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 디지털 이미지 센서의 시대에 와서 많은 변화를 겪고 있다. 사실, 디지털 이미지 프로세싱의 카메라 즉, 디지털 이미지 센서(CMOS, 또는 CCD)를 사용하는 방식에서 전통적인 광학식 필터 일부의 효용은 극히 제한적이고 다른 대체 방법이 있는 경우가 많다. (촬영 시의 대부분의 사소한 흠결은 디지털 후반 보정 작업에서 손쉽게 바로 잡을 수 있다) 렌즈 전면의 오염 방지 또는 보호용으로 전락한 UV 필터, 그리고 장노출 또는 영상 촬영의 적정 프레임 레이트 조절을 위한 ND 필터, 풍경 사진에서 밝은 하늘과 상대적으로 어두운 지상의 피사체의 적절한 명도로 조절하기 위한 그라데이션 필터 (gradiated filter), 편광 필터(PL. C-PL) 필터 등을 제외하곤 잘 쓰이지도 팔리지도 않는 듯하다. 이들 필터 또한 디지털 후반 (보정) 작업/처리 등을 통해 어느 정도 보완 가능해서 필수적인 필터라고 이야기하기도 마땅찮다.
사실, 필터 하나하나의 원리, 특징, 사용 방법 등을 다루고 싶었으나, 게을러서 엄두가 나지 않았으며, 강력한 디지털 후보정 기능 탓에 필요성도 많이 줄어서 너무 거창하게 따로 다룰 이유가 없기도 했다. 조금 부지런을 떨어 수다를 이어가 보자.
▶ ND 필터 - 중성 농도/중립 밀도의 빛을 고르게 감광(흡수 또는 차단)해서 광량을 조절하는 필터
ND 필터는 광량 조절을 통해 꽤 다양한 표현이 가능해서 꽤 효용이 있고, 반드시 사용할 수밖에 없는 경우도 많다. (영상 녹화 시의 프레임 레이트 설정을 위한 부분은 따로 강조하지 않아도 될 지경이다) 카메라는 조리개 조절과 셔터 스피드 선택을 통해 광량을 조절하는 방식이 기본적인데, 조리개 조절은 심도의 변화를 수반할 수밖에 없다. 사진가가 표현하고자 하는 바의 특정 심도에 고정할 경우, 광량을 효과적으로 제어하는 방법은 온전히 셔터 스피드에 의존할 수밖에 없는데, (필름 감도의 선택도 있지만, 저감도 선택을 통한 광량을 줄이는 데는 제한이 있으므로) ND 필터를 사용함으로써 조리개 값과 셔터 스피드의 설정 자유도를 좀 더 확보할 수 있다. 이런 자유도를 바탕으로 광량이 풍부한 곳에서 얕은 심도의 큰 조리개 개구를 사용하거나, 움직이는 피사체의 모션 블러의 정도를 조절한다.
종류도 다양해서 반사형 ND 필터와 흡수형 ND 필터가 있지만, 사진 촬영용 ND 필터는 주로 흡수형이 사용되며, 중립 밀도에 따라 다양한 ND 필터가 존재하고 (ND 필터의 밀도와 이에 따른 감광 차이, 그리고 표시 방법은 이전 수다에서 다룬 바 있으므로 아래 글 가변 ND 필터의 장단점에 있는 링크로 대신하자) 중첩하여 광학 밀도(Optical density)를 조절할 수 있다. 외형도 다양해서 사각형 필터와 원형의 일반적 필터 형태 필터가 있으며 재질에 따라, 광학 글라스(광학 유리) 또는 합성수지(주로 레진-Resin-으로 만든 제품 등이 있다. 사각형의 필터에는 주로 Corkin 제조사의 corkin filter system(A, P 시리즈 등)이 일반적으로 통용된다.
