디지털 카메라 및 렌즈
DIGITAL CAMERA AND LENS
본격적으로 미러리스 지름 후 카메라에 대한 공부를 시작했다. 역시 알면 알수록 오묘한 세계다.
예전부터 카메라는 고급취미에 속했다. 카메라라는 물건 자체가 귀하기도 했고, 광학기술이 어느 정도 수준에 다다르지 않으면 만들 수가 없기에 생산할 수 있는 회사도 제한적인 제품이다. 일반인 사이에서 카메라로 유명한 일본기업인 캐논이나 올림푸스, 니콘, 후지 등은 광학 의료기기로도 유명하다. 안과에 가면 볼 수 있는 의료기기들이 대부분 일본 회사 제품이다. (사실 이게 본업) 소니의 경우 미놀타를 인수하면서 본격적으로 카메라 시장에서 명함을 내밀기 시작했다. (세계적으로 광학으로 알아주는 나라는 독일과 일본이다. 정밀기계, 화학, 광학 등 기초과학이 튼튼해야 발전할 수 있는 분야는 대부분 이 두 나라가 잡고있다.) 초기 카메라는 들고다니면서 쓰기는 힘든 물건이었고, 주변 장치들도 필요했으며, 촬영환경도 제한적이었다. 무엇보다 가격이 무지막지했는데, 초기 DSLR은 본체만 천만원 단위의 고가 물품이었다. 당시 물가를 생각하면 일반적인 사람들은 구경하는 것도 힘들 정도의 물건임이 분명하다.
영어 카메라Camera의 어원은 라틴어인 "카메라 옵스큐라(Camera Obscura)"인데, 어두운 방이라는 뜻이다. 어두운 공간에서 작은 구멍으로 대상을 관찰하는 원리는 그리스 시대부터 발견했다고 하는데, 정확한지 알게 뭐람. 원리 자체는 꽤 옛날부터 고안되었지만, 투과된 빛을 기록할만한 과학기술이 없었기 때문에 현대적 의미의 카메라는 16~17세기 정도부터 시작되었다고 볼 수 있다. 최초의 형태는 핀홀 카메라 형태로, 렌즈 대신 공간에 바늘 구멍을 뚫어 빛을 통과시키는 방식이다. 이후 필름기술이 발전하면서 한때 필름 카메라가 세상을 지배하던 시절이 있었다. (진리의 코닥.) 하지만 기술의 발전은 이전 산업구조를 뒤엎게 되는데, 디지털 카메라로 인한 필름 카메라의 몰락이 그것이다. 물론 지금도 필름 카메라는 독자적인 영역을 구축하고 있다. 아날로그 감성이 물씬 풍겨나기 때문에 매니아층은 고정되어 있는 편이다. 하지만 필름 카메라는 일반적으로 사용하기에 불편하다. 촬영방법이야 대동소이하지만, 필름 유지비와 필름을 인화하기 위한 비용(암실이든 사진관이든), 촬영 후 편집 편의성 등 디지털 카메라에 비해 불편한 점이 꽤 많다. (물론 이런 아날로그적인 매력 때문에 필름 카메라를 좋아하시는 분도 많다.) 하지만 본인은 전문가도 아니고, 카메라의 역사에 대해서는 아는 바가 거의 없기 때문에 이 글에서는 최근 디지털 카메라 시장의 핫아이템인 DSLR 카메라와 미러리스 카메라에 대해서만 간단하게 적어보려고 한다. (참고로 디지털 카메라 시장 점유율은 미러리스, DSLR, 컴팩트, 하이엔드 순이다.)
