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렌즈 초점거리 / 조리개 / 거리에 따른 심도(초점범위) 계산하기.

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안녕하세요~ 레이군 입니다.

오늘은 카메라를 잘 사용하기 위한 공부내용 입니다.

휴대폰, 똑딱이 등으로 사진을 찍다가 좀 더 제대로 찍어보고 싶다 라는 마음을 가지게 되면 장비를 사게 되죠.

미러리스 같은 렌즈교환식 바디로 가게 되면, 대부분 센서 사이즈가 APS-C 사이즈 혹은 풀프레임 일겁니다.

이런 바디를 선택하는 가장 큰 이유중 하나는, 현란한 아웃포커싱이 아닐까 싶습니다.

아웃포커싱 이란?

아웃포커싱은, out of focus 로 초점이 맞는 곳을 제외하고 앞/뒤가 흐려지는 현상을 말합니다.

아웃포커스의 예시사진 입니다.(큰아들 사진입니다... 묘상권 존중...!)

왼쪽 눈 조금 앞쪽에 초점이 맞았고, 그보다 앞에있는 코, 뒤에있는 오른쪽 눈과 귀는 흐려진걸 볼 수 있습니다.

그보다 뒤쪽 배경은 형상을 알아보기 힘들 정도로 색 정보 정도만 보이는 상태구요.

이건 초점이 맞는 곳을 기준으로 앞/뒤로 점점 초점이 안 맞기 때문에 발생하는 현상 입니다.

이때 초점이 맞는 범위를 피사계 심도(DoF) 라고 하는데, 초점이 맞는 범위가 좁다면 심도가 얕다 라고 표현하고

초점 범위가 넓다면 심도가 깊다 라고 표현합니다.

위 사진은 선명하게 보이는 범위가 왼쪽 눈동자와 코 사이정도 됩니다. 거리로 따지면 1cm정도겠네요.

이정도면 심도가 상당히 얕은 사진이라고 볼 수 있습니다.

아웃포커싱의 조건

아웃포커싱이 잘 발생하는, 즉 심도가 얕은 사진을 찍으려면 조건이 있습니다.

  1. 렌즈의 초점거리가 길수록(광각보다 망원)
  2. 조리개를 많이 개방할수록(F4보다 F1.4)
  3. 피사체와 거리가 가까울수록

여기에 배경과의 거리가 멀수록 이라는 조건을 추가하기도 합니다만,

이건 심도가 얕은 사진이 아니라 배경을 잘 날리는 조건에 들어가는거라 제외하겠습니다.

위 조건을 조합하면, 렌즈 초점거리가 긴(망원) 렌즈로 조리개를 최대한 열고 피사체를 가까이서 찍으면 됩니다.

초점거리 200mm / 조리개 2.8 / 1m거리에 있는 피사체를 찍으면 = 초점이 맞는 범위는 3mm정도 됩니다.

아웃포커싱은 대충 아실꺼고, 어떻게 하면 아웃포커싱이 잘 된다, 피사계심도 라던지 그런건.

이미 수많은 자료가 나와있으니 넘어가겠습니다.

오늘 다룰건 그게 아니거든요.

심도 범위

아웃포커싱이 멋있어서 카메라를 질렀지만, 찍다보면 팬포커싱(넓은 범위에 초점이 맞는 것) 사진도 필요합니다.

이럴때 무작정 조리개를 조이거나, 피사체와 멀어지거나, 광각렌즈를 쓰거나 할 수 없지요.

또한 무작정 날리거나 조이는게 아니라, 내가 원하는 부분 까지만 정확히 표현하는것도 필요합니다.

가령 85mm 1.4렌즈로 다 열고 바스트샷을 찍는다면 대충 1.5m정도 떨어져서 찍게 되겠죠.

이때 눈에 초점이 맞춘다면, 앞쪽에 있는 코와 뒤에있는 귀는 날아갑니다.

초점 범위가 다 합쳐도 2.5cm밖에 안되거든요.

그래서 사진을 찍을때 공부를 해야 하고, 의도를 명확히 해야 하는거죠.

물론 찍다보면 몸으로 느끼게 되는 부분도 있어서 경험적인 측면이 강해서 익숙해지면 되는 부분이고

사진에 꼭 의도를 담거나 공부를 하지 않아도, 감각적인 사진을 찍는 분들이 많이 있습니다.

암튼, 오늘 다룰 내용은 광학에 관련된 내용이므로 수학적인 계산으로도 어느정도 유추가 가능합니다.

자 위 사진을 보시면 대충 광원으로부터 렌즈를 통과해 초점이 맞는 모습 입니다.

이때, 초점은 빨간색 부분에 맞게 됩니다. 저 부분(빛이 크로스 하는 부분) 만이 초점이 맞는거죠.

그러면 파란색은 뭐냐? 바로 초점의 범위 입니다.

