Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
ND 필터에 대한 수다를 다루고 나니 이어서 편광 필터도 다루는 것이 좋겠다 싶다. 사실, 편광 필터를 먼저 다루고 ND 필터를 시작하는 것이 더 순서가 알맞다 생각되지만, 이미 엎지른 물인 듯하다. ND 필터와 조금 중복되는 감이 없지 않고 연달아 다루다 보니 앞에서 언급한 것을 되풀이하는 듯한 부분도 있고, ND 필터에서 설명한 부분을 착각해서 빠진 내용이 있을 수도 있겠다. 바로 전의 ND 필터에 관한 수다와 함께 보는 것이 소소하게 도움이 되지 싶다.
ND(중성 농도/중립 밀도의 감광) 필터에 대하여 / About ND(Neutral-Density) filter
Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 필름 카메라에서 꽤 자주 쓰이고 효용이 컸던 광학식 필터는 디..
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▶ 편광 필터 (Polarizing filter) - 특정 방향으로 진동하는 빛만을 선별적으로 통과하는 필터
빛은 전기장과 자기장이 수직으로 진동하며 진행하는 횡파이다. 자연상의 대부분의 빛은 사방으로 진동하는 무편광 빛이며, 편광 필터는 일정 방향으로 진동하는 빛만을 투과시키는 필터다. 따라서 편광 필터를 통해 무편광 빛을 편광 빛으로 만들 수 있다.
카메라에 편광 필터를 장착하고 회전시키며 LCD 모니터 화면을 촬영하면 특정 각도에서 검은 화면으로 촬영된다. LCD 모니터 내부 구조에는 수직으로 교차하는 성질의 편광 필터가 액정 디스플레이 전 후에 위치하고 있고, 백라이트의 빛을 액정 내부의 반사 등등 과정을 통해 선별적으로 빛을 통과시키는 구조이다.(아래 이미지 참조) 결과적으로 모니터에서 나오는 빛은 편광된 빛이기 때문에 편광 필터 조작에 따라 완전히 차단되는 경우 '검은색 화면'으로 촬영된다. 일반적인 LCD 디스플레이 장치에서 나오는 빛은 화면의 수직을 기준으로 약 45도 정도의 편광이며 편광 필터 회전을 통해 이 편광이 모두 차단되었을 때 검은 화면으로 보인다.
편광 필터는 꽤 다양한 부분에 활용되는데 대표적인 예가 LCD 등의 디스플레이 장치이고, 이 외에도 편광판을 활용하여 좌우의 영상을 분리하여 영사하여 입체 영상을 만들기도 한다. 실생활에 자주 활용되는 편광 필터 효과는 운전자용 선글라스, 설원용 고글, 자동차용 블랙박스 기록 장치 등이 있고, 원리는 바닥에서 반사된 편광을 막기 위해서 수직 편광만 통과하여 눈부심을 방지, 선명한 영상 기록 등에 활용된다. 또는 3D 입체 관람용 안경은 한쪽은 수직 편광자를 다른 한쪽은 수평 편광자를 이용해서 각기 다른 상을 보는 것이 가능한 원리를 이용해 3D 입체 화면을 구현한다. ( 3D 입체 영상을 재생하기 위해서는 좌우의 영상을 분리하여 보여주어야 한다. 편광 필터를 사용하여 좌우의 영상을 분리할 수 있다. 한쪽 눈에는 수직 편광된 영상을, 다른 쪽 눈에는 수평 편광된 영상을 보여주면, 두 눈이 서로 다른 영상을 보게 되어 입체적으로 보인다)
▶ 사진/영상 촬영용 편광필터에 대하여
자연 상태의 빛은 진행 방향에 수직으로 진동하는 파동이며, (진행 방향 수직의) 모든 방향으로 진동한다. 이를 다르게 표현하면, 무편광된 빛(unpolarized light)이라 한다. 하지만, 무편광된 빛이 물체의 표면에 입사하여 반사할 때 입사각에 따라 반사광이 완전 편광이나 일부 편광이 된다. 예를 들어 태양에서 오는 원래의 빛은 거의 무편광이지만, 지구 대기 중 산란, 구름 반사, 수면과 지면 또는 유리창 등에 반사되어 일부 편광이 된다. 이때 태양 빛 + 반사로 인해 편광된 빛이 더해져서 반짝이거나 눈 부심을 유발한다.(편광이기 때문에 반짝이거나 눈이 부신 것이 아니며, 빛이 더해져 강해진 것이 원인이다) 이런 조건에서 편광 필터를 사용하면, '편광 필터'를 통과시켜 특정 방향으로 진동하는 빛(편광)만을 차단하거나 흡수할 수 있다. (반사로 인해 편광된 빛(반사광)만을 선택적으로 막거나 흡수하는 것이 가능하고 무편광된 빛은 편광 필터를 통과하여 '편광'이 된다) 편광 필터를 통과하는 과정에서 빛의 일부가 막히거나 흡수되며 빛의 세기는 일정 감소한다.
