카메라와 조명 - Noeul의 영상조명의 이해

우리가 하는 모든 영상작업은 기록을 하는 일이라고 할 수 있습니다.

인류는 최초로 벽화, 그림을 통해서 기록을 시작하였고 필요에 의해서 글을 창조하습니다.
우리나라도 세종대왕이 한글을 창조하며 고유한 언어를 만들어 내었듯이
인류의 문명이 시작되었던 곳에서는 언어가 탄생을 하였고
훗날 나타난 종이와 잉크라는 발명품은
인류에게 기록이라는 역사에 엄청난 영향을 끼치게 되었습니다.

시간이 흘러 인류가 생존의 문제에서 벗어나 문화 생활을 즐기기 시작하면서
인류는 그림을 벗어나서 사진으로 발전하였고
결국에는 움직이는 그림을 원하기 시작하였습니다.

이러한 인류의 욕심으로 탄생한 발명품이 디지털 카메라입니다.

디지털 카메라의 발명으로 인해 인류는 움직이는 그림
즉 동영상을 만들어 내는데 성공 하였고
TV와 극장은 동영상의 대중화를 확산시키는데 큰 역활을 하였습니다.

이처럼 우리가 보는 모든 영상의 기록물들은 모두
카메라를 통해서 기록이 된다는 사실에 주목을 해야합니다.

그렇기 때문에 우리는 카메라를 이해하고 있어야만
영상작업에서 조명을 효율적으로 활용 할수 있는 것입니다.

카메라의 구조

카메라는 인간의 눈을 모방해서 만들어 졌습니다.

눈의 구조를 살펴보면
빛을 감지하고 이를 뇌로 전달하여 우리가 세상을 인식할 수 있도록 해줍니다.

빛의 감지 : 빛은 각막을 통과하여 눈의 내부로 들어간다. 들어오는 빛의 양은
섬모체의 힘줄이 홍채를 조절, 동공의 크기에 따라 결정된다.
망막에서의 정보처리 : 들어온 빛이 수정체에서 굴절되어 망막에 상으로 맺힌다.
망막의 세포들은 빛을 받아 전기 신호로 변환한다.
시각 피질로의 신호 전달 : 변환된 전기 신호는 감각 신경세포를 통해 시작 피질로 전달된다.
이곳에서 뇌는 전달된 신호를 해석하고 조합하여 우리가 실제로 인식하는
이미지를 생성한다.
뇌에서의 해석 : 시각 피질은 이러한 신호를 통해 물체, 색상, 움직임 등의 다양한
시각적 특징을 인식한다. 이 과정은 지각적 경험을 형성하는데 중요한 역활을 한다.

카메라의 렌즈는 눈의 수정체,
조리개는 홍채와 같은 역활을 하고
셔터는 눈꺼풀, 필름은 망막의 역활을 담당하고 있습니다.

여기서 인지하고 있어야 할 중요한 사실은 인간의 눈은 매우 뛰어난 성능을
자랑하고 있으며 세상의 어떠한 카메라도 인간의 눈을 뛰어 넘는일은 현재로서 불가능 하다는 사실입니다.

이 이야기를 하는 이유는 인간의 눈으로 보는 것과 카메라로 촬영한 영상에 많은
차이가 존재를 한다는 것입니다.

예를 들어 노을이 지는 하늘이 아름다워 핸드폰으로 촬영을 해본적이 있으십니까?
하지만 결과물을 보고 실망한 적이 없으셨는지요?

연인과 거리를 걸으면서 연인의 눈부신 순간을 기록하고자 사진을 찍었지만
당시 눈으로 본 느낌이 사진으로 표현이 되지 않아 속상한 적이 없으셨습니까?

이는 모두 눈과 카메라의 성능에서 차이가 발생하기 때문에 생겨나는 현상입니다.

이를 위해 영상작업을 하는 전문가들은 자신이 아는 경험과 노하우를 이용하여
눈과 비슷한 결과물을 관객들에게 보여주기 위해 노력하는 것입니다.

조명을 위해 알아야 할 카메라의 기능

카메라의 역사와 발전 과정은 매우 길고 방대하며 현재도 끈임없이 발전하고 있습니다.
방대한 내용이기에 조명을 하는데 이를 모두 알 필요는 없습니다.