빨간색은 점(이상적인 경우 한없이 0에 가까운 크기) 이고 파란색은 그보다는 큰 원을 이룰겁니다.

하지만, 사람의 눈은 0과 0.01의 차이를 구분하지 못합니다.

즉, 파란색 원의 크기가 0.01이라면, 그건 0과 다를 바 없다는 의미이죠.

사람의 눈은 일반적으로 25cm거리일때 0.2mm 보다 작으면 점으로 인식합니다.

그보다 가까워지면 당연히 구분이 될테고, 더 작은 크기여야 구분이 안될겁니다.

이걸 필름이랑 어쩌구 해서 환산하는게 있는데, 그건 복잡한 내용이니 검색을 해보시는걸 추천드립니다.

검색어는 '허용착란원' 으로 찾으시면 됩니다.(수학공식이 싫다면, 그냥 넘어가시면 됩니다)

여튼, 사람 눈이 인식할 수 있는 최소한의 크기를 기준으로 했을때를 카메라에 대입해보면

풀프레임 센서의 허용착란원은 0.03mm정도이고 1.5배 크롭인 APS-C 센서는 0.02mm정도가 나옵니다.

위 그림을 예시로 들면, 렌즈를 통과한 빛이 모이면서 점점 줄어들어 앞쪽 파란지점을 지날때 쯤

지름이 0.03mm정도가 되고, 빨간점(지름 0) 을 거쳐 다시 퍼지면서 뒤쪽 파란선에서 0.03mm가 되고,

이후 다시 넓어지는거죠.

그러면 사람 눈으로 볼때는, 앞쪽 파란선 ~ 뒤쪽 파란선 까지는 초점이 맞는것 처럼 보입니다.

물론 디지털이라 화소나 센서 성능에 따라 다를테니 확대해서 보면 그 범위에서도 약간의 차이는 존재하겠지만

저는 분석하려고 사진찍는게 아니기 때문에 그정도는 무시하겠습니다.

자 그러면, 저 앞쪽~뒤쪽 파란선 까지의 거리를 계산할 수 있다면 = 내가 원하는 범위에 초점을 맞출 수 있겠죠.

심도 범위 계산

자 이제 심도 범위를 계산해 보도록 합시다.

이게....공식이 있는데, 너무 복잡합니다.. 저같은 수포자는, 보는 순간 뒤로가기 누를 공식이예요..

그래서, 더 쉬운 방법으로 찾아보겠습니다.

정보의 바다, 인터넷. 그 무엇이든 있으니까요.

 

https://dofsimulator.net/

 

첫번째 사이트, DoF Simulator 입니다.

가장 위쪽은 건너뛰고, 셋팅에 필요한 부분만 알아봅시다.

Sensor size = 사용하는 카메라의 센서 사이즈를 입력합니다. 허용착란원의 크기 설정에 필요합니다.

Lens = 렌즈의 초점거리, 설정할 조리개값, 텔레컨버터 유무를 설정합니다.

Distance = 모델(피사체와의 거리) / 배경과의 거리를 설정합니다.

그 아래는 건너뛰겠습니다.

우측 Simulation 화면을 보면, 대충 이런 설정일때 / 이런 느낌으로 배경이 흐려진다 라는걸 볼 수 있습니다.

아래쪽 Depth of field 쪽을 보면, 카메라 - 모델 - 배경 의 거리가 표시되는데요

여기에 모델의 근처에 보면 빨간선이 있고, 앞/뒤로 회색의 범위가 보입니다.

이 범위가 바로 초점이 맞는 범위(피사계 심도) 입니다.

In front of subject 는 36.5cm 네요. 초점포인트 보다 앞쪽은 약 35cm정도 까지 초점이 맞습니다.

Behind subject 는 48.3cm 입니다. 초점포인트 보다 뒤쪽으로 약 48cm가량 선명할거예요.

Hyperfocal distance는 무한대까지 초점이 맞는 거리를 뜻합니다.

21.12m에 초점을 맞추면, 10.56m~무한대 까지 초점이 맞는다는 의미 입니다.

모델 위에 돋보기를 클릭하면, 모델 근처의 자세한 초점 범위가 보입니다.

초점은 눈에 맞췄다고 가정했을때의 범위인데, 위 그림은 70mm / f2.0 / 3m 촬영일때 입니다.

눈에 맞았지만, 머리의 절반까지만 선명하네요. 이대로 찍으면 아마 귀 부터는 날아갈것 같습니다.

70mm이고 촬영거리가 3m라면, F3.2 정도 되어야 눈에 맞춰도 머리카락 디테일까지 살아날거예요.

자 이런식으로 그림과 함께 이해하기 쉽게 초점범위를 계산할 수 있습니다.

물론 이건 렌즈의 광학적 성능이나 센서의 기계적 성능을 제외한 값이기 때문에, 차이는 존재합니다만...