사진에서 편광 필터는 주로 수면(水面)이나 유리, 하늘에 산란하는 빛 등 반사/산란광을 제거하는 용도로 쓰이며, 반사/산란광을 제거하여 사물의 본래의 색(정확하게는 사물 표면에 1차적으로 반사되는 색)을 선명하게 표현하기 위해 사용한다. 즉, 이미 편광이 된 빛(반사광 등)을 차단해서 얻어지는 시각적 효과를 주로 활용한다. 일반적인 편광 필터는 전면부를 회전해서 라이브 뷰나 SLR 광학식 뷰파인더를 통해 시각적으로 확인하며 반사/산란광을 선택적/ 정도를 조절하며 제거/차단하는 것이 효과적이다. 하지만, 방사형 반사광은 산란하는 모든 방향의 파동을 가지고 있어서 완전히 제거되진 않는다. 즉, 거울이나 금속 표면에 반사된 빛은 편광 필터를 사용하여도 완전히 차단할 수 없다.
"편광 제거 효과"가 언제나 긍정적인 표현이 되거나, 모든 상황에서 편광 제거만으로 드라마틱한 변화가 있는 것은 아니므로 반사광 제거는 촬영자의 주관적 선택에 따라 결정하는 것이 좋다. 스튜디오 등에서 인공조명을 사용해서 촬영하는 경우와 같이 광원의 조사 각도나 광량, 차폐를 임의로 조절할 수 있는 촬영 조건에서 반사광을 제거는 (편광 필터의 효과보다는) 조명장치 이동이나 고보/그리드 등을 사용 또는 반사면에 반사를 억제하는 물리적 처리가 더 효과적일 경우도 많다. 따라서, 편광 필터는 (인위적으로 광원의 강도나 방향을 조절할 수 없는 조건) 자연광이나 실외 촬영에서 효과적이다.
초기의 사진용 편광 필터의 원리와 제조 방식은 편광을 발생 시키는 소자 '헤라파타이트' 입자를 전기 유도하여 한 방향으로 정렬한 후 광학 유리에 고착하여 만든다고 일반적으로 알려져 있다. 하지만 최근에는 LCD 등의 디스플레이 장치 등에도 편광 필름이 광범위하게 활용되고 있어서 편광 필름 자체의 종류나 제조 기술 또한 다양해졌고, 대표적으로 트리아세틸세룰로오스(TAC)’ ‘폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)’ 등이 사용된다. 트리아세틸셀룰로오스의 경우 카메라 등의 광학 장치에도 활용된다고 알려졌다. 초기의 편광 필터는 장기간 열이나 자외선에 노출되면 성능이 저하되는 문제가 있었다고 한다. 하지만, 최근의 다양한 편광 필름 기술과 신소재 개발로 이런 문제도 상당 부분 해결된 것으로 보인다.
약 20여년 전의 사진용 편광 필터는 일반적으로 3~5년 정도의 수명이 있다고 알려져 있으나 개인적인 사용 경험으로는 정해진 수명이나 내구연한을 확인하기 어려웠다. 필름 카메라에 사용하던 십 수년 된 CPL 필터가 아직도 제대로 작동하고 있기도 해서, 모든 편광 필터에 내구연한이 있다고 단정해 말하기 어렵다. 장시간 자외선이나 고열에 노출될 경우 수명이 짧아진다고 하는데, 사실 자외선이나 고열에 노출되면 고무나 플라스틱처럼 물성이 안정적인 경우도 변형과 물성의 변화가 발생하므로 이를 편광 필터에만 적용시켜 '내구연한'이 짧다라고 말하는 것은 가혹한 평가라고 생각한다.
