카메라와 빛(광선) 2 - 빛의 성질과 광량

빛의 성질과 광량

 

카메라와 빛(광선) 1 - 빛의 뜻, 빛의 성질, 빛은 무엇일까?

카메라와 빛(광선) 1 - 빛의 뜻, 빛의 성질, 빛은 무엇일까?

 

빛의 편광 (polarized light)

 자연광은 모든 방향으로 같은 성질의 진동을 하기 때문에 어떤 반향으로 진동하는 빛만 통과시켜도 빛의 양은 동일합니다. 그 진동면이 어느 면에 치우친 상태의 빛의 파장을 편광이라고 합니다. 편광은 어떤 각도로 입사한 자연광이 유리의 면이나 수면 등의 비금속에서 반사했을 때 발생합니다. 하지만 촬영할 때 편광이 발생하면 피사체가 제대로 표현되지 않습니다. 그렇기 때문에 물 속이나 유리창 안의 상품을 찍을 때 카메라의 각도에 따라서 편광 때문에 표면을 찍기 힘듭니다. 이럴 경우에는 편광을 제거하고 촬영해야 합니다. 사용하는 액세서리로는 편광 필터가 있습니다. 편광 필터는 선글라스 등 여러 방면에서 이용되지만, 영상에서는 컬러 입체 영상의 입체 시각용 안경으로 입체감을 훌륭하게 재현할 수 있습니다.

 

빛의 투과 (transmission)

 빛의 투과는 방사된 빛이 물질을 통과하는 현상을 말합니다. 그리고 입사광에 대한 투과광의 비율을 투과율이라고 합니다. 투과율은 물질의 빛의 파장이나 특성에 따라서 다르고, 어떠한 특수한 파장만 투과하는 것은 선택 투과라고 합니다. 어떠한 물질에 빛이 입사하는 경우에 투과, 반사, 흡수 등의 현상이 동시에 일어납니다. 참고로 유리의 투과율은 92% 정도입니다.

 

빛의 흡수 (absorption)

 빛은 투과, 반사, 흡수하는 성질을 지니고 있습니다. 앞서 설명한 선택 투과는 특정한 빛을 투과하는 것이나, 바꿔서 설명하면 나머지의 빛은 흡수하기 때문에 선택 투과가 된다고 보면 됩니다. 그래서 투과되는 필터의 색깔을 조절하여 투과되는 색과 흡수되는 색을 조절해 필터를 활용할 수 있습니다. 그리고 사진에서 사용하는 강조용 필터도 이러한 흡수의 원리를 이용한 것입니다.

 

빛의 분광 (spectrum)

 빛은 파장의 차이에 따라서 굴절률에 차이가 있습니다. 태양광을 좁은 슬릿을 통해 프리즘을 지나가면 구성하는 각각의 색광의 굴 적각이 서로 다르기 때문에 여러 가지 색으로 나눠집니다. 이 현상을 분광 혹은 분산이라고 합니다. 그리고 이때 색의 배열을 스펙트럼(spectrum)이라 부릅니다. 빛이 카메라 렌즈에 입사할 때 분산을 일으키기 때문에 렌즈의 색수차 원인이 될 수 있습니다.

 

광량의 뜻

 인간의 눈은 밝음과 어두움의 감각을 느끼게 하는 빛을 정량화하는 것이 광량이라고 합니다. 빛이 발할 때, 눈으로 느끼는 가시 파장 성분과 불가시 파장 성분이 있습니다. 같은 와트의 전구와 형광등을 켰을 때 밝기를 비교하면 형광등이 더 밝게 느껴집니다. 이는 눈에 대한 유효 성분이 형광등 쪽이 많이 내포하고 있기 때문입니다. 조명에서 광량을 정량화하기 위해서는 가시 파장 성분은 평가할 필요가 있고, 이러한 관점에서 광량을 평가하는 것이 측광량입니다. 측광량에는 광속, 광도, 조도, 휘도 등이 있습니다.

 

광량의 성질과 종류

 광속이란 빛의 진행 방향에 있는 면을 일정 시간 안에 통과하는 광량을 말합니다. 광원에서 나오는 빛의 광도가 방향과 관계없이 1칸델라(candela)일 때 단위 입체각을 흘러나오는 광속을 1루멘(lumen)이라하며 광속 단위로 정합니다.

 광도는 빛의 강도를 말하며, 일정 방향에서 광량을 말합니다. 즉 어느 방향의 단위 입체각 속을 지나 단위 시간 사이에 흐르는 빛의 양을 말합니다. 참고로 국제 단위는 칸델라라고 합니다.

 조도는 빛이 비치는 면의 밝기를 말합니다. 단위 면적당 입사하는 광속으로 나타냅니다. 촬영할 때 피사체의 면의 조도는 피사체면 위의 밝기를 말하며 입사광 식 노출계의 측광 대상으로 하는 노출 측정에 이용하고 있습니다. 그리고 피사체의 하이라이트 부분과 섀도 부분의 명암비를 조명비로 하기도 합니다. 또한 촬영과 프린트를 할 때 화상 면의 조도는 필름이나 인화지 위의 밝기를 말합니다. 광량 비에 따른 조명비는 광량의 세기 따라 비례하지만, 조명이 겹치는 부분은 주광과 보조광의 영향을 같이 받기 때문에 주광에 보조광을 더한 만큼의 조명 효과를 얻습니다.

 휘도란 물체를 일정 방향으로 바라보았을 때 그 물체의 관측 방향에 수직인 단위 면적당의 명도를 말합니다. 줄여 말해 단위면적 당 방사되는 광량으로 나타냅니다. 단위 면적을 m²라고 하면 휘도는 cd/m²로 됩니다. 촬영할 때 피사체는 반사 특성에 의해 조명 광을 반사하지만, 그중 특정 방향의 밝기를 피사체면 휘도라 합니다. 피사체 휘도는 피사체 부분의 반사 특성에 따라 다르지만 최대 휘도와 최소 휘도의 차이를 피사체 휘도 비라고 합니다.

 람베르트의 법칙이란 빛을 받는 면의 조도 E는 광원 광도 I에 비례하고 광원에서 면까지의 거리 d의 제곱에 반비례하며, 광원의 입사각 θ의 cos 값에 비례합니다. (E = I/d²·cos θ) 촬영이나 인화 시에 적용할 수 있는 방법이며, 접사 촬영 시 노출 배수를 산출하거나 확대 인화할 때 확대율의 변화에 대한 노광 보정의 방법으로 이용할 수 있습니다.

 

노광량과 파장의 뜻

 노광량은 감광 재료가 실제로 받는 광량을 말합니다. H = E × t (노광량 = 화상 면 조도 × 노광 시간) 라는 식에서 감광 재료 면의 노광량은 화상 면 조도와 노광 시간의 곱으로 구할 수 있습니다. 따라서 노광량은 노광 시간(셔터 속도)에 비례하고 조리개 수치의 제곱에 반비례하기 때문에 촬영할 때 노광량은 셔터 속도와 조리개의 수치에 조정하는 것이 가능합니다.

 파장이란, 백광을 스펙트럼에 통과하면 파장이 짧은 광선부터 긴 광선까지 나눠지고, 파장에 따라 다른 색으로 나타나는 것을 말합니다.