카메라의 구성 - CCD, CMOS, 렌즈

디지털카메라의 구성

 

카메라의 구성

 디지털카메라와 필름 카메라의 차이점은 결과물은 디지털화하는 방법이 있습니다. 두 카메라에서 나온 결과물을 디지털화할 때, 필름 카메라는 스캐너를 통해서 디지털화를 해야 합니다. 반면 디지털카메라는 파일 그 자체가 디지털화가 돼 있기 때문에 스캐너가 필요 없습니다. 이러한 기능을 할 수 있는 디지털카메라의 주요 부품의 종류는 필름을 대신할 CCD와 CMOS가 대표적입니다.

 

CCD와 CMOS의 뜻

 CCD는 전하 결합 소자 기억 장치로 불리며 필름을 대신하기 때문에 가장 중요한 부품 중 하나라고 할 수 있습니다. 이는 미세한 전하 결합 소자들로 이루어져 빛과 피사체의 이미지를 전기적 신호로 변환해 정보를 기억합니다. 전하 결합 소자의 수가 많으면 많을수록 해상도가 뛰어납니다.

 CMOS란 고해상도의 카메라에 이용하는 실리콘 계열 센서입니다. CCD에 비해 배터리 소모가 적고 노이즈도 적습니다. 그리고 제작 비용도 저렴한 편입니다. 24mm × 36mm는 소형 일안 반사식 카메라의 렌즈를 그대로 사용하여 고화질의 결과물을 얻을 수 있습니다.

 

화소와 크기

 CCD는 수많은 화소가 세밀하게 배치되어 있는데 1,000만 화소의 카메라는 1,000만 개의 화소가 있고 2,000만 화소의 카메라는 2,000만 개의 화소가 배치되어 있습니다. 각 화소는 렌즈를 통해 들어오는 빛의 정보를 디지털 형태로 바꿔서 기억합니다. 이 화소들은 위치와 정보가 서로 다르기 때문에 이것을 종합하면 피사체의 데이터를 재생할 수 있습니다. 화소의 수가 많으면 많을수록 세밀하게 데이터를 기록할 수 있기 때문에 그만큼 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다.

 앞서 말했듯이 화소 수가 많으면 해상도가 높습니다. 하지만 CCD의 화소 수가 많다고 해서 화질이 좋아지는 것이 아닙니다. 화질에 완전 영향이 없는 것은 아니지만 해상도에 더 많은 영향을 줍니다. 저 해상 카메라는 CCD가 작아 화질이 떨어집니다. 일반적으로 휴대폰이나 모니터에는 매우 큰 화소 수가 필요하지는 않지만, 대형 출력을 할 때는 고해상도의 카메라를 염두에 둬야 합니다. 저 해상도 이미지가 필요할 경우 컴퓨터 프로그램을 이용해 이미지 사이즈를 조절하거나 해상도를 조절해 출력해도 문제가 없으므로 고해상도로 촬영하는 게 좋습니다. 고해상도 카메라는 매크로 기능을 사용하지 않아도 저 해상도 카메라에 비해 훨씬 큰 이미지를 만들기 때문에 정밀한 촬영이 가능합니다. 저 해상 이미지부터 최고 해상 이미지까지 선택해 촬영할 수 있어 다양한 사이즈의 이미지를 가질 수 있습니다. 당연하지만 화소 수가 많을수록 카메라의 가격도 높아지기 때문에 자신이 어떤 사진을 주로 촬영하는지에 따라 현명한 선택을 하는 것이 좋습니다. SNS나 스냅 사진 용도라면 고해상도 카메라는 가격대를 생각하면 과할 수 있지만, 대형 출력물이나 대형 모니터를 사용할 때는 고해상도 카메라를 선택하는 것이 좋겠습니다.

 

렌즈와 밝기

 렌즈는 빛을 모으는 기능을 하는 카메라의 핵심 부품으로써 렌즈의 밝기, 초점 거리, 수차 등이 렌즈의 성능을 결정합니다. 렌즈의 밝기는 얼마나 최대로 조절이 가능한지에 가격대가 책정되는 편으로 매우 중요한 성능이라 할 수 있습니다. F1.4 ~ F2.8은 대체로 밝은 편에 속합니다. 실내나 야간에 촬영할 때 렌즈가 어두우면 정밀한 이미지를 얻기 힘들기 때문에 최대한 밝은 렌즈를 사용해야 합니다. 해상도와 마찬가지로 촬영자가 어떤 용도로 주로 사용하는지 렌즈를 선택해야 합니다. 밝은 렌즈일수록 가격대가 높기 때문에 적당한 가격대의 렌즈를 선택해야 합니다.