하지만 좀더 전문적인 조명감독이 되길 원한다면
카메라를 공부하는 일은 필수적인 것입니다.

노출

조명을 하는 첫번째 이유인 관객들에게 보이기 위한 작업과
두번째 이유인 블랙과 화이트의 균형을 마추기 위해서 알아야 하는것이 노출입니다.

노출이란 영상의 밝기를 말하는데, 얼마만큼 적절한 빛을 받아들었느냐가
영상의 밝기에 가장 중요한 관건이 됩니다.

가장 필수적인 부분이며 이는 무조건 알아야 합니다.
카메라의 노출과 조명의 관계를 이해하지 못한다면 절대 영상조명을 할수가 없습니다.

이해가 될때까지 반복해서 보면서 공부하시길 당부드리며
이제 부터 노출에 영향을 끼치는 세가지 요소
조리개, 셔터 스피드, 감도에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

조리개

눈의 홍채(동공)에 해당하는 카메라의 부품이며,
렌즈 가까이 위치하여 렌즈 유효 직경을 변화 시켜주는 역활을 합니다.

눈의 홍채(동공)가 커지면 빛이 많이 들어오고, 홍채(동공)이 작아지면 빛이 적게
들어오는 것처럼 조리개는 렌즈로 들어오는 빛의 양을 결정합니다.

태양을 바라보면 빛이 너무 강하기 때문에 눈을 거의 감게 되는 반면
야간에는 빛을 최대한 확보해야 하므로 눈을 크게 뜨는 것과 같다고 할수 있습니다.

조리개 수치가 낮아질수록 구멍이 커지므로
한번에 받아들이는 빛의 양이 많아지며,
조리개 수치가 높아질수록 구멍이 작아지므로
한번에 받아들이는 빛의 양이 적어지게 됩니다.

조리개 값을 표현하는 단위는 스탑(Stop)입니다.
1.4에서 2로 넘어가는 단위를 ‘1스탑’ 이라고 표현합니다.

‘1스탑’ 단위의 조리개 값은
1.4 – 2.0 – 2.8 – 4.0 – 5.6 – 8.0 – 11 – 16 – 22 입니다.

일반적으로 가장 널리 사용되는 ‘1/3스탑’ 단위의 조리개 값은
1.4 – 1.6 – 1.8 – 2.0 – 2.2 – 2.5 – 2.8 – 3.2 – 3.5 – 4.0 – 4.5 – 5.0 – 5.6 – 6.3 – 7.1 – 8.0 – 9.0 – 10 – 11 – 13 – 14 – 16 – 18 – 20 – 22 입니다.

조리개의 수치 값이 2,8에서 2.0으로 1스탑 증가하면
빛의 양을 결정하는 구멍의 크기가 커지므로 광량은 2배 증가합니다.
조리개의 수치 값이 2.8에서 4.0으로 1스탑 감소하면
빛의 양은 결정하는 구멍의 크기가 작아지므로 광량은 2배 감소합니다.

조리개의 수치 값이 2.8에서 1.4으로 2스탑 증가하면
빛의 양을 결정하는 구멍의 크기가 커지므로 광량은 4배 증가합니다.
조리개의 수치 값이 2.8에서 5.6으로 2스탑 감소하면
빛의 양을 결정하는 구멍의 크기가 작아지므로 광량은 4배 감소합니다.

즉, 조리개의 수치를 조정함으로서
광량(빛의 세기)를 조절 할 수 있습니다.

피사계 심도

조리개 수치 값은 심도와 아웃포커싱을 발생시킵니다.

심도란 초점이 맞는 공간의 범위를 말합니다.

인물 및 특정 피사체에 초점을 맞출 때
앞뒤로 초점이 맞는 공간이 형성되는데
이를 우리는 심도라고 하며
초점이 맞지 않는 부분을 아웃포커싱이라 말합니다.

그리고 이를 전문용어로 피사계 심도라고 표현합니다.

셔터스피드(=셔터 속도)

셔터 스피드는 빛을 받아들이는 시간을 제어하는 역활을 합니다.

