Why? 카메라

Why? 카메라 ㅣ Why? 초등과학학습만화 89
전윤경 지음, 문정완 그림, 주종우 감수 / 예림당 / 2018년 8월

이 책을 접하며 어린시절 고가의 수동 카메라로 전문 지식을 바탕으로 우리 어릴적 추억을 담아주셨던 아버지가 생각나네요. 요즈음은 사진에 대한 전문지식이 없이도 쉽게 촬영이 가능한 자동 카메라 뿐만 아니라 항상 휴대하고 다니는 스마트폰에 달려있는 우수한 기능의 카메라를 통해 카메라에 대한 전문 지식이 없어도, 사진 촬영만을 위한 고가 카메라가 없어도 쉽게 자신의 추억을 촬영하여 자신만의 공간에 공유할 수가 있어요. 그러니 카메라에 대한 기본 원리를 알고 싶어하거나 고가의 수동 카메라로 나만의 멋진 작품을 만들려고 하는 것에 관심이 없을거에요. 이번 기회에 이 책을 통해 카메라에 대한 기본 원리와 그 활용, 더 멋진 작품을 찍는데 필요한 지식도 함께 배워보는 시간을 가져봅니다.
 

유명한 사진 작가인 신 작가의 딸인 엄지는 꼼지와 만세를 설득해 함께 사진 공모전에 참가하려고 합니다. 더 멋진 사진을 촬영하기 위해 신 작가와 함께 카메라에 대해 하나하나 배워나가네요. 그들이 배우는 카메라의 원리는 무엇인지, 과연 공모전에서 어떤 결과가 나올지 기대되는군요.
 

우리 눈과 카메라는 너무 비슷하지요. 빛이 렌즈를 지나 굴절하듯 각막과 수정체를 지나며 굴절하고, 조리개가 들어오는 빛의 양을 조절하고 셔터가 열렸다 닫히며 빛에 노출되는 시간을 조절하듯 홍채가 들어오는 빛의 양을 조절하고 눈꺼풀이 열렸다 닫히며 빛에 노출되는 시간을 조절하고, 필름이나 이미지 센서에 상이 맺히듯 망막에 상이 맺힙니다. 우리 눈의 구조를 잘 알면 카메라를 이해하기 쉬울거에요.

기원전 5세기 중국의 사상가 묵자의 책에도 나오고 기원전 4세기 그리스의 철학자 아리스토텔레스도 이용한 카메라 오브스쿠라의 원리를 이용해 유럽에서는 풍경이 비치는 벽에 종이를 붙여 풍경의 밑그림을 그리는 것이 일반화되었어요.

16세기 이탈리아의 수학자 카르다노가 카메라 오브스쿠라에 볼록 렌즈를 달면서 더 선명한 상을 얻었고, 내부에 빛을 반사시키는 거울인 반사경을 달아 상하가 똑바른 상을 볼 수 있었어요.

카메라 오브스쿠라에 비친 풍경을 보존하려는 노력에 필름이 등장했어요. 니엡스는 비투먼을 이용해 헬리오그래피로 창밖의 풍경을 찍었고, 사진 한 장을 찍는데 필요한 시간을 줄이고 선명한 사진을 얻기 위해 다게르는 다게레오타입 카메라를 완성했어요. 다게레오타입에서 사진을 찍으면 은판에 바로 양화가 나타나지만 음화 방식을 채택한 칼로타입 카메라가 발명되어 음화를 양화로 바꾸는 현상 과정이 추가되었지만 노출 시간이 1분 정도로 짧아지고 한 번의 촬영으로 똑같은 사진을 여러 장 만들수 있는 현대 사진의 기본이 되는 기술이 발명되었지요.

선명하지 않은 칼로타입의 단점을 보완하기 위해 다게레오타입과 칼로타입의 장점을 모두 가진 콜로디온 습판법이 등장하여 종이 대신 유리를 사용해 5-10초의 노출로 선명한 사진을 찍을 수 있었고, 젖어있는 판에 사진을 찍어야하는 단점을 보완하기 위해 1871년 영국의 물리학자 매독스가 젤라틴 건판법을 발명하였고, 거듭된 개량을 통해 감도가 좋아지고 노출 시간도 짧아졌어요. 1884년 미국의 사진 기술자인 이스트먼은 두루마리 형태의 롤필름 제작에 성공하여 카메라를 더욱 작고 가볍게 만들어 주었고 대중화에 성공하였어요. 드디어 우리가 잘 아는 코닥 카메라가 나오게 되지요.

아름다운 색을 사진에 담고자 하는 많은 사람들이 다양한 형태로 컬러 사진을 시도했어요. 1935년 최초의 컬러 필름이라고 할 수 있는 코다크롬이 생산되기 시작해 오늘날까지 이르고 오늘날 우리가 흔히 사용하는 컬러 필름도 감색법의 원리를 이용한거에요.

​카메라의 종류엔 디지털 카메라로 수요가 점차 줄고 있지만 해상도가 높고 색 재현력이 우수한 필름 카메라와 촬영하고 바로 사진을 바로 확인할 수 있고 데이터로 저장하고 전달할 수 있어 편리한 디지털 카메라가 있어요.