광학 유리 글라스 (B270이나 BK7 등등)로 만들어진 필터는 레진 소재보다 상대적으로 가격이 더 비싸고 전체면적에서 균질한 감광의 장점이 있고, 광학 품질면에서 앞선다. (감광 소자의 밀도와 유리의 두께 조정을 통해 전체 감광의 정도가 결정되므로 대체로 두꺼운 광학유리 제품이 균질한 감광 성능에 유리하고 따라서 제품의 두께와 광학 유리의 종류, 제조사 등등에 따라 가격 차이가 발생한다) 합성수지(레진) 재질의 제품은 저렴하고 가벼우며 다양한 형태로 가공이 용이한 장점이 있지만, 상대적인 품질(이미지 전체의 균질한 광량 조절)의 면에서 광학 유리 제품에 비해 그리 좋지 않고 먼지 등이 오염 물질이 잘 드러 붙는 단점과 깨끗하게 제거하기 불편하다. 필터 구매 시에 필터의 재질 (Material)을 확인하고 'Optical glass' 제품을 권장한다. (Frame material 따위에 현혹되지 말자. 알맹이의 재질이 중요하다. Resin, 아크릴로 표시되거나 또는 재질을 표기하지 않은 ND 필터의 구매는 용도와 화질, 구매 가격 등을 감안해서 한번 더 신중하게 고민하자)
아래 가변 ND 필터의 장단점에서 다시 언급되겠지만, 밀도가 고정된 중성 밀도의 ND 필터와 가변 ND 필터의 원리에서 차이가 있다. 가변 ND 필터는 광학 유리 속의 편광 차단의 정도를 조절하는 방식으로 인해 고정 밀도의 ND 필터와 비교하면, 일정 화질 저하와 균질한 감광에서 아쉬움이 있다. 따라서 고정 ND 필터의 균질한 감광 능력이 일반적인 상황에서 우수하고 화질 유지 측면에서도 낫다. 그리고 고정 ND 필터 또한 감광(빛을 흡수하는)하는 감광 소자의 밀도 즉, 얼마나 균질하게 분포하느냐에 따라 품질 차이가 발생하고, 대체로 두께가 두꺼운 광학 유리 ND filter 제품이 더 균질한 감광 성능서 우위를 보인다. (하지만, 두꺼운 광학 유리 ND 필터는 상대적으로 무겁고 가격이 비싸고 실수로 떨구면...)
고정된 광학 밀도의 ND 필터는 중첩하여 사용해도 화질의 저하가 크지 않지만, 가변 ND 필터를 두개 이상 중첩하여 사용하면 다수의 편광 필터를 겹쳐서 사용하는 효과로 인해 정상적인 감광(減光) 효과를 기대할 수 없다. 만약 가변 필터에 더 높은 밀도로 사용하고 싶어 중첩하여야만 한다면 고정된 광학 밀도의 ND 필터와 가변 ND 필터의 조합하는 방식이 더 낫다. (편광 필터의 작동 원리에 대해서는 아래 링크를 참고)
편광 필터 / PL & C-PL(Polarizing & Circular-Polarizing) filter
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..
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그리고 덧붙여서 광각(특히 초광각)에서 ND 필터를 사용해야 한다면 고정 밀도의 ND 필터를 사용하자. 아래에서 다시 언급하겠지만, 두 장의 편광 필터로 구성되는 가변 ND 필터는 편광 필름 자체의 작동 원리로 인해 (광각일수록) 촬영 구도 전반의 균질/균일한 빛의 감광에 분명한 단점이 있다. 이는 가변 ND 필터의 감광 방식에 기인하므로 (비싸고 품질 좋은 가변 ND 필터라 하여도) 일부 한계를 가질 수밖에 없다.
▶ 가변 ND 필터(Variable Neutral Density filter)의 원리와 장점과 단점에 대하여
고정된 광학 밀도(Optical density)를 가지는 ND 필터의 경우 중첩 사용해서 밀도를 선택적으로 조절할 수 있다. 하지만, 중첩 사용은 몹시 번거롭고 각각의 밀도별로 다양한 필터를 구비하고 있어야 하는 단점도 꽤 크다. 이런 경우, 광학 밀도 가변 조정을 간편하게 하기 위해서 '가변 ND 필터'가 꽤 유용하다.