카메라 렌즈 앞에 위치한 셔터막으로
셔터 스피드를 조절하여 촬영시간을 설정 할 수 있습니다.
초 단위로 표시되며 빠른 스피드일수록 빛이 적게 들어오고
느린 스피드일수록 빛이 많이 들어옵니다.

셔터스피드(=셔터 속도)를 ‘스탑(Stop)’ 단위로 나타낼 수 있으며
2배의 변화가 ‘1스탑’ 으로 계산 됩니다.

1/1000초 부터 1초까지의 ‘1스탑’ 단위의 셔터 속도는 다음과 같습니다.

1/1000 – 1/500 – 1/250 – 1/125 – 1/60 – 1/30 – 1/15 – 1/8 – 1/4 – 1/2 – 1(단위 초)

카메라에서 노출은
렌즈를 통과하는 광량과 노출 시간의 함수로 결정됩니다.
이는 이미지 센서나 필름에 빛이 도달하는 시간과
비례한다고 할 수 있습니다.

노출 = 광량 × 노출 시간

으로 정리할 수 있는데
노출 시간을 2배로 하면 광량을 2배로 하는 것과 같습니다.

셔터스피드가 1/60에서 1/30으로 1스탑으로
빛을 받아들이는 시간이 느려하면 광량은 2배로 증가합니다.
셔터스피드거 1/30에서 1/125으로 1스탑으로
빛을 받아들이는 시간이 빨라지면 광량은 2배로 감소합니다.

셔터스피드를 1/60에서 1/15으로 2스탑으로
빛을 받아들이는 시간이 느려지면 광량은 4배로 증가합니다.
셔터스피드를 1/60에서 1/250으로 2스탑으로
빛을 받아들이는 시간이 빨라지면 광량은 4배로 감소합니다.

즉, 셔터스피드(셔터속도)를 조정함으로써
광량(빛의 세기)을 조절 할 수 있습니다.

개각도 ( = 셔터 개각도, shutter opening angle )

셔터가 열리는 각도의 크기. 360°를 기준으로 180°, 90°, 45°, 0° 등으로 개각된다.

스틸 카메라가 채용하고 있는 대표적인 방식인 셔터막 개폐식 셔터(Focal plan shutter)는
얇은 철제 막으로 이루어진 셔터가 좌우 또는 상하로 열고 닫히는 구조를 가지고 있습니다.

이 셔터막 개폐식 방식의 연사 속도는 영상(영화) 카메라가 필요로 하는
최소 프레임 생성 속도를 따라가지 못하는 기술적인 문제가 있었습니다.
이러한 이유로 전문가들은 빠른 셔터 속도를 만들기 위해 모터로 돌아가는
회전식 셔터(Rotary shutter)를 만들게 되었습니다.

쉽게 설명하면, 어떤 건물 입구에 설치된 문을 통해 사람이 나가고 들어가면
단순한 미닫이 문에 비해, 회전문이 훨씬 빠르게 사람을 통과하는 것과 같은 원리입니다.

회전식 셔터의 회전속도는 필름을 로딩하는 속도와 맞물려 고정되어 있으며
개각도에 따라 필름에 노광 되는 빛의 시간 변화를 통해 빛의 광량을 조절 하였습니다.

셔터스피드는 스틸 카메라에 주로 사용되는 개념이였지만,
이를 영상 작업에 적용 못하는 것은 아닙니다.
동영상이란건 결국 사진의 연속이기 때문입니다.

카메라의 발전으로 인하여 최근 카메라의 결과물은
셔터 스피드와 개각도의 차이가 전혀 발생하지 않습니다.
쉽게 말해 필름 카메라와 달리 요즘 카메라들은 물리적인 셔터가 존재하지 않으며,
이미지 센서로 인해 기계적 셔터를 만들 필요가 없어졌습니다.

일부 현장의 전문가들은 다른 이유로 아직도 개각도를 사용하고 있습니다만
셔터 스피드와 셔터 개각도는 구동방식의 차이가 있을 뿐 같은 개념이라 이해하시면 됩니다.

감도 ( = ISO )

감도(=ISO)는 International Organization for Standardization 의 약자로서
이미지 센서가 빛을 받아들이는 민감도를 숫자로 나타낸 것을 말합니다.