- DSLR, Digital Single Lens Reflex -
(허접한 설명 그림 1)
DSLR을 SLR에 디지털의 D가 붙은 것이다. SLR은 일안 렌즈 반사식을 뜻하는 말로, 카메라의 구조 중 하나이다. 일반적으로 렌즈를 통과한 빛이 반사거울에 반사되어 펜타프리즘을 통과, 뷰파인더를 통해 촬영자가 확인할 수 있는 구조를 가진다. 촬영 버튼을 누르는 순간, 반사 거울이 올라감과 동시에 센서를 가리고 있던 셔터가 내려가면서(촬영 시 찰칵하는 소리가 바로 셔터가 움직이는 소리다.) 렌즈를 통과한 빛이 반사 거울에 부딪히는게 아니라 이미지 센서에 도달하게 된다.(필름 카메라의 경우 이 위치에 필름이 있었지만, 디지털 카메라는 이미지 센서가 있다.) 이러한 원리로 촬영 순간에는 뷰파인더에 빛이 도달하지 않기 때문에 촬영자는 볼 수가 없으며(Black Out 현상), 반사거울이 움직이면서 미세하게 흔들림이 발생한다. DSLR 카메라는 이제 보유하고 있는 것만으로도 '사진 좀 찍는다.'라는 말을 들을 정도로 카메라의 아이콘이 되었다. 일반적인 관점에서 DSLR 카메라는 '비싼 카메라'로 인식되기 때문인데, 아이러니하게도 DSLR 카메라의 장점 중 하나는 저렴함이다. 이유는 서두에 말했듯 카메라 자체가 고가의 물건이기 때문인데, DSLR 이전에 비슷한 품질의 사진을 얻으려면 족히 500만원은 넘는 카메라를 사야했다. 물론 DSLR 카메라가 인기있는 이유가 그것만은 아닐 것이다. 개인적으로 기술의 발전도 발전이지만, SNS가 유행하고, 누구나 자신의 기록을 남기고 싶어하는 시대의 유행도 큰 영향을 미쳤다고 생각한다.
그렇다면 DSLR 카메라의 가장 큰 특징은 무엇일까. 여러 요인들이 있겠지만, '광학식 뷰 파인더'가 아닐까 한다. (SLR의 정의는 렌즈와 필름 사이의 광학 장치를 통하여 포커싱 스크린에 투사하는 카메라이다.) 일반적으로 DSLR 카메라는 렌즈 교환식이 대부분이기 때문에 'DSLR=렌즈교환식'으로 인식되지만, SLR은 카메라의 구조일 뿐이지 렌즈 교환 여부와는 관련이 없다. 즉 렌즈 고정식 DSLR 모델도 있다는 말이다. 뷰파인더는 렌즈를 통해 들어오는 상을 그대로 보여주기 때문에 시차(視差, Parallax)가 없다. 일반적인 컴팩트 카메라(하이엔드 카메라는 여러 부가기능이 추가된, 컴팩트 카메라의 최상위 개념이라고 볼 수 있다.)의 경우 이미 센서가 받아들인 이미지를 별도의 전기장치로 표현하기 때문에 시차, 즉 실제 카메라가 받아들이는 이미지와 촬영자가 보는 이미지 사이에 오차가 있다. DSLR은 이러한 시차를 없애므로써 촬영자가 보다 직관적으로 피사체를 찍을 수 있다. 하지만 뷰파인더는 특수효과를 제대로 표현할 수 없기 때문에 라이브 뷰 방식이 각광받고 있다. 별도의 디스플레이 화면에 표현하는 것이다. (메인 센서에 들어오는 정보를 그대로 활용하는 방식과, 보조 센서를 추가로 장착하는 방식이 있다.) 다만 뷰 파인더가 없는 제품의 경우 주광에서 디스플레이가 제대로 보이지 않아 불편한 경우가 있다.
소니에서는 반사거울 때문에 발생하는 단점을 줄이고자 SLT(Single Lens Translucent) 카메라를 발매하기도 했다. 반사거울의 재질을 반투명으로 해서, 광학식 뷰 파인더도 살리고, 반사거울의 이동 없이 촬영도 가능하게 한 방식이다. 비록 발매 후 현재까지의 성적표는 실패지만. DSLR와 미러리스의 장점을 결합하려는 시도였지만, 오히려 단점만 결합됐다는 지적이 많다. 처음 시작한 소니에서조차 손 놓으려는 기세이기 때문에 계륵같은 제품군.