이 가변 ND 필터의 작동 원리가 꽤 재미있어서 언급하지 않을 수 없다. 두 개의 편광 필터로 구성되어 하나 이상의 필터를 회전해서 두 장의 편광 필터가 교차하는 정도 조절로 빛의 차단 정도를 조절한다. 즉, 두 개의 편광성 필터가 수직과 수평으로 위치할 때 빛 차단의 정도가 가장 높고 나란히 평행으로 위치할 때에 낮아지는 원리라고 생각한다. 따라서 두 유리의 교차각 조절을 위하여 원형 회전 방식의 가변 ND 필터가 일반적이고, 사각의 편광성 필터 두장을 나란히 또는 교차하는 정도를 조절하여 ND 가변 효과를 얻는 유형이다. (매트 박스에 따라 편광 필터 조작이 가능하도록 복수의 필터를 넣을 수 있는 구조와 필터 어댑터 중 90도 내외로 회전하여 편광을 선택적으로 조절할 수 있는 구조를 활용할 수 있겠다)
두장의 편광성 필터로 구성되는 가변 ND 필터이므로 가변 ND 필터만으로 편광 필터와 유사한 효과를 얻을 수도 있다. 즉, 반사광을 제거하여 사물의 색을 보다 뚜렷하게 보이게 하거나 수면이나 유리 면의 반사로 인해 보이는 상을 제거할 수 있다. 따라서 종종 편광 필터 대용으로 하늘색을 선명하게 촬영하거나 반사광을 제거하는 용도로 사용할 수 있는 점은 가변 ND 필터의 유용함이지 싶다.
위의 예시 이미지 비교(창밖 건물의 반사 부분 비교)에서 가변 ND 필터와 편광 필터의 유사한 효과를 확인할 수 있다. 그리고 가변 ND 필터 사용 시 미세한 색의 변화(3개 이미지 모두 캘빈 값은 동일)가 있는데 이에 대해서는 아래에서 다시 언급하자.
- 가변 ND 필터 사용으로 인한 해상력과 선예도
가변 ND 필터는 사용자가 필터 교체 없이 필터의 전면 회전 만으로 일정 범위 내에서 광량을 조절할 수 있는 점은 무척 편리하지만, 두장의 편광 필터의 교차하며 감광하는 방식이므로 세부 묘사(디테일)의 저하가 발생할 가능성이 높고 확대하여 보면 균질한 묘사 측면에서 아쉬움이 있으며 특정 패턴이나 간섭무늬가 나타나고 결과적으로 조금 소프트(디테일이 뭉개진) 이미지가 만들어진다. 그리고 가변 ND 필터는 고정된 중립 밀도(ND) 필터와 달리 중첩하여 사용할 경우 화질에 문제를 일으킨다. 이는 두장의 편광 필터로 작동하는 방식이기 때문이며, 동일한 원인으로 편광 필터(PL, C-PL)와 가변 ND 필터를 중첩 사용하는 것도 정상적인 결과를 기대하기 어렵다.
따라서 고해상도의 선명한 고화질 사진(대형 인화물이거나 확대하여 세밀한 부분까지 선명할 필요가 있는 이미지)에서는 이런 단점이 부각되어 사용이 꺼려지지만, 정지 이미지에 비해 상대적으로 해상도가 낮은 동영상 촬영 등에서는 디테일의 저하가 상대적으로 눈에 덜 띄고, 가변 조절이 가능한 편리함 등이 더 부각되어서 선택적으로 쓸만하다.(특히, 고화질을 요하지 않는 개인적인 동영상 촬영 등에서는 이런 장점이 더 크다고 생각한다) 즉, 장엄한 자연경관 등의 고해상도 촬영에서 가변 ND 필터는 세부 디테일의 약점 등으로 사용을 권장하기 어렵지만, 인물 사진 특히 소프트한 인물 묘사 등이 필요하거나 일반적 범주의 간편한 동영상 촬영에서는 꽤 효과적이다.