감도가 높을 수록 빛을 받아 들이는 속도가 빠릅니다.
이로 인해 조리개와 셔터 스피드로 조절할 수 있는 노출의 한계를
극복할 수 있는 노출 조절의 마지막 요소가 감도 입니다.

이 이미지는 대체 속성이 비어있습니다. 그 파일 이름은 .jpg입니다 — 감도와 빛의 양

감도(=ISO)를 ‘스탑(Stop)’ 단위로 나타낼 수 있으며
2배의 변화가 ‘1스탑’ 으로 계산 됩니다.

25 부터 25600까지 ‘1스탑’ 단위의 감도는 다음과 같습니다.

25-50-100-200-400-800-1600-3200-6400-12800-25600

일반적으로 가장 널리 사용되는 ‘1/3스탑’ 단위의 감도 단위는
25-32-40-50-64-80-100-125-160-200-250-320-400-500-640-800
-1000-1250-1600-2000-2500-3200-4000-5000-6400-8000-10000-12800-16000-20000-25600
입니다.

감도(=ISO)가 100에서 200으로 1스탑 올라가면
필름이나 이미지 센서의 빛을 받아들이는 속도가 증가하므로 광량이 2배 증가합니다.
감도(=ISO)가 100에서 50으로 1스탑 내려가면
필름이나 이미지 센서의 빛을 받아들이는 속도가 감소하므로 광량이 2배 감소합니다.

감도(=ISO)가 100에서 400으로 2스탑 올라가면
필름이나 이미지 센서의 빛을 받아들이는 속도가 증가하므로 광량이 4배 증가합니다.
감도(=ISO)가 100에서 25으로 2스탑 내려가면
필름이나 이미지 센서의 빛을 받아들이는 속도가 감소하므로 광량이 4배 감소합니다.

즉, 감도(=ISO)를 조정함으로써
광량(빛의 세기)을 조절 할 수 있습니다.

*관련링크
– 나무위키 감도

조리개가 심도와 관련이 있고
셔터 스피드가 움직임에 영향을 끼치듯이
감도는 카메라의 해상도에 영향을 미칩니다

감도(=ISO)가 높으면 사진이 밝아지는 대신 노이즈가 생겨 화질이 떨어질 수 있습니다.
감도(=ISO)가 낮으면 사진이 어두워 지는 대신 노이즈가 줄어들고 화질이 향상됩니다.

이를 해상도라고 표현 합니다.

픽셀 ( Pixel )

해상도를 설명하기 전에 픽셀(Pixel)을 먼저 알아야 합니다.

픽셀(Pixel)은 화면에 색을 그릴 수 있는 네모난 작은 점입니다.
화면(디스플레이)를 구성하는 최소 단위 입니다.

너무 작아서 사람의 눈으로 볼 수 없는 픽셀은
디지털 신호로 된 RGB(빨강, 녹색, 파랑)이라는
빛의 3원색을 이용해서 다양한 색을 표현할 수 있습니다.

화면에 있는 픽셀 하나 하나가 색을 표현했을때 우리는 영상을 볼 수 있는 것입니다.

해상도

해상도는 화면의 선명한 정도를 나타내는 말입니다.

화질이 좋다거나 해상도가 높다는 것은
영상이 엄청 선명하고 깨끗하게 잘 보인다는 거고
화질이 안 좋다 또는 해상도가 낮다는 것은
영상이 흐리거나 사물들의 경계가 모호해져서 선명하지 않다는 뜻입니다.

해상도 = 가로픽셀 X 세로픽셀
화면의 가로, 세로에 배치된 픽셀의 개수를 표현합니다.

모니터 및 TV 화면들은 사각형입니다.
사각형의 넓이 구하는 공식과 같이 가로픽셀과 세로픽셀을 곱하여
해상도의 전체 픽셀 개수를 구할 수 있습니다.

1MP = 100만 화소
10MP = 1000만 화소….

픽셀의 전체 개수가 화소가 됩니다.
300만 화소, 10MP화소 등…가로와 세로 픽셀을 곱해서 계산한 수를
사람들이 보기 편하게 표현한 것입니다.

*관련링크
– 위키백과 해상도
– 해상도란 무엇인가?

노출과 조명

지금까지 우리는 카메라의 노출에 영향을 미치는
조리개, 셔터 스피드, 감도에 대해서 살펴보았습니다.

