카메라의 원리

카메라의 원리의 첫발견 카메라의 원리에 대한 첫 발견은 “어두운 방에 뚫린 작은 구멍으로 들어온 빛이 반대편 벽에 밖의 사물을 비친다”는 현상에 대한 것으로서 그 기록을 처음으로 강의 노트에 남긴 사람이 BC 350년 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스였다. 그 후 서기 1000년에 아라비아의 알하젠은 “구멍의 크기에 따라서 영상의 선명도가 달라진다”는 조리개의 기능을 발견하였다. 이런 원리를 이용하여 프랑스의 니엡스(1765～1833)에 이어 다게르에 의해 최초의 카메라가 발명되었는데 그의 이름을 따서 ‘다게레오타입 카메라’라고 지어 보급되었다. 그러나 사진 제작에 쓰이는 수은 증기의 독성이 강해서 그 제작자들의 생명이 단축되는 결점도 있었다. 1839년에 영국의 아마추어 과학자인 웰리엄 헨리 폭스 탈보트가 상을 영구히 보존할 수 있는 방법을 개발하였는데 재생산면에서 철재보다 종이사진의 가치를 높이 여긴 그는 완전히 현상이 된 종이 네거티브를 다른 강광지와 함께 노광시켰는데 이것이 현재의 밀착인화라고 불리는 기법이다. 그 후에도 오늘날까지 카메라에 관한 300가지가 넘는 특허가 나오면서 카메라는 꾸준히 개량 되어왔으며 필름의 개량에 따라 칼라 사진도 나오게 된 것이다.   카메라의 기본구조

카메라의 종류

뷰 카메라(view camera)

뷰 카메라에서는 렌즈를 통해서 초점 글라스에 광선이 피사체로부터 직접 들어온다. 사진가가 보는 상은 렌즈로부터 직접 오기 때문에 그 상은 상하 좌우가 바뀌어서 보이며 중간에 어떤 여과장치도 없기에 필름에 들어오는 빛 그대로를 볼 수 있는 장점이 있다. 그러나 장비의 부피가 크며 필름의 관리에 있어서의 번거로움으로 인해 최근에는 극히 일부에서만 실내 스튜디오용으로만 쓰이고 있다. . 사진 화면을 구성하는 데 도움이 되도록 초점 글라스에 정사각형의 격자 모양으로 선이 그어져 있다. 촬영에 쓰이는 필름은 보통 최소 5X6(inch), 8X10(inch)의 쉬트필름(Sheet Film)이 쓰인다.

뷰 파인더 카메라(view finder camera)

뷰 필름에 투영되는 빛이 들어오는 랜즈와 눈으로 피사체를 보는 뷰파인더 부분이 따로 분리되어 있는 카메라이다. 이로 인해 실제 촬영되는 피사체와 눈으로 보는 피사체 사이에 오차가 생기며 또한 렌즈를 교환할 수 없는 단점이 있다. 하지만 이런 종류의 카메라는 셔터가 조리개와 일체형으로 되어 있는 조리개 셔터를 채용하고 있어 촬영 시 카메라의 진동이나 소음이 적고 카메라의 부피를 줄일 수 있는 장점이 있어 현재 대부분의 소형카메라에 채용되고 있다. 좀더 나은 카메라 기종에서는 매우 가까이에서 촬영하는 경우가 아니라면 시차가 교정될 수 있도록 설계되어 있다.

일안 반사식 카메라(single-lens reflex camera)

일반 반사식 카메라는 평상시에는 렌즈를 통해 들어온 빛이 거울에 의해서 뷰잉스크린(viewing screen)으로 반사된 후 펜타프리즘을 통해 거꾸로 된 상이 다시 되돌려져서 뷰파인더에 똑바로 보이게 되어있고 촬영 순간에는 순간적으로 반사경이 위쪽으로 튀어 올라 빛이 곧장 필름에 투영 되도록 되어 있다. 이런 종류의 카메라는 렌즈의 교환이 자유롭고 파인더상의 상과 촬영되는 상이 같아 렌즈 교환을 할 수 있도록 되어있는 모든 전문가용 카메라와 보급형 카메라에 채용되고 있다.

 

 

셔터(shutter)

셔터(shutter)는 열려 있는 시간으로 빛의 양을 조절한다. 각 셔터의 수치는 배수관계로 설정되어 있어 2’’(2초), 1’’(1초), 2(1/2초), 4(1/4초), 8, 15, 30, 60, 125, 500, 1000, 2000(1/2000)식으로 나뉘어 있다. B(bulb) 셔터는 셔터를 누르고 있는 동안 렌즈가 계속해서 열려 있도록 설계된 것이다. T(time) 셔터는 릴리즈를 한번 누르면 셔터가 열려서 다시 한번 누를 때까지 닫히지 않고 계속 열려 있게 된다. 최근에 들어서는 노출조절의 정밀화를 위해 기존의 배수체계의 셔터 속도 사이에 중간 값의 셔터속도가 추가된 노출시스템이 도입된 기종이 선보이고 있다. 즉 기존의 1/60초와 1/120초 사이에 1/90초가 추가되어 있다. Canon EOS시리즈와 Nikon F65, F80 같은 최신기종에 적용되어있으며 디지털카메라의 경우 셔터속도가 기존의 체계와는 전혀 다른 무단계로서 컴퓨터가 적정속도를 어떤 정해진 틀없이 자유로이 제어하도록 되어있는 1/32와 같은 속도로 찍히기도 한다.