- 미러리스, MILC(Mirrorless Interchangeable Lens Camera) -
(허접한 설명 그림 2)
미러리스라는 이름에서 알 수 있듯, 반사거울이 없는 카메라 방식이다. DSLR에서 반사거울과 펜타프리즘, 뷰파인더가 제거된 구조이다. (반사거울이 제거되면서 나머지가 자연스럽게 없어졌다고 보는게 맞는 듯하다.) 반사거울 없이 렌즈를 통과한 빛이 바로 이미지 센서에 도달한다. 때문에 DSLR에 비해 플랜지 백이 상당히 짧아졌다. 자연스럽게 바디와 렌즈도 작아지고 가벼워졌다. 하지만 이미지 센서는 DSLR과 동급을 사용하기 때문에 DSLR에 비해 이미지 품질에는 차이가 없다. 작고 가볍고 사용하기가 편한데다가 이미지 품질도 좋기 때문에 급격히 판매량이 상승해, 단시간에 디지털 카메라 시장 1위 제품군이 되었다. 미러리스도 초기에는 문제가 많았다. 초기 미러리스는 AF속도가 상당히 느려서 DSLR을 쓰던 사람들은 도저히 못쓰겠다, 라고 평가했던 적도 많다. 하지만 발전된 AF기술로 AF속도는 아무런 문제가 없다. 그리고 또 하나는 인식인데, 초기 미러리스는 DSLR에 비해 짝퉁취급을 받던게 사실이다. 뷰 파인더가 없는 카메라가 어떻게 카메라인지 의문을 가지는 경우도 꽤 있었는데, DSLR에 라이브 뷰가 달리고부터는 별로 그런 인식은 없는 편이다. 게다가 최근 미러리스 제품에는 뷰 파인더도 달린 경우가 대부분이다. 그리고 렌즈군도 단점이었는데, 미러리스는 DSLR 렌즈와 호환성이 꽤 높은 편이나 완벽히 호환되는 경우는 드물다. 때문에 미러리스용 렌즈가 필요한데, 아무래도 초기에는 미러리스용 렌즈군이 적었다. 최근에는 미러리스 시장이 커지면서 다양한 렌즈들이 발매되어 큰 문제는 되지 않는다.
현재 미러리스 카메라가 가지는 단점은 두가지이다. 조작성과 배터리. 조작성의 경우, 대부분의 미러리스 제품이 편의성과 휴대성을 강조하기 때문에 바디가 상대적으로 작다. 작은 바디에 많은 버튼을 집어넣기에는 무리가 있기 때문에 조작성이 DSLR에 비해 단순하다. 이게 장점처럼 들릴 수 있겠지만, 사진을 찍는 사람들은 얼마나 편하게 많은 내용을 커스텀할 수 있는지가 중요하다. 미러리스의 경우 버튼별로 할당된 기능이 2개씩 있다던지, 디스플레이 메뉴에 추가적으로 조작을 해야한다던지 하는 문제들이 있어, 세심한 커스텀이 불편한 편이다. 또 하나는 배터리인데, 바디가 작아지면서 자연스럽게 배터리 용량도 줄어든 것이 첫 번째 요인이고, 대부분 라이브 뷰 방식이기 때문에 디스플레이가 배터리를 소모하는 양도 상당하다. 그래서 DSLR에 비해 사용시간이 짧다. 그렇다고 배터리 용량을 늘리자니 미러리스가 가진 장점이 사라지는 격이라 근본적인 배터리 혁신 없이는 해결이 힘들 것으로 보인다.
- 렌즈, Lens -
렌즈는 그야말로 광학의 결정체이다. 일반적으로 생각하기에 유리쪼가리를 잘라서 볼록하게 오목하게 만드는게 무슨 대단한 기술이냐, 라고 생각할 수도 있지만, 그렇게 깎은 유리들을 어떻게 배치해서 어떤 결과물을 만드는지가 바로 기술이다. (단순히 유리라고 생각하기도 쉽지만, 재질을 어떤 것으로 할 것인지, 연마는 어떤 방식으로 몇번이나 할 것인지, 코팅은 어떻게 할 것인지 등등에 따라 천차만별이다.) 일반적으로 렌즈교환식 DSLR이나 미러리스카메라에 사용되는 카메라 렌즈들은 적게는 3장, 많게는 20장에 달하는 렌즈들로 구성되어 있다. 이 렌즈 장수를 '매'라고 하는데, 이 '매'들이 모여 '군'을 형성한다. 렌즈 몇장을 모아서 하나의 군을 만들어 특정 역할을 하게 하는 것이다. 그래서 보통 렌즈를 말할 때, 9군 12매, 15군 18매 등으로 부른다. 무조건 '매'가 많다고 좋은 렌즈는 아니다. 어떤 구성으로 만들어서 빛을 어떻게 조절할지에 따라 다른 것이기 때문이다.
카메라와 렌즈는 사람의 눈과 유사한 구조를 가진다. 카메라의 렌즈는 눈의 수정체, 조리개는 홍채와 같은 역할을 한다. 또 셔터는 눈꺼풀, 필름은 망막의 역할을 한다. 때문에 눈의 구조를 이해하면 카메라와 렌즈를 이해하기 쉽다. 일반적인 눈의 수평 시야각은 95도~100도이다. 렌즈에서 이 시야각에 가장 근접하는 것은 15mm 정도의 렌즈이다. 눈의 중앙부, 즉 집중되어 초점이 또렷히 잘 보이는 부분의 시야각은 대략 45도 정도이다. 이 시야각에 가장 근접한 렌즈는 50mm 정도의 렌즈이다. 그렇다면 이 **mm가 무엇을 의미하는 것일까. 먼저 렌즈 모델명을 살펴보자.