그걸 제외해도, 대충 이정도다 라는건 알 수 있겠죠.

https://www.photopills.com/calculators/dof

 

 

Calculators | PhotoPills

 

www.photopills.com

 

다음은 PhotoPills에서 제공하는 Dof 계산기 입니다.

이런 느낌인데요, 사용법은 뭐...동일합니다.

표현되는게 좀 다른데, 이건 초점 위치부터 앞/뒤 초점의 범위뿐만 아니라

초점범위의 가장 가까운/가장 먼 곳의 거리까지 나오기 때문에 더 직관적입니다.

DoF에 관해 잘 모른다면 DoF Slmulator 가 더 편하겠지만, 원리를 알고나면 이쪽이 더 편하겠네요.

계산식의 차이가 있는지, 동일한 셋팅이지만 결과값이 조금 다르네요. 아마 CoC의 크기를 다르게 보나봐요.

하지만 큰 차이가 나지 않아서 별 상관 없습니다.

어차피 저 초점범위를 넘어선다고 바로 이미지가 뭉개지거나, 범위 내라고 바로 쨍한건 아니거든요.

웹사이트가 있는데 앱도 당연히 있겠죠?

우린 필드에서 찍을때도 있으니까요!

https://play.google.com/store/apps/details?id=renegrothmann.dofcalculator

 

DOF Calculator - Google Play 앱

피사계 심도(DOF) 계산

play.google.com

 

안드폰사용자라 안드앱만 가져왔습니다.(아마 아이폰에도 여러 앱이 있을거예요..)

DoF Calculator 로 검색하면 여러가지 앱이 나옵니다.

저는 그중에 이 앱의 조작방식이 가장 직관적이고 맘에들더라구요.(정보표시는 2순위..)

좌측에서 조리개 값을 설정하고, 중간에서 렌즈 초점거리를 정하고, 우측에서 피사체와의 거리를 정하면 됩니다.

피사체와의 거리를 정하면, 위/아래에 초점범위가 나타납니다.

가장 우측엔 자세한 정보가 나옵니다.

DoF(피사계심도) 는 2.62m~3.5m 까지이고, HFD(과초점거리)는 20.49m라고 하네요.

보케는 어떤 퍼센트 인지 잘 모르겠네요.. FoV(렌즈 화각) 도 표시를 해줍니다.

텔레컨버터는 기본값인 1배율인데, 만약 연결한게 있다면 설정 해주시면 되고

가장 우측 하단은 CoC(착란원) 의 반경 설정 입니다.

풀프레임 이라면 0.03mm에 두면 되고, APS-C 라면 0.02mm에 두면 됩니다.

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.aimenrg.dof

 

DOF Calculator - Google Play 앱

빨리, 사용 설명서와 프로 사진 작가를위한 DOF 계산기, 역 및 조리개 모드

play.google.com

 

이 앱은 DoF Simulator 처럼 좀 더 보기가 쉬운 앱 입니다.

수치를 바꾸는게 조금 더 귀찮은데, 보여지는 정보가 많아서 좋아요..

초점이 맞는곳의 가장 가까운 / 가장 먼 곳의 거리를 알려주고

포커스 위치로부터의 앞/뒤 초점범위도 함께 알려줍니다.

당연히 HFD도 표시되구요.

화면을 터치하면, 단위가 변경됩니다.

이 글의 목적

이 글은...음...

얼마전에 가족모임을 했는데, 그때 가져간 카메라로 가족사진을 찍었거든요.

그때 조명 약함 + 풀프레임 카메라에 충분히 익숙해지지 못한 상태 + 렌즈 이해도 부족이 겹친상태 였습니다.

표준줌 렌즈였는데, 심도 범위를 정확히 모르니 날아가는것 보단 조이자 해서 35mm / F8로 놓고 찍었는데...

ISO를 오토로 놔뒀더니, 제한해둔 최고 범위인 ISO 6400으로 찍혀버렸습니다.

집에와서 보니 아주 노이즈가 자글자글자글자글 ㅠ.ㅜ

NR로 어떻게든 커버를 하긴 했지만, 촬영거리 / 화각 / 조리개에 따른 초점범위를 알고있었다면...

아마 F8로 설정하지 않고 f5.6 정도로 찍었을텐데 그땐 몰랐거든요..

공부를 해봤더니, 수학공식이 난무하고 너무 복잡한 부분이라 고생했는데 찾다보니 계산기가 존재하더라구요.

그래서 이것저것 써보고, 제가 편하게 쓸 수 있었던 것 몇가지를 소개해 드리려고 작성했습니다.

자 심도 범위를 잘 계산해서, 더욱 멋진 사진을 담아봅시다...!

오늘 포스팅은 여기까지!

다음에 또 재미난거 들고 올게요~

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