조리개는 빛을 받아 들이는 크기를 통해 빛의 양을
셔터스피드는 빛을 받아 들이는 시간을 통해 빛의 양을
감도는 빛을 받아 들이는 속도를 통해 빛의 양을
조절함으로써 빛의 세기(광량)를 결정할 수 있습니다.

영상조명은
광원을 통해 만들어진 직광과 산광의 광량과 광원의 크기를 활용하여
인물 및 피사체와의 거리, 각도를 조절하여 생긴
밝고 어두운 명암 차이를 이용하여
관객들에게 보여지는 화면을 구성하는 것입니다.

라고 영상조명에 대해서 정의 하였습니다.

즉, 밝고 어두운 명암차이를 만들기 위해서 알아야 할 카메라의 중요한 기능이
조리개와 셔터 스피드, 감도인 것입니다.

이 3가지 요소는 모두 광량을 조절하는 카메라의 기능으로서
이를 활용하여 관객들에게 보여지는 화면에 명암을 표현할 수 있기 때문입니다.

카메라의 조리개, 셔터 스피드, 감도는 서로 상호작용하며,
스탑의 단위를 조절함으로써 노출을 결정하고 명암을 표현합니다.

적정노출

영상의 밝기라고 할 수 있는 노출은 카메라의 렌즈를 통해서 빛이 들어오고
그 빛이 카메라의 센서 혹은 필름에 기록된 결과물 입니다.

이 때 적절한 양의 빛을 받아 들이면
너무 밝지도 어둡지도 않은 보통의 결과물을 얻을 수 있습니다.
이를 적정노출이라고 표현합니다.

적정노출의 기준은 상대적이라고 할 수 있습니다.
촬영자 개개인의 눈으로 바라보는 세상의 밝기와
가장 비슷한 느낌을 구현해 주는 노출값이 바로 적정노출 입니다.

적정노출이란 절대적인 수치가 존재하지 않으며
똑같은 피사체를 두고 여러 명에게
적정 노출값으로 촬영해 보라고 주문을 하면
대부분 서로 다른 밝기의 결과물을 촬영하게 됩니다.
그만큼 개개인이 생각하는 적정 노출값이 다르다는 뜻입니다.

필름 카메라를 사용하여 촬영을 하던 시절에는 필름을 인화하여
결과물을 확인하기 전까지는 어떻게 찍힐지 미리 확인이 불가능 하였습니다.
현재의 디지털 카메라는 촬영을 시작하기 전에 모니터를 통해
촬영자가 설정한 노출에 따라 결과물이 어떻게 찍힐지 미리 확인 가능합니다.

즉, 모니터를 통하여 관객들에게 보여질 화면의 결과물에 대한
명암과 색을 미리 확인 가능하게 되었다는 의미입니다.

모니터에는 명암과 색을 결정하는 기능이 여러가지 존재 합니다.
그 중 명암을 위해서 소개해드리고 싶은 내용이 존 시스템 입니다.

존 시스템(Zone System)

존 시스템(Zone System)은 최적의 필름 노출과 현상을 결정하기 위한 사진 기술로,
앤설 애덤스와 프레드 아처가 공식화 하였습니다.

존(Zone)은 ‘구역’, ‘영역’을 의미하는 영어단어로서
반사식 노출계가 적정노출로 표현하는 18% 회색을 Zone5로 설정하고
어두움-밝음을 11개의 노출Zone 으로 분류 하였습니다.

Zone의 가장 어두운 부분, 즉 빛의 밀도가 가장 낮은 부분은 Zone0
Zone의 가장 밝은 부분, 즉 빛의 밀도가 가장 높은 부분은 Zone10 입니다.

화이트밸런스

카메라 촬영 시 반사된 빛의 색감을 중립적으로 잡아, 색 균형을 조절하는 것

카메라 촬영 시 광원에 따라 색의 표현에 차이가 존재합니다.
광원의 색온도가 낮으면 붉은 빛을 띄고,
광원의 색온도가 높을 경우 파란 빛을 띄기 때문입니다.

같은 태양광 아래에서 촬영하더라도
대낮이나 일몰 등 빛의 온도(색온도)에 따라
피사체의 색감이 달리 표현이 됩니다.