셔터의 종류

리프셔터

렌즈의 가운데에 자리 잡고 있으며 대부분 조리개에 셔터기능을 결합한 형태로 되어있어 조리개셔터라고도 부른다. 여러 개의 겹쳐진 얇은 금속날로 이루어져 있어 셔터를 누르면 금속날이 열렸다가 주어진 시간이 지나면 다시 닫힌다. 셔터가 렌즈 안에 있기 때문에 어떤 셔터 속도에서도 플래쉬 사용이 가능하며 셔터막의 소음이 없어 상대적으로 조용하다

포컬 플레인 셔터

카메라 몸체 안의 필름면, 즉 초점면 바로 앞에 설치되어 있어 조리개와는 별도로 작동하며 초고속의 셔터속도(주로 1/2000이상의 고속속도)를 낼 수 있고 고속의 연속촬영(초당 3컷 이상)을 할 수 있는 장점이 있으나 고속에서 플래시를 사용할 수 없다는 점이다. 고속의 셔터 속도에서는 플래시에서 나간 빛이 피사체에 반사되어 필름에 투영되기 전에 셔텨가 닫혀 버리기 때문에 원하는 상을 얻을 수 없다. 1/60 이상의 속도에는 플래쉬의 사용이 힘든 것이 일반적이며 수동카메라의 경우 셔터속도에 X 접점이 별도로 설정되어 있어 그 카메라의 최대 플래쉬 동조 속도가 설정되어 있다. 예를 들어 Nikon F3의 경우 X 접점은 1/80으로 설정되어 있다.

셔터 스피드에 따른 광량과 운동감

카메라를 고정시킨 상태에서 움직이는 피사체를 촬영하면 상이 흔들리게 되는데, 그것은 렌즈를 통해서 필름에 투영되는 상 자체가 움직이기 때문이다. 만일 피사체가 빠르게 움직이거나 셔터가 열려 있는 시간이 길면, 그 물체는 더욱 흐릿한 모습으로 찍히게 된다. 그러나 빠른 셔터 속도는 날아가는 새나 달리는 축구 선수처럼 빠르게 움직이는 피사체일지라도, 그들의 움직임을 어느 순간의 위치에서 정지시켜 준다. 느린 셔터 속도는 동감을 강조하기 위해서 피사체의 상을 흐리고 만드는데 이용된다. 1/30초로 찍은 왼쪽의 사진에서는 상의 흔들림이 심하다. 이에 반해 1/500초로 찍은 그 옆의 사진은 자전거가 휠씬 더 선명하게 찍혀 있다. 움직이는 피사체는 셔터 속도에 비례해서 변화가 커진다. 따라서 움직임을 정지시키기 위해서는 셔터 속도를 빠르게 해야 한다.

 

조리개

조리개는 구경의 크기 변화를 통해 필름에 도달하는 광선의 양을 조절한다. 광선을 적게, 또는 많이 받아들이기 위해서 축소되거나 확대되는 눈의 동공과 같은 역할을 하며 카메라에서는 렌즈 안에서 규칙적으로 겹쳐진 얇은 금속판으로 된 링 모양의 조리개가 그 역할을 한다. 조리개의 수치는 f-스톱(f-stop), 또는 f-넘버(f-number)로 불리는 수치로 정해지면 이 수치는 f-스톱=렌즈의 초점거리/렌즈 구경의 직경으로 계산된다. 표준화된 f-스톱의 숫자는 배의 수열인 f1.4, f2, f2.8, f4, f5.6, f8, f11, f16, f22, f32, f45, f64의 배열로 되어 있다. 이는 원의 지름이 배가 될 때 원의 면적이 2배가 되어 조리개를 통과하는 빛의 양이 2배가되기 때문이다. 가장 큰 구경인 f1.4 는 광선을 가장 많이 받아들인다. F-스톱의 수치가 한단계씩 증가할 때마다 광선이 통과되는 양은 반으로 줄어든다. 조리개 f4의 렌즈 구경에서는 f2.8에서 통과되는 광선의 1/2만큼, 그리고 f2의 1/4만큼 광선이 통과된다. f-스톱의 배열은 셔터 속도와 마찬가지로 광선을 받아들이는 양이 반씩 줄어들거나 두 배씩 늘어나도록 되어 있다.

조리개 구경에 따른 광량과 심도

조리개는 카메라 안으로 들어오는 광량을 조절하기도 하지만, 동시에 상이 선명하게 찍히는 범위에도 영향을 미친다. 렌즈의 조리개를 좁힐수록 어느 장면에서 찍고자 하는 대상 전후의 선명하게 나오는 범위가 넓어진다. 아래 사진에서처럼 선명하게 초점이 맞는 범위를 피사계 심도(depth of field)라고 한다. 위의 두 장의 사진은 똑 같은 상황에서 조리개 값만 다르게 놓고 촬영한 것이다. 왼쪽에 있는 사진은 조리개를 최대 개방치 인 f2로 열고, 카메라로부터 약 2.5m 쯤 떨어진 소년에게 초점을 맞추어 찍었다. 조리개를 많이 열었기 때문에 사진에서 피사계 심도는 극도로 얇아졌다. 즉, 앞에 있는 소년과 뒤에 있는 남자에게는 초점이 맞지 않았고 가운데 있는 소년에게만 선명하게 초점이 맞아 있다. 그러나 장면에서도 조리개를 f6으로 좁혀서 촬영하면, 오른쪽의 사진처럼 전혀 다른 사진이 된다. 가운데에서 있는 소년에게 초점을 맞추었지만 피사계 심도가 깊기 때문에 앞에 소년과 뒤의 남자 모두 선명하게 찍혀있다.