카메라 용어 이해하기 - 스펙을 결정하는 요소들 (화소, 셔터 속도, 조리개, 감도, 초점거리 등)

앞서 디지털카메라의 원리를 대략적으로 알아보았습니다. 이번 글에서는 이전 글에서 설명이 부족했던 카메라의 다른 부분들을 알아보겠습니다. 스마트폰이나 카메라를 구입할 때 스펙을 대략이나마 이해하고 싶으신 분들에게 유용한 정보가 되길 바랍니다.

 

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디지털카메라로 찍은 사진은 어떻게 이미지 파일이 될까 - 카메라의 원리와 이미지

 

목차
화소
셔터 속도
조리개
ISO
초점거리
렌즈 속도
f-값
예시: 아이폰 12 프로 카메라 스펙 읽기

 

 

그림 1: 아이폰 12의 카메라 스펙 (출처: 애플 공식 홈페이지)

 

화소 (픽셀, Pixel)

그림 1은 애플의 홈페이지에서 캡처한 아이폰 12의 카메라 스펙입니다. 이전 글에서 언급했듯이 첫 줄의 12MP는 카메라의 이미지 센서가 12 MegaPixels (메가 픽셀), 즉 12,000,000 개의 픽셀로 구성되었음을 의미합니다. 하나의 픽셀은 디지털 이미지를 구성하는 가장 기본이 되는 최소 단위입니다. 디지털카메라의 화소 수가 많을수록 더 정밀하고 해상도 높은 이미지를 얻을 수 있게 됩니다.

 

셔터 속도 (Shutter Speed)

카메라로 사진을 찍을 때 셔터 버튼을 눌러서 촬영을 하게 됩니다. 버튼을 누르면, 카메라 내부에 이미지 센서를 가리고 있던 셔터 막이 열리면서 센서를 빛에 노출하게 됩니다. 노출이 완료되면 셔터는 다시 닫히게 됩니다. 셔터 속도란, 이미지 센서가 빛에 노출되는 시간을 의미합니다.

 

 

그림 2: Motion blur가 일어난 사진 예시. (출처 - 위키피디아 "Motion Blur")

그림 3: 셔터 스피드(1/1600초)가 빠른 카메라로 촬영한 사진 예시 (출처: https://photographylife.com)

 

셔터 속도가 길수록, 이미지 센서가 빛에 오래 노출됩니다. (셔터가 천천히 닫힌다고 생각하면 됩니다.) 이에 따라 카메라가 빠르게 움직이는 물체를 촬영할 경우에 움직이는 과정이 모두 센서에 기록되어 그림 2와 같이 이미지가 희미하게 나타나게 됩니다. (motion blur) 반대로, 그림 3과 같이 빠른 움직임을 촬영하기 위해 일부러 셔터 속도가 짧은 카메라를 사용하기도 합니다.

 

셔터 속도는 이미지의 밝기에도 영향을 미치게 됩니다. 셔터 속도가 길어서 이미지 센서가 빛에 오래 노출될수록, 들어오는 빛의 양이 많기 때문에 이미지가 밝아집니다. 반대로 셔터 속도가 짧으면 이미지가 어두워집니다. 물론, 이미지의 밝기는 셔터 속도뿐만 아니라 조리개나 ISO(감도) 같은 다른 요인들이 복합적으로 영향을 미치게 됩니다.

 

조리개 (Aperture)

카메라에서 렌즈는 가장 중요한 부품 중 하나입니다. 빛이 렌즈를 통과하기 전에, 조리개는 렌즈로 들어오는 빛의 양을 조절하는 역할을 합니다. 대부분의 보급형 디지털카메라에서 조리개는 자동으로 조절됩니다.

 

조리개의 스펙은 직경(diameter)의 크기로 표현하는데, 보통 최대/최소 직경 크기를 함께 표기하거나 (예시: f/1.4–f/8.0), 혹은 최대 직경 크기만을 표기하기도 합니다. 예를 들어, 그림 1의 두 번째 줄에서 f/2.4라고 표기된 Ultra Wide 렌즈의 조리개의 스펙을 확인할 수 있습니다. f는 초점거리인데 이에 대해서는 나중에 설명하겠습니다.

 

ISO (감도)

필름 카메라의 경우 ISO는 필름이 빛에 얼마나 민감한지를 나타내는 척도이며, 마찬가지로 디지털카메라의 경우는 이미지 센서가 빛에 얼마나 민감한지를 나타내는 용어입니다. ISO가 높으면 빛에 더 민감해지기 때문에 더 쉽게 빛을 받아들이는 것으로 생각할 수 있는 반면, 빛에 너무 민감해서 노이즈가 생길 수도 있습니다.