인간의 눈은 색순응에 의해서 색의 자동 조절 기능이 존재합니다.
하지만 카메라는 이러한 자동 조절 기능이 존재하지 않기 때문에
색온도를 보정하여 이상적인 흰색이 촬영되도록 하는 기능이 화이트 밸런스 입니다.

색온도와 화이트 밸런스를 같은 개념으로 사용하는 경향도 있지만
실제로는 서로 구분되는 다른 개념입니다.
색온도는 카메라 외부의 환경을
화이트 밸런스는 카메라 내부설정 환경을 나타내는 개념이기 때문입니다.

영상조명에 노출이 명암과 관련이 있다면
카메라의 화이트 밸런스는 색과 관련 있다고 할 수 있습니다.

지금까지 설명한 내용은 영상조명에서 명암과 색과 관련된
카메라의 중요한 기능에 대한 내용이였습니다.

간단히 정리를 해보자면
카메라에서 노출은 명암을 조절하는 장치라고 이해하시면 됩니다.
색온도는 색을 조절하는 장치라고 이해하시면 됩니다.

카메라는 노출과 화이트밸런스를 이용해서
관객들에게 보여지는 화면의 명암과 색을 결정합니다.

그렇기에 노출과 화이트밸런스의 개념을 충분히 이해하고 있어야지만
영상 조명을 함에 있어서 명암과 색을 정확히 표현할 수 있습니다.

이제부터는 화각에 대해서 이야기 해보도록 하겠습니다.

화각(angle of view, field of view, FOV)

화각은 카메라(렌즈)가 보는 피사계의 각도 범위 입니다.

화각을 결정하는 요소는 렌즈의 초점거리와 이미지센서의 크기입니다.

렌즈 제조사들은 제품을 광각렌즈, 표준렌즈, 망원렌즈로 분류합니다.
광각렌즈, 표준렌즈, 망원렌즈는 화상의 각도(화각)이 다르고, 렌즈의 초점의 거리도 다릅니다.

사람의 시야각 보다 넓은 각도를 볼 수 있는 렌즈를 광각렌즈라고 부르며
사람의 시야각 보다 좁은 각도를 볼 수 있는 렌즈를 망원렌즈라고 부릅니다.

카메라를 통해서 보여지는 화면은 2D의 화면입니다.
저희들은 현재 2D의 화면을 보고 있는 것이지 3D의 화면을 보고 있는 것이 아닙니다.

구도, 원근감, 공간감, 명암 등을 이용해서
2D의 화면을 3D의 화면처럼 보이도록 포장한 것이지
정확히 말씀드리자면 저희들이 보고 있는 화면은 2D가 대부분입니다.

영상조명에서 카메라의 화각을 알아야 하는 이유는
관객들에게 보여지는 카메라의 구도와 앵글을 알기 위해서 입니다.

카메라의 구도와 앵글은 추후 설명을 드리도록 하겠습니다.
결론부터 이야기 해드리자면 조명은
카메라의 화각 뒤에 숨어서 하는 작업입니다.
특별한 의도가 있지 않다면
관객들이 보는 화면에서 조명은 등장하지 않습니다.
조명기구는 언제나 관객들이 보는 화면 밖에서만 존재합니다.
그렇기 때문에 관객들에게 보여지는 화면의 크기를 알아야지만
조명기구를 설치할 위치를 결정할 수 있으며
인물 및 특정 피사체와의 거리와 각도를 파악하여
조명의 광량을 결정할 수 있게 됩니다.

영상조명을 하는데 있어서 지금 말하는 내용을 꼭 기억 하시길 바랍니다.

영상에서 조명을 한다는 것은
관객들에게 보여지는 화면의 명암과 색을 표현하는 일 입니다.
관객들에게 보이지도 않는 공간과
보이지도 않는 인물 및 피사체를 강조하기 위해서
조명을 통해 명암과 색을 표현 해보았자
여러분들이 노력한 화면이
관객들에게 보이지 않는다면 어떠한 의미가 있습니까?

다시 한번 강조 드립니다.
영상에서 조명이란 카메라를 통해
관객들에게 보여지는 화면의 명암과 색을 표현하는 일 입니다.