의 또한 모호한 면이 있는데, 이에 대해서도 이전 수다의 링크로 대신하자.

2018/06/18 - [사진과 카메라 이야기/사진 그리고 한 걸음 더] - 사진과 공간감 II / 공간감은 무엇일까?

사진과 공간감 II / 공간감은 무엇일까?

2017/09/06 - [사진과 카메라 이야기/사진 그리고 한 걸음 더] - 사진과 공간감? - 원근감 그리고 '심도와 배경 흐림에 의한 공간 표현'

사진과 공간감? - 원근감 그리고 '심도와 배경 흐림에 의한 공간 표현'

 

 

<출처> 구글링

 

 

 

▶ 판형에 따른 심도와 시야 범위/화각에 대하여

먼저, 심도와 공간감의 상관관계에 대해 생각해 보지 않을 수 없다. 심도(특히 얕은 심도)는 엄밀하게 말하면 공간감에 영향을 주는 요소이지만, 일방적으로 작용하는 요소는 아니다. 즉, 때때로 공간감을 두드러져 보이게 시각화하기도 하지만, 반대로 공간감을 약화시키기도 한다. 공간감을 형성하는 요소는 원근감(소실점, 대기 원근법, 중첩 등), 입체감(피사체의 형상, 질감, 음영), 사물의 공간적 배치/구도 등의 시각적 단서들의 복합적 작용인데, 심도 표현에 따라 앞의 나열한 요소와 부합하는 정의 합이 가능하지만 반대로 원근감이나 입체감의 단서를 소멸/약화시키는 작용도 가능하다. 다시 말해 얕은 심도는 때때로 공간감을 강화할 수도 있고 약화할 수도 있으므로 얕은 심도 표현이 유리하다는 사실이 곧 공간감 표현에 더 적합하다고 말할 수 없다. (얕은 심도로 주 피사체에 초점을 맞추면 주피사체와의 거리에 따라 상대적인 거리감 표현이 가능하지만, 이는 프레임 내의 전체적인 공간감 조화 문제가 발생할 수 있다) 극단적인 얕은 심도는 공간감을 유발하는 단서/정보를 제거하거나 희미하게 하는 경우가 더 많아 보인다.

“상대적으로 큰 판형의 카메라일수록 얕은 심도 표현에 유리하다”는 주장 또한 현재 장착 가능하게 제품화된 상용 렌즈 등 전반적인 사용 환경을 감안한 것에 불과하고 심도 문제는 전적으로 광학계와 관련된 문제이지 판형의 크기와 직접적인 관련은 없다. 심도는 포커싱으로 인한 상이 뚜렷하게 보이는 (광축과 평행하게 형성되는) 정도/범위/영역의 문제인데 판형의 크기로 인해 초점이 맞는(이로 인한 흐림의) 정도/종적 범위가 달라진다고 할 수는 없다. 판형의 크기 차이는 시야 조리개로서 촬영되는 시야-횡적- 범위/영역(FOV-field of view)에 영향을 미친다.

심도(深度)와 ‘피사계심도(Depth of field)’는 일반적으로 혼용되는 경우가 많지만 이를 구분해서 사용하는 것이 좋지 싶다. (엄밀히 따지자면 피사계 심도와 초점심도 또한 구별하여야겠지만, 현재의 수다에서는 구분의 실익이 그리 없어서 생략했다) 이상적인 광학계/렌즈의 초점은 단 하나의 (광축에 수직 교차하는) 면에 정해지고 이로부터 거리가 멀어질수록 흐려진다. 따라서 심도는 그 흐려지는 정도를 의미하며, 피사계 심도는 “사진 렌즈로 어떤 거리의 피사체에 초점을 맞추면 그 앞쪽[近點]과 뒤쪽[遠點]의 일정한 거리 내에 초점이 맞는데 이때 그 범위를 이르는 말”이다. (이때 초점이 맞는 범위를 특정하기 위하여 허용(한계) 착란원 등의 개념을 사용하기도 한다) 이 수다에서 심도는 특별한 언급이 없는 한, (초점이 맞는 범위로서의 피사계 심도가 아니라) 단 하나의 초점면에서 멀어질수록 흐려지는 정도의 의미로 사용하였다. (스스로도 잘 구분하지 못하고 혼동/혼용한 부분이 많으므로 양해를 구한다)

보다 자세한 설명은 이전 수다의 링크로 대신한다.

