렌즈(1)

렌즈의 특성

1. 초점거리

 초점거리란 무한대에 있는 피사체에 초점을 맞추었을 때 렌즈와 상이 맺히는 CCD (필름을 사용하는 카메라에서는 필름)의 초점면 사이의 거리를 말한다. 표준렌즈와 광각렌즈, 협각(망원)렌즈는 이 초점거리에 의해 구분되는데, 사용하는 필름이나 CCD의 대각선 길이와 유사한 초점거리를 갖는 렌즈를 표준렌즈라고 하고, 이보다 짧은 초점거리를 갖는 렌즈를 광각렌즈(wide lens), 긴 초점거리를 갖는 렌즈를 협각렌즈(망원렌즈, telephoto lens)라고 한다. 스틸 사진용 카메라의 경우에는 이러한 초점거리가 고정된 단렌즈(prime lens)들을 많이 사용하는 데 비해, 대부분의 비디오 카메라에서는 망원렌즈, 표준렌즈, 광각렌즈의 기능을 렌즈 하나에 모은 가변초점 렌즈인 줌렌즈(zoom lens)를 주로 사용한다.

 2. 화각

 모든 렌즈는 초점거리에 따라 촬영되는 범위, 즉 화각(angle of view)이 다르다. 화각은 동일한 포맷(35mm 필름 카메라, 또는 2/3인치 CCD를 사용하는 비디오 카메라 등과 같이)을 사용하였을 경우 초점길이가 2배로 늘어나면 1/2로 좁아지고, 반대로 초점길이가 1/2배로 작아지면 화각은 2배로 넓어지는 것과 같이 반비례로 변화한다. 예를 들어, 50mm 렌즈를 기준으로 비교하면 100mm 렌즈는 50mm 렌즈의 화각보다 1/2배로 화각이 좁아지고, 25mm 렌즈는 50mm 렌즈가 촬영하는 범위보다 2배가 넓어지는 것이다. 인물을 촬영할 경우, 50mm 렌즈로 촬영하면 허리 이상의 상반신을 잡을 수 있다고 할 때, 인물과 카메라와의 거리가 동일하더라도 100mm 렌즈를 사용하면 가슴부분 이상을 촬영할 수 있고, 25mm 렌즈로는 무릎 부분 이상을 촬영할 수 있다. 

 이와 같은 상황에서 우리는 렌즈를 바꾸지 않고도 50mm 렌즈만을 사용하여 렌즈를 바꾸어 촬영한 것과 같은 사이즈를 만들어낼 수 있다. 즉, 가슴 위의 부분을 촬영하고 싶으면 인물과 카메라의 거리를 원래의 반으로 줄여 조금 더 인물에 접근해서 촬영할 수도 있고, 인물의 전신을 잡고 싶으면 두 배 더 뒤쪽으로 물러나 촬영하면 된다. 그렇다면 왜 동일한 사이즈를 얻을 수 있음에도 불구하고 비싼 비용을 지불해가며 렌즈를 바꾸어 촬영하는 것일까? 이 두 가지 방법 사이에는 영상적으
로 명확한 차이가 있다.

3. 원근감

 원근감(perspective)이란 특정한 피사체와 그 앞뒤에 위치한 다른 피사체와의 거리감을 의미한다. 즉, 우리가 어떤 인물을 촬영한다고 할 때, 그 인물의 앞에 있는 다른 인물이나 그 인물의 뒤에 위치한 건물이나 나무들과의 공간감을 원근감이라고 표현한다. 일상생활에서 우리의 눈으로 사물을 볼 때 느끼는 원근감이 가장 기본적인 원근감인데, 이 원근감을 통해 우리는 어떤 사물이 특정한 사물에 비해 가까이 있다거나 멀리 떨어져 있음을 인식한다.
 하지만 렌즈가 표현하는 원근감은 우리가 눈으로 보는 원근감과 같지 않다. 즉, 초점거리가 짧은 렌즈를 사용하면 우리가 실제 느끼는 원근감보다 앞뒤의 공간이 더 멀게 표현되고, 초점거리가 긴 렌즈를 사용하면 실제의 원근감보다 더 가까운 원근감을 보여준다. 우리는 각 렌즈가 가지는 이러한 원근감을 이용하여 어떤 피사체를 실제보다 더 가깝게 또는 더 멀리 있는 것처럼 표현할 수 있다.

4. 운동감

 어떤 피사체가 이동을 할 때 동일한 속도로 움직인다고 하여도 각 렌즈는 초점거리에 따라 그 움직임의 속도감을 달리 표현할 수가 있다. 이를 렌즈의 운동감이라고 한다. 즉, 우리가 육안으로 볼 때의 운동감과는 달리 일반적으로 초점길이가 짧은 렌즈를 사용하면 속도가 더 빠르게 보이고, 초점길이가 긴 렌즈를 사용하면 원래의 속도보다 더 느리게 보인다. 이렇게 각 렌즈마다 가지고 있는 운동감의 표현효과를 이용하면 어떤 상황을 실제보다 더 긴박한 운동감을 갖는 역동적인 화면으로 표현할 수도 있고 아니면 실제의 운동감보다 좀더 여유로운 상황으로 바꾸어 묘사할 수도 있다.