- 광각 (짧은 초점거리) 렌즈에서 가변 ND 필터의 문제
장착하는 렌즈의 초점거리가 짧은 광각 렌즈(35mm 보다 짧은 초점거리)에는 가변 ND 효과가 전체 이미지 상에 균질하지 않거나 사진 일부분에 노출/톤 차이가 발생하기도 하며, 차단되는 효과를 높이면 X자의 격자무늬 또는 그물망 아티팩트가 나타나며 (렌즈의 초점거리가 짧아질수록, 필터 효과를 높일수록 이런 증상은 심화되는데 광각 렌즈의 경우 포착되는 영역(FOV)이 꽤 넓고 따라서 광원-주로 태양-과 이루는 각도가 달라서 편광 차단 효과 또한 광선의 입사각에 따라 다르게 발생하는 것이 원인이라 추측한다. 이런 증상은 편광 필터에서도 나타나는데 이는 광원과 90도를 이룰 때 편광 필터의 효과가 최대가 되는 즉, 각도에 따라 편광 필터의 효과가 다르게 나타나며, 2장의 편광 필터로 이루어진 가변 필터에서는 두장의 편광필터가 직교할 때 가장 차단 효과가 높으며 이때 각각의 직각으로 교차하는 편광의 극단적인 차단 현상이 X자 모양으로 뚜렷하게 보이는 것이 아닐까 싶다)
따라서, 초광각 렌즈 등에서 가변 ND 필터나 편광 필터는 이미지에 눈에 띄는 비 균질한 표현으로 일반적인 사용에서는 권할 수 없고 150~200mm를 초과하는 장초점 렌즈에서도 배율 확대로 인해 해상력과 선예도 저하가 더 체감될 여지가 다분해서 사용을 권장하기는 어렵다. 광각 렌즈와 200mm 이상의 장초점 렌즈에서 ND 필터를 사용할 필요가 있을 때에는 가변 ND 필터보다는 고정 ND 필터를 선택하는 것이 좋겠다. 그리고 ND 필터의 선형 편광만을 통과하는 특성으로 인해 SLR/DSLR 카메라의 AF 검출 모듈을 사용할 경우, 위상차를 대조 검출하는 것을 방해해서 AF 성능 저하가 발생한다. (이는 AF 검출 모듈에 포함된 편광성 미러와 가변 nd 필터를 통과로 인해 선형 편광된 빛의 상호 간섭 문제로 생각한다. PL 필터 또한 동일한 문제가 있지만 이를 선형 편광을 원형 편광으로 만드는 C-PL 필터로 대처 가능하지 싶다. 다행히도 최근 디지털 미러리스 카메라에서는 이미지센서 별도의 af 모듈 없이 상면 위상차 검출, 콘트라스트 검출 AF 방식 또는 하이브리드 방식을 사용하므로 AF 기능에 문제를 일으키지는 않는다)
- 가변 ND 필터와 색 재현력의 문제
ND 필터는 이미지 결과물의 색상에 영향을 미치지 않아야 한다. 하지만, 가변 ND 필터에서 밀도 변화에 따라 색조의 변화가 미세하게 나타나기도 하는데, 이런 색상 변화의 원인은 추측컨데, 빛의 파장과 가변 필터의 조절로 만들어진 틈의 문제, 즉, 두 장의 편광 필터가 교차하면서 만든 틈/슬롯의 크기 변화와 좁은 모서리의 빛의 파장 길이에 따라 투과율이 미세하게 차이를 보이는 것이 원인이 아닌가 싶다. 둘째로는 ND 필터는 가시광선 파장 범위는 흡수/차단하지만 적외선 영역의 파장에 대해서는 흡수/차단하지 못하는 특징을 가지고 있다. 따라서 가시광선을 더 높은 비율로 차단할수록 적외선에 의해 영향(오염)이 상대적으로 커진 것이 원인이라 생각한다. (가변 ND 필터 사용 시 낮은 밀도 단계에서는 황색이 도는 느낌 그리고 밀도를 높일수록 마젠타 끼가 도는 느낌을 받는다면, 이는 전형적인 적외선 오염의 증상이고 이를 해결하고자 한다면 적외선 차단 효과-IR cut-가 있는 필터를 함께 사용하거나 IRND 필터 제품을 사용하는 것이 좋겠다)
그리고 최대 개방에서 선명도가 떨어지는 렌즈와 '가변 ND 필터'를 함께 사용하면 이미지의 선명도가 매우 낮은 허리멍텅한 결과를 얻게 되는 것에 주의할 필요가 있다. 더구나 앞의 두 조건에 더하여 초점거리가 짧은 광각 렌즈일 경우에는 결과물의 화질은 몹쓸 정도로 뭉개지는 경향이 있으므로 이런 경우에는 조리개를 일정 이상 조여서 해상력을 높여 결과물의 해상도와 선예도를 확보하거나, 가변 ND 필터를 제거하고 조리개를 조여서 촬영하는 것을 권하고 싶다. 그리고 가변 ND 필터는 광각이나 망원 보다는 '표준 또는 준망원'에 해당하는 초점거리 렌즈와 함께 사용하는 것이 효과적이고 적합하다. (광각 렌즈를 많이 활용하는 풍경 사진 등에서 가변 ND 필터 등을 사용하지 않는 이유이기도 하다)
앞에서 잠시 언급했듯이 가변 ND 필터와 편광 필터의 중첩 사용은 3장의 편광 필터가 중첩된 구조가 되어 함께 사용할 경우 화질 저하의 개연성이 크다. ND 필터와 편광 필터를 중첩하여 사용할 수밖에 없다면 고정된 중성 밀도(ND) 필터와 편광 필터의 중첩 사용이 화질 측면에서는 더 낫다.