종류에는 PL 필터와 CPL(circular Polarizing filter) 필터가 있는데, (이 또한 ND 필터에서 잠시 언급했던) PL 필터가 선형 편광 방식으로 인해 (TTL 방식의 카메라 위상차 검출 AF) 위상차 검출을 막아 초점이 맞지 않는 문제를 개선한 편광 필터가 C-PL 필터이다. 편광 필터의 촬영 결과물에서 시각적 효과에서 PL과 CPL은 차이는 없고 CPL 필터는 아래에서 설명하는 원리와 같이 위상 지연을 위해 두장의 유리로 구성되므로 오히려 화질 측면에서 PL이 더 나은 선택이다. 다양한 카메라에서 자동 포커스/AF 촬영이 빈번한 사용자는 CPL 필터를 사용하고 그 외 경우라면 더 가볍고 저렴하며 성능에서도 부족함이 없는 PL필터가 효과적이라 생각한다.
DSLR 방식(별도의 AF 검출 모듈을 사용하는)이 아닌 콘트라스트 검출 AF 방식만을 사용(주로 영상 촬영용 캠코더)하거나 이미지 센서 상면에서 위상차 검출이 이루어지는 (또는 위상차 검출과 콘트라스트 검출 모두를 사용하는 하이브리드 AF 방식) 디지털 미러리스 카메라에서 PL 필터와 함께 사용해도 AF 검출에 별다른 영향을 미치지 않으므로 굳이 CPL 필터만을 고집할 이유는 없겠다.
<CPL-circularly polarized light- filter 필터 작동 원리>
CPL 필터의 원리에 대해 간단히 설명하면, 편광의 종류에는 선형, 원형, 타원형 편광이 있고, 원형 편광은 서로 수직하여 진동하는 두 전기장이 파이/2 위상차를 가지고 진행하는 것을 의미하며, CPL 필터는 선형 편광에 위상 지연(1/4입상차판-quarter-wave plate)을 통해 원형 편광으로 만든다. (사견으로 원형 편광은 '회전하는 편광'이라고 칭하는 것이 이해하기 쉬운 것 같다) PL 필터에서 AF 검출에 문제가 발생하는 원인은 SLR & DSLR 카메라에 AF 검출을 위한 모듈의 광학계에는 편광성의 하프미러가 내장되어 있고, 따라서 렌즈 전면에 장착한 편광 필터와 AF 모듈의 편광성 하프미러의 간섭으로 인해 선형 편광이 차단되어 위상차 검출 센서까지 빛이 도달하지 못하기 때문이고, 원형 편광에서는 이런 문제가 발생하지 않는다.
▶ 편광 필터(PL, C-PL filter)의 효용
편광 필터는 풍경 등의 촬영에서 편광된 일부 반사광을 제거하여 푸른 하늘과 구름의 대비를 강조하는 등의 표현에 유용한 도구다. 때때로 수면과 유리창의 반사광을 제거하거나 일광이 강하게 내려쬐는 나무와 꽃 촬영에서 반사광을 제거하여 나뭇잎과 꽃잎 색을 더 강조하거나 정물이나 소품 촬영에 반사광의 조절에도 효과적이다. 하지만, 이 또한 과유불급의 경우가 있고, 반사광을 완전히 제거하면 인위/인조의 느낌이 들 때가 있으며, 빛의 반사가 만들어 내는 자연스러운 질감과 조사각에 따른 입체감을 방해하기도 한다. 특히, 인물 촬영에서 극단적 반사광을 제거는 자연스러운 피부 톤 표현에 방해가 되는 것에 주의가 필요하다.