 

초점거리

그림 4: 초점거리(Focal Length) 와 화각(Angle of View). 카메라와 물체를 위에서 아래로(하늘->땅 방향) 내려다 보는 방향으로 그린 그림입니다.

 

초점거리란 카메라에서 이미지 센서와 렌즈 사이의 거리를 나타냅니다. (그림 4) 사진에 물체가 찍히기 위해서는 화각(Angle of View, AOV) 안쪽에 물체가 위치해야 합니다. 화각 밖으로 벗어나 있는 물체의 경우는 사진에 찍히지 않습니다. 화각은 초점거리가 달라짐에 따라 바뀌게 되는데, 그림 4의 오른쪽과 같이 초점거리가 짧아질수록, 화각이 넓어지게 됩니다. 즉, 같은 물체를 초점거리를 달리해서 촬영하게 되면, 초점거리가 짧은 오른쪽의 경우에 물체가 이미지에 더 작게 나타나게 됩니다.

 

디지털카메라에서 사진을 줌 인/아웃하는 기능은 바로 이 초점거리를 조절하여 같은 물체를 이미지에 얼마나 확대/축소해서 찍을지 조절하는 것입니다. 이처럼 실제 렌즈를 움직여서 물체를 확대/축소하는 것을 광학 줌(optical zoom)이라고 합니다. 참고로 자체 소프트웨어를 이용해서 줌을 하는 디지털 줌(digital zoom) 방식도 있으나 이는 사진의 화질에 영향을 미치게 됩니다.

 

렌즈 속도 (렌즈 밝기)

조리개의 최대 직경이 클수록 단위 시간당 더 많은 빛을 통과시킬 수 있어서 "렌즈가 밝다"라고 이야기하기도 합니다. 렌즈가 밝을수록, 사진에 필요한 밝기(노출값)를 얻기 위해 셔터 속도를 길게 할 필요가 없어지기 때문에, 빠른 셔터 속도를 확보할 수 있게 됩니다. 이러한 이유로 조리개의 직경이 큰 "밝은 렌즈"를 "빠른 렌즈"라고 하기도 합니다.

 

f-값 (f-number, focal ratio, f-ratio, f-stop)

카메라 렌즈의 스펙을 나타낼 때 주로 f-값으로 표기합니다. f-값이란 초점거리와 조리개 직경의 비율입니다. (focal/diameter) 렌즈 속도를 표현하기 위해 자주 사용되곤 합니다. 앞서 표기한 f/2.4에서 2.4가 f-값에 해당되는데 값이 작을수록 렌즈 속도가 빠르다고 생각할 수 있습니다. 

 

예를 들어, 초점거리가 100mm인 f/4 렌즈의 경우, 조리개의 직경이 25mm임을 알 수 있습니다. 초점거리가 100mm인 f/2 렌즈의 경우, 조리개의 직경은 50mm임을 알 수 있습니다. 직경이 2배 커지면 빛이 들어오는 면적은 4배 커지기 때문에, 동일한 빛의 노출값을 얻기 위해서 셔터 속도를 1/4배 짧게 할 수 있게 됩니다. 셔터 속도를 짧게 (빠르게) 할수록 motion blur가 적은 선명한 사진을 얻는 것이 가능해집니다.

 

 

예시: 아이폰 12 프로 카메라 스펙 읽기

그림 5: 아이폰 12 프로 카메라 스펙 (출처: 애플 공식 홈페이지)

아이폰 12 프로 모델에는 세 개의 카메라가 있는데 그림 5를 보면 각 카메라의 스펙이 표기되어 있습니다. 각 각은 Wide, Ultra Wide, Telephoto 카메라라고 불리는 것 같습니다.

 

세 카메라 모두 12MP 이미지 센서가 사용되었습니다. 먼저, Wide 카메라의 경우 7-element lens라는 것은 내부적으로 7개의 렌즈가 장착되어 있음을 의미하며, 초점거리가 26mm인 f/1.6 렌즈가 사용되었습니다. 이전 버전의 아이폰에 비해 f-값이 작아진 것을 알 수 있는데, 이는 렌즈 속도가 빨라진 것입니다. 다시 말해, 동일한 사진의 노출값을 얻기 위해서 빠른 셔터 속도를 확보할 수 있기 때문에 비교적 빨리 움직이는 물체를 찍었을 때 더 쉽게 선명한 (motion blur가 적은) 촬영을 할 수 있게 됩니다.

 

와이드(Wide)와 울트라 와이드(Ultra Wide) 카메라의 초점거리를 보면, 각각 26mm와 13mm입니다. 초점거리가 훨씬 짧은 울트라 와이드 카메라의 경우, 와이드 카메라에 비해 훨씬 넓은 시야를 확보할 수 있게 됩니다. 시야각이 120도로 꽤 넓은 편입니다.

 

 

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