2017/12/26 - [사진과 카메라 이야기/사진과 카메라에 얽힌 잉여로운 감상] - 카메라의 이미지 센서 규격(크기)과 심도의 관계 / DOF due to differences in camera image sensor specifications

카메라의 이미지 센서 규격(크기)과 심도의 관계 / DOF due to differences in camera image sensor specifications

 

백번 양보해서 판형이 클수록 얕은 심도 표현에 유리하다고 해도, 얕은 심도가 공간감을 구현/표현하는데 항상 유리하다는 결론에는 동의할 수 없다. 심지어 판형이 클수록 얕은 심도 표현에 유리한 것도 아니다. 심도는 광학계/렌즈와 관련한 문제이지 판형의 크기의 영향을 받지 않는다.

기존 SLR 방식(미러 공간 확보를 위해 긴 플랜지 백이 필요하다)의 렌즈 광학 디자인에서는 상대적으로 광각/초광각 렌즈의 설계(역 초점/Retrofocuse Type 설계 방식)의 선택이 한정되었고, 수차 억제와 왜곡 문제 등으로 밝은 렌즈를 만드는 것에 어려움이 많았다. 하지만, 최근 디지털 미러리스 카메라에서는 미러 공간이 불필요하므로 플랜지 백 거리가 비약적으로 줄고, 촬상면에 근접하는 광학 설계가 가능하여 광각 설계에서의 가장 큰 걸림돌이 사라졌고 컴퓨터를 활용한 다양한 광학 설계가 다양한 렌즈 제조기술의 발달로 더 빠른 조리개 값의 광각렌즈 등장으로 ‘큰 판형의 카메라가 얕은 심도 표현에 유리하다’라는 주장의 근거도 대부분 사라졌다고 생각한다. 더구나 상대적으로 작은 판형의 카메라에는 광학계의 물리적 크기도 상대적으로 작게 제작 가능하므로 제조상의 편의와 비용 등의 측면에서도 장점이 있지 싶다.

판형에 따른 심도 변화는 아래에서 보다 자세히 다루어 보자.

 

▶ -감(感)

공간감이나 입체감, 원근감 등을 이야기할 때 모든 것을 광학적 또는 기술적 문제로 설명하기 어려운 점들이 꽤 있다. 바로 감(感)-느낌이나 감각이라는 추상적인 동시에 저마다 개별적으로 인식/수용할 여지가 다분해서 이를 풀어가기 어렵고, 내외부의 자극에 의해 생기는 의식의 체험이랄 수 있는 감각을 적절하게 설명하기 곤란하다.

이는 사람이 감각 기관과 우리 뇌에서의 감각 인식의 프로세스와 관련되고, 시감각에 의한 인식 또한 2차원 단서로 3차원의 시각 정보로 인식하는 사진/영상의 본질이 여기에 있다고 생각한다. 즉, 2차원의 사진에서 3차원의 현실 공간으로 인식하기 위한 무수한 단서들이 있고, 이런 단서들로 사물의 구체적 형태 그리고 각 사물의 배치에 따른 원근감, 입체감, 공간감이라는 확장/심화된 정보로 인식한다. 이러한 의식화의 과정을 논리적/순차적으로 설명하기에는 너무 벅차고, 결국 수다쟁이의 아는 바와 지적 능력의 한계로 감(感)이라는 모호하고 두루뭉술한 감각적으로 인식되는 의식의 하나로 밖에 설명할 수 없다. (즉, 촬영된 이미지는 평면의 2차원으로 인화/프린트되지만, 그 사진 또는 인쇄물 속에 포함된 수많은 시각적 단서들은 원근감, 입체감, 공간감으로 3차원 시각적 감각으로 의식화된다) 그리고 이런 감각적인 인식/의식은 주관적 경험에 의한 영향을 받을 수밖에 없고, 이를 받아들이는 사람의 시각 능력이나 취향, 경험 등의 영향에서 자유로울 수 없다. 따라서 감각 인식과 의식 과정의 수많은 변수에 따라 각양각색의 다양하게 받아들인다고 생각한다. 경험상 또는 보편적 사람의 감각이나 느낌 즉, 감(感)이라는 추상적이고 감각적인 개념으로 추정하여 다룰 수밖에 없으므로 수학이나 실험 등으로 증명 가능한 물리적인 법칙 등에서와 같이 절대성이 있다고 말하기 또한 곤란하다.