(예) SEL35F18 E 35mm F1.8 OSS (개인적으로 사고싶은 렌즈...지만 비싸다.)
SEL35F18은 모델명이다. SEL(Sony E mount Lens, 소니 E 마운트 렌즈)35(35mm)F18(조리개 1.8)이라는 의미이다. 모델명 뒤로 상세하게 적혀있는데, E 마운트라는 의미의 E, 35mm, F1.8, 그리고 OSS는 Optical Steady Shot의 약자로 손떨림 보정 기능의 소니식 표현이다. 여기서 35mm는 초점거리로, 화각을 결정한다. 초점거리는 렌즈에서 초점이 맺히는 부분과 이미지 센서 간의 거리이다. 때문에 이 숫자가 낮아질수록 화각이 넓어지며 숫자가 높아질수록 화각이 좁아진다. 이러한 기준으로 렌즈를 표준렌즈(약 35mm~55mm), 광각렌즈(약 15mm~35mm), 망원렌즈(70mm 이상) 등으로 분류한다. 렌즈에 대해 좀 검색하다보면 '환산화각'이라는 내용이 나온다. 이것은 풀프레임 센서(35mm 이미지 센서)와 크롭 센서간의 차이 때문에 발생하는 것인데, 지금 위에서 언급한 화각은 전부 풀 프레임 기준이다. 하지만 풀 프레임 센서에서 찍히는 이미지와 크롭 센서에서 찍히는 이미지는 차이가 있다. 때문에 렌즈에 나오는 초점거리 값에 크롭된 비율만큼을 보정하는 것이다. 일반적인 계산식은 초점거리 x 크롭비율이다. 본인이 산 A5100의 경우 크롭 비율이 1:1.5이기 때문에 1.5를 곱해주면 되는 것이다. 따라서 위 렌즈의 화각(초점거리)인 35mm에 1.5를 곱하면 52.2mm가 나오는 것이다. 풀 프레임 카메라에 50mm 렌즈를 사용한 화각과 1.5 크롭 카메라에 35mm 렌즈를 사용한 화각이 비슷하다는 의미이다.
(허접한 설명 그림 3)
그림으로 살펴보면 위와 같다. 일반적으로 말하는 초점거리(렌즈에 적혀있는 mm 단위)는 이미지 센서와 렌즈에 상이 맺히는 부분 사이의 거리를 뜻한다. 때문에 두 거리가 좁을 수록 광각(각도가 넓어짐), 거리가 멀수록 망원(각도가 좁아짐)이 되는 것이다. 최소초점거리라고 렌즈 스펙에 나오는 것은 렌즈가 초점을 잡을 수 있는 피사체와의 최소거리를 말하므로, 지금 말하고 있는 초점거리와는 다른 의미이다. 초점거리가 좁으면 화각이 넓어지기 때문에 A라는 글자를 모두 담을 수 있다. 하지만 초점거리가 멀어지면 화각이 좁아져서 A라는 글자를 모두 담지 못한다. 일반적으로 광각은 풍경, 망원은 인물에 적합하다. 광각은 넓은 시야를 모두 담을 때 유용하며, 망원은 대상을 집중해서 찍을 때 유용하다. 물론 거리 디테일 부분에서의 차이도 있다.
이 외에도 주요 요소로는 ISO, 노출, 조리개 등이 있는데, 다른 글에서 정리할 계획이다.
- 용어 몇가지 -
판형 (Format)
고급기는 일반적인 135 포맷(35mm 필름 표준 사이즈, 코닥사의 필름 상품명)규격 사이즈, 중/보급기는 APS-C 사이즈(1.5x 크롭)를 사용한다. 이 때문에 고급기는 풀 프레임(Full Frame), 중/보급기는 크롭(Crop)이라는 용어를 사용한다. 정확히 풀 프레임은 코닥의 기술특허 이름으로, 제조사들은 풀 사이즈 센서라고 표현한다. 일반적으로 판형이 크면 이미지 퀄리티가 좋게 나오기 때문에 판형이 깡패라는 얘기가 진리처럼 통한다. (하지만 따지고 보면 전체 카메라 시장에서 35mm 사이즈는 소형에 속한다. 대형 사이즈는 크기가 4x5, 5x7, 8x10, 11x14 등이 있는데 단위는 인치이다. 35mm 사이즈는 소형 카메라 중 가장 큰 판형이다.)