5. 피사계 심도

 우리가 어떤 피사체를 촬영하고자 할 때 그 피사체에 초점을 맞추게 되면, 이론적으로는 피사체가 초점을 맺는 면(CCD나 필름면)이 단 하나이기 때문에 엄밀한 의미에서 초점을 맞춘 부분 이외의 다른 곳은 초점이 맞지 않은 상태가 되어야만 한다. 하지만 실제적으로는 포커스를 맞춘 부분 이외에도 보기에 지장이 없을 정도로 마치 포커스가 맞은 것처럼 보이는 범위가 생기는데, 이와 같이 실제로는 포커스가 맞지 않았지만 포커스가 맞은 것처럼 보이는 범위를 피사계 심도(초점심도)라
고 한다.
 광학적으로 이야기하면, 피사체의 어느 한 점에 정확하게 초점을 맞추면 그 영상은 렌즈를 통과해서 CCD (필름 카메라에서는 필름면)상에 또렷하게 한 점으로 상을 맺게 된다. 이때 그 점의 앞이나 뒤에 있는 피사체는 포커스가 맞지 않은 상태이기 때문에 CCD상에 정확한 한 점으로 모이지를 못하고 흐릿한 원형의 형태로 상을 맺게 되는데 이것을 착란원 (circle of confusion)이라고 부른다.
 그런데 만약 착란원의 크기가 작아져 정확하게 초점을 맺었을 때처럼 완전한점의 형태는 아니더라도 어느 정도 점의 형태와 가깝게 형성되면 실제로는 그 부분 역시 초점이 맞은 것과 같은 상태로 보이게 된다. 이를 허용 착란원이라고 부르며,
이 허용 착란원이 생기는 범위를 피사계 심도라고 부른다.
 촬영시에 렌즈의 초점거리와 조리개를 이용하여 이 허용 착란원의 범위를 임의로 조절할 수 있다. 즉, 착란원을 원래의 상태로 놓아둘 것인가, 아니면 허용 착란원의 상태로 만들 것인가를 조절하여 임의의 피사체의 앞뒤에 위치한 다른 피사체
의 포커스 여부를 조절할 수가 있다. 일반적으로 이러한 피사계 심도는 다음과 같은 원리에 따른다.

① 조리개를 열수록 얕아지고, 조일수록 깊어진다.
② 초점길이가 긴 렌즈 쪽으로 갈수록 피사계 심도가 얕아지고, 초점거리가 짧
은 쪽으로 갈수록 깊어진다.
③ 카메라와 피사체와의 거리가 짧을수록 얕아지고, 멀수록 깊어진다. 

6. 최단 초점거리와 매크로

 모든 렌즈는 카메라와 피사체가 최대한도로 접근할 수 있는 거리의 한계를 가지고 있다. 이 거리 이내로 접근하면 포커스를 맞출 수 없게 된다. 이 거리를 최단 초점거리(minimum object distance, MOD)라고 한다. 피사체 자체의 크기가 작아 화면 안에 원하는 크기로 잡히지 않을 경우, 이 피사체를 원하는 크기로 잡으려고 좀더 피사체에 접근해도 최단 초점거리 이내에서는 초점을 조절할 수 없을 경우에 사용되는 것이 렌즈에 부착된 매크로(macro) 기능이다. 전문가용으로 사용되는 대부분의 ENG/EFP용 줌렌즈에는 이 매크로 기능이 장착되어 있어, 최단 초점거리 내에서도 아주 가깝게 피사체에 접근하여 촬영하는 것이 가능하도록 되어 있다. 하지만 매크로 기능을 사용하여 초점을 맞출 때에는 줌 기능을 사용할 수 없다. 매크로 기능을 사용했을 때의 내부적인 렌즈의 위치는 가변초점 기능을 사용할 수 없게 되기 때문이다. 소형 캠코더의 경우에는 최단 초점거리 이내로 들어오면 대부분 줌렌즈 자체에서 자동으로 매크로 기능으로 바뀌게 되어 있는데 성능도 아주 우수하여 손가락 한 마디 정도를 화면 안에 가득 채울 수 있을 정도까지의 클로즈업 샷을 만들 수 있다.

7. 배율 확대기

 중계용 스튜디오 카메라를 비롯하여 ENG/EFP 급에 사용되는 줌렌즈에는 배율 확대기(range extender)가 장착되어 있다. 배율 확대기는 렌즈의 뒷부분에 장착되어 렌즈가 가진 초점거리를 2배로 늘려준다. 즉, 렌즈의 원래 초점거리가 8mm에서 128mm까지의 줌렌즈라면 확대기를 사용할 경우, 이를 전체적으로 2배의 초점거리인 16mm에서 256mm까지 활용할 수 있는 렌즈로 바꾸어준다. 배율 확대기를 사용하면 렌즈를 바꾸지 않고도 좀더 멀리 떨어진 곳에 있는 피사체를 최대 망원의 2배까지 확대할 수 있어 편리한 반면, 그 상황에서 조리개 한 스텝 분량만큼 노출을 더 필요로 하기 때문에 조명조건이 만족스럽지 못할 경우에 사용하면 화질이 많이 떨어진다.