 

▶ 판형과 공간감

다시 처음의 주제로 돌아와서 촬상 소자 즉, 필름이나 이미지 센서의 규격 차이에 따라 공간감의 차이가 발생할까? 이에 대한 해답은 (절대적이라고 말할 수는 없지만) 몇 가지 전제가 필요하며, 서두에서 밝혔듯이 차이가 거의 없다고 생각한다.

- 시야 범위(FOV)와 공간감

전제라고 제한을 둔 것은 흔히 화각(AOV- angle of view)이라고 말하는 시야 범위(FOV-field of view)의 문제다. 시야 범위는 구도를 결정하는데 중요한 요소이므로 공간감에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 촬상소자의 크기는 카메라에서 시야 조리개의 역할을 하게 되는데, 각각의 다른 판형 카메라에 동일한 초점거리의 렌즈를 장착하면 판형의 크기에 따라 시야 범위는 달라진다.(렌즈의 이미지 서클의 크기의 제약 등은 별론으로 하고) 따라서 동일한 초점거리 렌즈를 장착하였다면 판형 크기에 따라 작은 판형은 큰 판형의 이미지 일부(크롭)만을 촬영하게 된다. 따라서 동일한 시야 범위를 촬영하기 위해서는 흔히 환산 화각이라 부르는 판형 별 장착하는 렌즈의 초점거리가 조정되어야 한다.

판형에 따른 환산 화각을 감안하여 각기 다른 판형의 카메라에 장착하고 동일한 구도의 사물을 촬영하였을 때는 동일한 시야 범위가 촬영된다. 이와 같이 동일한 시야 범위가 전제로 확보되어야 공간감에 대한 비교가 가능하지 않을까.

동일한 초점거리 렌즈를 장착하였을 경우, 중형 645 규격은 35mm 풀 프레임보다 약 1.5배 더 넓은 시야 범위로 촬영되므로 환산 화각으로는 35mm 풀프레임 규격 카메라에 표준렌즈와 같은 초점거리 50mm 렌즈와 645 규격 카메라에서는 초점거리 75mm 렌즈를 장착하면 대략 동일한 시야 범위/화각으로 촬영된다. 6x7 규격은 35mm 풀프레임에 비해 동일한 초점거리 렌즈를 장착하면 약 2배 넓은 시야 범위로 촬영된다. (초점거리에 따른 배율 변화와 판형 크기의 비율에 의한 결과라고 생각한다) 

앞에서 풀프레임과 중형 판형을 주로 비교하였지만, 중형과 대형 포맷, 그리고 마이크로 포서드와 APS-C 그리고 35mm 풀프레임, 영상에서의 8mm와 16mm, 슈퍼 35mm와 35mm 풀프레임, 아이맥스 필름 포맷이든 판형의 크기 차이에 대해서 모두 동일한 결론에 도달하지 싶다.

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앞에서 간략하게 다루었던 판형과 심도의 관계에 대해 한 걸음 더 들어가 보자.

 

- 판형에 따른 심도 변화와 공간감

 

다른 판형의 카메라에 환산 화각을 적용하여 동일한 시야 범위로 촬영하여 비교할 때 주의할 점 중 하나는 장착하는 렌즈의 초점거리와 조리개 값 설정의 차이로 인해 발생하는 심도가 서도 다름을 유념할 필요가 있다. 