CMOS 이미지 센서 (Complementary Metal–Oxide Semiconductor Image Sensor, 출처: 나무위키)
보통 디지털 카메라에서의 CMOS라면 이것을 말한다.
2000년대 초반까지만 해도 CMOS는 CCD에 비할 때 화질에서 굉장히 불리하였다. 그리하여 휴대폰 카메라 센서나 CCTV 센서 등으로 사용되는 것이 일반적이었지만, 기술의 발전으로 단점을 훌륭히 극복. 2010년 현재 사용되는 거의 대부분의 DSLR은 CMOS를 채용하고 있으며, 이면조사 센서 등도 CMOS를 기반하여 만들어지고 있다. 설계구조상 CCD에 비해 전력 소모가 적다는 것이 가장 큰 차이이며. 불량화소 문제나 센서부 고장 등의 문제에서도 CCD에 비해 나은 기술이 되었다. 그리고 가격이 상대적으로 저렴하다. 태생적으로 CCD에 비하면 노이즈가 많은 편이지만, 발열이 적어 장시간 노출의 핫픽셀에는 되려 더 나은 결과를 보여주기도 한다.
플랜지 백 (Flange Back)
렌즈 교환식 카메라에서 렌즈 마운트와 이미지 센서 사이의 거리를 말한다. DSLR의 경우 바디 자체가 크기 때문에 플랜지백이 넓고, 미러리스의 경우 바디가 작아 플랜지백이 좁다. 플랜지백이 작으면 바디가 작아지지만 주변부 화질이 떨어지는 경향이 있다. 너무 공간이 좁아 주변부 빛을 제대로 받지 못하기 때문이다. 각종 광학장치와 센서 설계로 개선하고 있다.
위상차 검출 AF (Phase Difference Detection Auto Focus System)
카메라 초점을 조절하다보면 초점이 안맞을 때 상이 갈리면서 흐릿하게 보이게 되고, 초점을 조절하면 점차 상이 뚜렷해지는 것을 확인할 수 있다. 이 과정을 전자식 프로세서가 처리하는 방식이다. 때문에 상이 제대로 파악되지 않는 부분에는 적용이 힘들다. (단색 평면, 일정한 패턴 반복 등)
위상차 검출 AF를 사용하는 SLR 카메라에서 초점 오차가 생기거나 초점 검출이 실패할 때 원인은 다음과 같다. (출처 : 나무위키)
1. 기계적인 오차 혹은 결함으로 렌즈-포커싱 스크린의 거리와 렌즈-AF센서의 거리가 틀어진다. 스플릿 스크린과 같다고 설명했는데, 그 때문에 AF센서가 뷰파인더와 다른 방향으로 틀어지는 현대의 위상차 AF 광학계에서는 미러 등의 위치가 약간이라도 틀어질 경우 두 거리의 불일치가 생기며, 이는 핀 오차로 직결된다.
2. AF를 잡으려는 대상에 비해 위상차 센서가 커버하는 범위가 너무 넓다.
3. 컨트라스트가 너무 낮거나 위상차 센서가 검출하기 어려운 패턴을 띄는 표면에 AF를 맞추려 한다. 아무런 컨트라스트가 없는 하얀 벽이나 단색 피사체, 그리고 미세한 패턴이 똑같이 반복되는 피사체는 초점이 틀어져도 위상차 센서의 읽는 값에 차이가 없어지기 때문에 AF에 실패할 수 있다.
대비 검출 AF (Contrast-Detection Auto Focus System)
이미지 센서로 특정 부분의 대비(콘트라스트, Contrast)를 반복적으로 측정해 대비가 최대일 때 초점을 맞추는 방식이다. 여러 이미지를 비교해야하기 때문에 연산량이 많다. 때문에 초기에는 AF속도가 느린 것이 단점이었으나, 최근에는 프로세싱 속도가 높아져 큰 차이가 없다. 일반적으로 위상차 검출과 대비 검출을 함께 사용하는 하이브리드 AF 방식을 선호한다.
E-마운트 렌즈 (E Mount Lens)
소니 미러리스 카메라 렌즈군이다. 100% 전자식 렌즈이며, 사이즈가 작고 가볍다. 렌즈 모델명 중 sel로 시작하는 것이 바로 Sony E mount Lens의 약자이다. 전통적인 카메라 강자 회사들(캐논, 니콘 등)에 비해 렌즈군이 약하다는 평이 많다. 게다가 성능에 비해 가격도 비싸다는 지적.