인물 사진의 피부톤은 사람의 시각에 매우 민감하게 인식되고, 개인적인 사용 습관으로 특별한 사유가 있지 않은 한 인물이 주가 되는 사진에 편광 필터는 거의 사용하지 않는 편이다. 그 외, 풍경 사진에 그리 익숙하지 않고 반사광이 강하게 발생하는 일광 시간 때에 촬영을 즐기지 않아서 특별한 노하우라 할 만한 것은 없다. 필터 주머니에 종종 챙겨가지만 실제 사용 빈도는 많지 않았다. 주로 편광 필터를 사용할만한 야외 풍경 촬영에서 ND 필터 또한 사용하는 때와 겹치고 선택적으로 특정 반사광을 제거할 필요가 있을 때는 '가변 ND 필터'를 이용하면 편광 필터와 유사한 효과를 얻을 수도 있어서 따로 사용하지 않을 때도 많았다. 편광 필터와 렌즈 전면에 사용하는 회전형 가변 ND 필터는 서로 간섭이 심하게 발생해서 같이 사용하기 어렵다. 회전형 가변 ND 필터와 편광 필터는 두장의 편광 필터를 교차하는 정도로 감광을 조절하므로, 편광 필터와 함께 겹쳐서 사용하면 편광 필터 3장이 중첩 작동하는 것과 유사하기 때문이다. 상대적으로 편광 필터보다는 ND 필터를 선택하는 경우가 많았다.
편광 필터는 전면을 회전하여 원하는 효과를 시각적으로 확인하며 사용하지만, 가변 ND 필터로 비슷한 효과를 얻기 위해서는 필터 전체를 회전(고정 나사선을 풀거나 조이는 방식) 조절하여야 해서 조금 불편하다. 그리고 세부적인 디테일 표현에서는 가변 ND 필터는 그리 좋지 않아서 (2장의 편광 필터로 구성된 가변 ND 필터의 구성상, 한 장의 편광 필터보다 광손실 및 화질 저하는 당연하지 싶다) 전용의 편광 필터를 사용하는 것이 이미지 결과물의 높은 해상도와 선예도를 얻는데 유리하다. 렌즈 전면의 필터를 필요시마다 장 탈착 하는 것은 여간 번거로운 일이 아니다. (편광 필터의 효과는 시각적으로 꽤 뚜렷하고 UV 필터나 일부 효과가 강렬하지 않은 필터 -skylight 필터나 감색성 필터-와 달리 다른 필터와 중첩해서 사용하는 것은 그리 권할만하지 않다.)
사진 촬영 단계에서의 고려와 세심한 조절 단계로서 (편광/ND 필터를 제외한) 기능성 필터 사용이 점차 줄어들고 관심 밖이 되는 것은 디지털 이미지의 강력한 후반 작업 탓이 아닐까? 캡처원이나 라이트 룸 등을 이용한 간편하고 직관적인 후반 작업뿐만 아니라, 포토샵 등에서 세밀한 후보정을 통해 필터 사용 효과를 거의 동일 또는 더 다양하게 시각화할 수 있어서 촬영 단계에서는 특정한 효과를 적용하는 것보다는 원활한 후반 보정 작업을 위해 충실하고 세밀하며 풍부한 원 소스 데이터를 얻는 방법에 집중/변화하고 있는 것이라 생각한다. 이 또한 디지털 이미지 작업 흐름의 특징이라 생각하니 그리 나쁠 것은 없다. 사실, 장착하는 렌즈의 구경(필터 규격) 별로 일정한 효과의 필터를 준비하고 상황에 따라 이를 장/탈착 하며 촬영하는 것은 생각보다 고되고 비효율적이며 필터를 구매하고 챙기는 소모 값? 또한 만만찮은 과정임을 부정하기 어렵다. 필름 감성에 대한 추억 보정의 콩깍지?를 제거하면 현재의 손쉽고 간편하며 실패 가능성이 적고 사소한 흠결은 후보정에서 보완할 수 있는 디지털화된 사진 작업 방식의 편리함을 인정하지 않을 수 없다. 간혹 향수에 젖어 필름 카메라를 들고 나서지만, 어렵고 불편하고 고되고 사소한 실수나 착각으로 결과물을 망칠 우려가 큰 필름의 시대가 계속되었다면 결코 가벼운 취미로 사진을 쉽게 즐기지 못했을 것이다.
편광 필터는 풍경 사진 등에서 푸른 하늘이나 식물의 초록빛을 선명하게 표현하는데 꽤 유용하고, 디지털 이미지와 달리 후반 작업에서 보정할 수 없는 '필름'을 사용하는 촬영에서 효과적이다. 단, 필름의 특성이나 감색성의 차이 등으로 특정 필름에 따라 편광 효과와 필름 고유의 조색 특성에 따른 시각적인 차이가 과도하게 강조되는 경우가 있다. (후지 벨비아 필름에서 편광 필터를 사용할 경우 때때로 하늘색이 너무 짙게 표현되어 어두워지는 경향 등등...)