 

이런 차이가 발생하는 이유는 f-stop이 심도의 정도를 표시하는 단위가 아니라 노출의 정도를 조정하기 위한 개념이기 때문이다. 즉 초점거리가 길어지면 촬상면에 동일한 광량으로 노광 하기 위해서는 조리개 개구가 더 커져야 한다. 촬상면에 도달하는 빛의 양은 거리의 제곱에 반비례하는 역자승(역 제곱)의 법칙에 따른 결과라고 생각된다. (노출이 1 스톱 증가할 때마다 들어오는 빛의 양은 2의 제곱 비율로 증가한다) 그리고 이와 같이 동일한 광량으로 노광 하기 위하여 환산 화각에 의해 초점거리가 늘어나는 경우 렌즈의 조리개 개구의 광학적 직경 또한 그에 비례해서 커져야 한다. 하지만, 광학계의 심도는 조리개 개구의 크기만 직접적으로 관련된다. 결과적으로 환산 화각에 의해 더 긴 초점거리를 장착하게 되는 더 큰 판형의 카메라에서 동일한 F값으로 촬영하면 실제 조리개 개구의 직경은 더 커지게 되고 상대적으로 더 얕은 심도로 촬영되는 결과가 나온다. 따라서 동일한 심도로 표현하기 위해서는 바로 앞에서 설명한 환산 화각에 따라 동일한 시야 범위로 촬영되도록 초점거리(배율) 변화에 따른 보정값을 적용하여야 하지 않을까.(루트 2배 증가 시에 1 f-stop, 2배 증가 시에 2 f-stop) 

 

 

앞의 내용을 간략히 다시 정리하면, "환산 화각으로 시야 범위를 일치시키고, 동일한 심도로 촬영되도록 심도 보정의 조리개값까지 적용한 후, 촬영된 이미지에서 판형에 따른 공간감의 차이는 발생하지 않는다" 즉, 마이크로포서드(MFT) 25mm f/1.0과 APS-C (35mm f/1.4) FF(50mm f/2.0) 6X7 포맷 (100mm f/4)로 각각 촬영된 결과물의 구도나 공간감은 거의 동일하다. (거의 동일하다고 표현은 판형의 차이로 동일한 시야범위를 유지하기 위해서 다른 초점거리 렌즈를 장착하여야 하고 상이한 초점거리에 의한 왜곡 수차 등으로 인한 변화 등을 감안한 까닭이다.)

 

2019/09/01 - [사진과 카메라 이야기/디지털 카메라와 수동 올드렌즈의 이종 장착] - <올드렌즈와 디지털카메라의 이종결합 28> 중형 포맷 렌즈를 소형 판형 디지털 미러리스 이종 장착/교배?에 대하여 / Using medium format lenses on small format digital mirrorless camera

<올드렌즈와 디지털카메라의 이종결합 28> 중형 포맷 렌즈를 소형 판형 디지털 미러리스 이종 장착/교배?에 대하여 / Using medium format lenses on small format digital mirrorless

 

스마트 폰의 카메라 모듈의 작은 이미지 센서로 촬영되었거나, 중/대형 포맷의 대형 촬상소자로 촬영되었든 상관없이, 심도 표현의 차이를 제거/분리하고 시야 범위만 일치시키면 공간감이나 입체감 원근감을 인식하는 것에는 차이가 없다고 생각한다. (이를 달리 표현하면 카메라와 공간 상의 물건 배치에 따른 각각의 비比-비율-로 설명할 수도 있겠다) 판형에 따른 시야 범위나 공간감의 차이가 없다고 해서 판형의 차이에 다른 장점과 단점이 없는 것은 아니므로, 이에 대해서는 추후 다른 수다에서 다루어 보자.

 

2022.04.19 - [Stories about photography and cameras/Personal delusions about photography] - 스냅 사진과 핸드핼드 샷 그리고 판형의 영향에 대하여 / Snapshots & handheld shots And about the film format

스냅 사진과 핸드핼드 샷 그리고 판형의 영향에 대하여 / Snapshots & handheld shots And about the film format