조리개와 셔터스피드의 이해

조리개와 셔터스피드

 

카메라를 처음 시작할 때 한참 고민했던 부분입니다. 외워지지도 않고 이해되지도 않아서 결국 단순한 물리적 계산으로 접근하고서야 이해하였습니다. 이 간단한 것을.

카메라는 빛을 담는 장치이다. 항상 동일한 양의 빛을 담을 수 있는 것은 아니며 또한 다를 수 있기 때문에 의미가 있는 것이 아닐까 한다.

담고자 하는 빛의 양을 조절하기 위해 조리개와 셔터스피드를 이용한다. 아래의 그림에서 R은 조리개의 지름이며 1에서부터 1/√2씩 감소한다. t는 셔터가 열려 있는 시간으로 흔히 셔터스피드라 말하며 1초에서부터 1/2배씩 감소한다. 원통의 체적이 촬상면(CCD, 필름 등)에 입사되는 빛의 양이 될 것이다.

즉,

조리개 지름 : R, R/√2, R/2, R/2√2, R/4, R/4√2, R/8……
              (전통적인 카메라, 디지털카메라는 더 다양함)

è 분모만 써 보면 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8,.

어디서 많이 본 값일 것이다. 조리개 값은 대문자 F로 표시한다. F2.8 이런 식으로. 소문자로 써도 뭐라 하진 않는다.

소문자 f는 흔히 초점거리를 표시하던가??

셔터스피드 : 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256. 1/512…

è 비슷하지만 낯 설다. 1/16 -> 1/15, 1/32 -> 1/30, 1/64 -> 1/60, 1/128 -> 1/125,
                       1/256 -> 1/250, 1/512 -> 1/500…

이제 좀 감이 오는가 모르겠다. 실제의 셔터스피드는 위의 값이고 카메라에 표시되는 것은 아래값이다. 지금은 2진수에 익숙해져 있어서 오히려 1/2배씩 감소하는 것이 더 편할지 모르겠지만 저런 표현이 더 편할 때가 있었겠다. 지금도 그럴 수 있겠고..

어떤 카메라는 위에 열거한 것보다 더 다양한 값을 설정할 수 있는데 기술이 발전하는 것도 생각해야 되니까….

이제 원통의 체적(부피)을 구해 보자.

조리개는 여러 개의 판으로 이루어진 것으로 엄밀하게는 원형이 아니다. 조리개가 조여질수록 원형에서 더 멀어지지만 원형으로 계산해도 큰 오차는 없을 것이다.

원통 부피 구하는 공식 : 원면적 X 원통의 길이

       원면적 : πr² (r은 조리개 반지름, R/2)

       원통의 길이 : 셔터스피드(t)

(1) 셔터 스피드는 1초로 고정하고 조리개 값 변화에 따른 광량 계산

눈치챘듯이 이것은 조리개 값에 따라 광량이 얼마나 차이가 나는지 보려고 하는 것이다.

① F1.4 ( ç 조리개 지름 1/√2 )

  우선 반지름은 R/2√2이 된다. 따라서 원통의 부피는

         π(R/2√2)² X 1초 = πR²/8

② F2.0 ( ç 조리개 지름 1/2 )

   우선 반지름은 R/4이 된다. 따라서 원통의 부피는

          π(R/4)² X 1초 = πR²/16 ( ç πR²/8 X 1/2. 세심..^^)

위 계산 결과에서 보듯이 조리개 한 단계(1 stop)의 변화가 광량에서는 2배 차이가 난다.

(2) 조리개 값을 1로 고정하고 셔터스피드 값 변화에 따른 광량 계산

그냥 해 보는 것이다. ^^

① 1/60 ( ç 실제값 1/64 )

  우선 반지름은 R/2이고, 따라서 원통의 부피는

         π(R/2)² X 1/64초 = πR²/(4x60)
         [π(R/2)² X 1/64초 = πR²/(4x64)]

② 1/125 ( ç 실제값 1/128 )

   우선 반지름은 R/2이고, 따라서 원통의 부피는

          π(R/2)² X 1/125초 = πR²/(4x125)

          [π(R/2)² X 1/128초 = πR²/(4x128)]

여기에서도 마찬가지로 셔터스피드가 한 단계 변함에 따라 광량은 2배 차이가 난다.

적정 노출에서 셔터스피드를 변화시켰을 때의 동일한 노출을 유지하기 위한 조리개 값은 위의 방식으로 구할 수 있다. 조리개 값을 변화시키고 동일한 노출을 유지하기 위한 셔터스피드 또한 마찬가지이고. 카메라에서 다 계산하고 표시해 주니 굳이 따로 계산할 필요는 없지만 개념을 알아 두는 것도 좋을 듯하여 적어 보았다.

* stop : 스톱은 노출의 단위이다. 조리개의 변화에 따라, 셔터스피드의 변화에 따라 노출이 달라지는데 이의 단위이다.