ND 필터에 대한 추가적인 내용 (고밀도 ND 필터에서의 적외선 누출 & 전자식 가변 ND 필터 시스템)
<카메라와 렌즈의 구조 57> 기계식과 전자식 가변 ND 필터에 대하여. / Mechanical & Electronic Variable ND F
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 4년 전 즈음, ND 필터에 대한 개괄적인
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ND 필터에 새겨진 기호의 의미에 대한 링크.
필터(노출) 계수와 ND 필터 그리고 필터에 표시된 문자의 의미 / Filter(Exposure) factor & What do ND filter numbers mean?
Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 필터 계수(filter factor)는 다양한 목적으로 필터를 사용해야..
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▶ ND filter rating
| Notation | Lens area opening, as fraction of the complete lens | Optical density | f-stop reduction | Fractional transmittance | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ND1number | ND.number | NDnumber | |||||
| 1 | 0.0 | 0 | 100% | 1 | |||
| ND 101 | ND 0.3 | ND2 | 1/2 | 0.3 | 1 | 50% | 0.5 |
| ND 102 | ND 0.6 | ND4 | 1/4 | 0.6 | 2 | 25% | 0.25 |
| ND 103 | ND 0.9 | ND8 | 1/8 | 0.9 | 3 | 12.5% | 0.125 |
| ND 104 | ND 1.2 | ND16 | 1/16 | 1.2 | 4 | 6.25% | 0.0625 |
| ND 105 | ND 1.5 | ND32 | 1/32 | 1.5 | 5 | 3.125% | 0.03125 |
| ND 106 | ND 1.8 | ND64 | 1/64 | 1.8 | 6 | 1.563% | 0.015625 |
| ND 2.0 | ND100 | 1/100 | 2.0 | 62⁄3 | 1% | 0.01 | |
| ND 107 | ND 2.1 | ND128 | 1/128 | 2.1 | 7 | 0.781% | 0.0078125 |
| ND 108 | ND 2.4 | ND256 | 1/256 | 2.4 | 8 | 0.391% | 0.00390625 |
| ND400 | 1/400 | 2.6 | 82⁄3 | 0.25% | 0.0025 | ||
| ND 109 | ND 2.7 | ND512 | 1/512 | 2.7 | 9 | 0.195% | 0.001953125 |
| ND 110 | ND 3.0 | ND1024 (also called ND1000) | 1/1024 | 3.0 | 10 | 0.1% | 0.001 |
| ND 111 | ND 3.3 | ND2048 | 1/2048 | 3.3 | 11 | 0.049% | 0.00048828125 |
| ND 112 | ND 3.6 | ND4096 | 1/4096 | 3.6 | 12 | 0.024% | 0.000244140625 |
| ND 3.8 | ND6310 | 1/6310 | 3.8 | 122⁄3 | 0.016% | 0.000158489319246 | |
| ND 113 | ND 3.9 | ND8192 | 1/8192 | 3.9 | 13 | 0.012% | 0.0001220703125 |
| ND 4.0 | ND10000 | 1/10000 | 4.0 | 131⁄3 | 0.01% | 0.0001 | |
| ND 5.0 | ND100000 | 1/100000 | 5.0 | 162⁄3 | 0.001% | 0.00001 |
|
<출처> Wikipedia