 

렌즈의 초점 거리

 렌즈의 제2 주점에서 필름 면까지 거리를 말하며 렌즈의 전면에 표시합니다. 렌즈의 초점 거리는 일반적으로 단일 초점 렌즈와 줌 렌즈로 구분할 수 있습니다. 단일 초점 렌즈는 다시 초점 거리와 화면의 대각선 길이에 따라 광각 렌즈, 표준 렌즈, 망원 렌즈로 구분합니다. 보급형 카메라는 대부분 1/1.8인치 CCD를 사용합니다. 이 CCD의 대각선은 10mm 정도이고 유효 화소는 9mm 정도입니다. 그러므로 초점 거리가 짧으면 광각 렌즈, 표준이면 표준 렌즈, 길면 망원 렌즈입니다. 일반적으로 단일 초점 렌즈는 35mm 필름 환산 시 35mm나 38mm 정도의 광각 렌즈를 사용하는데, 광각에서 심도가 깊고 화각이 넓어, 여러 가지 용도로 사용할 수 있습니다.

 

줌 렌즈

 줌 렌즈는 촬영자가 정지한 상태로 카메라가 정해진 범위에서 연속적으로 초점 거리를 변환할 수 있는 렌즈입니다. 줌 렌즈는 멀리 있는 물체를 가까이 볼 수 있고, 다시 광각으로 넓혀 자유롭게 조절할 수 있고, 피사계 심도를 이용해 다양한 연출을 구사할 수 있습니다. 하지만 해상도와 대조가 떨어지고 밝기가 어두워지는 단점이 있습니다. 최근에는 이러한 단점을 보완한 렌즈들이 많이 생산되고 있습니다.

 줌 렌즈의 경우에도 광각에서는 보통 35mm 정도, 망원에서 2배 줌은 70mm, 3배 줌은 115mm와 같이 초점 거리도 2배나 3배가 됩니다. 사람의 시각과 비슷한 50mm가 표준이며 줌 렌즈는 광각에서 망원에 걸쳐 넓은 범위에서 사용할 수 있도록 설계돼 있습니다. 콤팩트 디지털카메라는 7~21mm 3배 줌 렌즈를 많이 사용합니다. 광각에서는 화각이 넓어지고 망원에서는 화각이 좁아집니다. 망원에서는 작은 물체를 확대해 촬영할 수 있지만 화각이 좁아져 답답한 느낌을 줄 수 있습니다.

 

광학 줌과 디지털 줌

 광학 줌은 렌즈의 광학을 이용해 줌을 하는 것으로 여러 개의 렌즈를 이용해 초점 거리에 변화를 줍니다. 광학 줌은 렌즈의 배열 간격을 이용해 초점 거리를 조절하기 때문에 화각과 이미지 크기를 조절해 촬영합니다. 광학 줌은 CCD에 들어오는 화상 자체를 렌즈가 확대해서 받기 때문에 화질의 변화 없이 이미지 크기를 조절할 수 있습니다. 하지만 고배율의 광학 줌 렌즈는 밝기가 어두워져 흔들릴 가능성이 있고, 플래시를 사용할 때가 생기기 떄문에 배터리 문제도 신경 써야 하는 단점이 있습니다.

 디지털 줌은 광학 렌즈가 아닌 자체 프로그램을 이용해 이미지를 확대해 기록하는 기능입니다. 렌즈는 고정된 상태에 CCD에 맺힌 화상만으로 확대합니다. 디지털 신호 처리 장치인 DSP가 이미지를 확대합니다. DSP는 CCD를 통해 입력된 화상을 확대하므로 원본 이미지의 화소 수에 비해 확대된 화상의 화소가 상대적으로 적어집니다. 이렇게 확대하면서 생긴 픽셀의 공간을 주변의 이미지 픽셀에 맞춰 보정해 줍니다. 이미지를 확대하면 픽셀이 깨져 해상도가 떨어집니다. 그러므로 웬만하면 2배 이상의 디지털 줌은 자제하는 것이 좋습니다. 디지털 줌 기능을 사용하면 내부에서 최적화 과정을 거치기 때문에 저장 시간도 길어집니다.