디지털 카메라는 1인치당 차지하는 화소 수인 해상도에 따라 선명한 이미지를 얻을 수 있어요. 디지털 카메라는 렌즈를 통해 들어온 빛이 이미지 센서에 닿아 빛이 전기 신호로 바뀌어 ADC 변환기를 통해 디지털 신호가 되고 이것을 마이크로 프로세서가 받아서 사진으로 메모리 카드에 저장해요.

​사진을 잘 찍기 위해 흔들리지 않게 사진을 찍어야 하고, 인물 사진, 구도, 빛의 방향, 주제에 따라 다양한 방법이 있어요. 가장 중요한 것은 사진은 많이 보고, 많이 찍어봐야 실력이 늘어요.

요즈음 카메라는 자동 모드가 있어서 알아서 찍어주지만 진짜 재미는 수동 촬영이에요. 노출에 영향을 주는 셔터 속도, 조리개 값, 감도를 조정해 보면 촬영이 훨씬 재미있어질 거에요.

셔터 속도가 빠르면 빛이 순간적으로 들어와 사진이 어둡고, 셔터 속도가 느리면 빛이 많이 들어와 사진이 밝아요. 셔터 속도가 빠르면 빛이 들어오는 시간이 짧아서 큰 움직임도 흔들리지 않고 선명하게 찍히고, 셔터 속도가 느려 빛이 들어오는 시간이 길면 부드럽고 연속적인 흐름을 표현할 수 있어요.

조리개 값은 F2, F4, F8 등으로 표시하는데 F 뒤의 숫자가 클수록 조리개가 좁아져 빛이 적게 들어와 사진이 어두워요. 조리개를 최대 개방하면 부분적으로 초점이 맞고 심도가 얕고, 최소 개방하면 전체적으로 초점이 맞고 심도가 깊어요. 초점이 맞은 부분이 좁아 흐릿한 부분이 많을수록 심도가 얕다고 표현해요.

빛에 얼마나 민감하게 반응하는지를 뜻하는 ISO 감도는 낮을수록 선명도가 깨끗하고 높을수록 선명도가 거칠어요.

초점 거리는 렌즈에서 이미지 센서(필름)까지의 거리를 말하는데 초점 거리에 따라 센서에 맺히는 상의 크기가 달라져요. 표준 렌즈보다 초점 거리가 짧으면 광각 렌즈, 길면 망원 렌즈라고 하는데 초점 거리가 짧을수록 화각이 커지는데 화각은 렌즈로 촬영할 수 있는 시야를 말해요.

초점 거리를 선택할 수 있는 줌 렌즈도 있고 렌즈로 들어오는 빛을 조절해서 원하는 효과를 낼 수 있도록 도와주는 필터도 있어요.
 

​움직이는 영상은 방금 눈으로 본 이미지가 눈앞에서 사라진 뒤에도 잠깐 동안 망막에 남은 잔상 효과를 이용한 거에요. 잔상 효과는 옛날부터 잘 알려져 1800년대 소마트로프로 시작하여 페나키스티스코프, 조이트로프, 프락시노스코프 등 움직이는 영상을 구현하기 위한 도구가 계속해서 발명되었어요.

1879년 머이브리지는 사진을 연속해서 보여 주는 주프락시스코프를 발명했고, 1889년 토머스 에디슨은 키네토스코프라는 오늘날 영사기와 거의 흡사한  장치를 선보였고, 1895년 뤼미에르 형제는 시네마토그래프라는 장치를 개발해 세계 최초의 영화 촬영과 영화 상영을 하였어요.

특이한 카메라로 3D 영상 촬영용 카메라, 초고속 카메라의 슬로 모션, 카메라와 증강 현실, 360도 카메라와 가상 현실이 있어요. 아마존 고라는 상점은 계산대와 계산원이 없는 무인 매장으로 아마존 고 어플을 켜고 매장에 들어간 뒤 물건을 가지고 나오면 장보기가 끝나는데 인공 지능 카메라와 센서가 고객이 어떤 제품을 담았는지 파악해 상점을 나설 때 자동으로 결제를 한다고 하네요.

CCTV는 폐쇄 회로 텔레비전을 말하는데 특정한 장소를 찍은 영상이 정해진 모니터로 전송되는 폐쇄회로 TV에요. 항공기용 블랙박스는 사고 발생시 충격을 가장 적게 받는 꼬리 쪽에 실려 고도, 속도 등 비행과 관련된 모든 데이터를 저장하는 비행 자료 기록 장치와 조종실의 대화, 교신 등 조종실에서 일어나는 모든 소리를 기록하는 조종실 음성 녹음 장치로 이루어져 있어요. 과속 단속 카메라는 고정식과 이동식이 있는데 이동식 단속 카메라는 달리는 차에 1초에 400번 정도 레이저를 쏘고 차에서 반사되는 신호를 받고 이때 레이저의 이동 거리와 왕복 시간을 계산해 평균 속도를 측정하고 고정식 카메라는 설치된 곳의 바닥에 10-20미터 간격으로 센서가 깔려 있어 차가 지나가면 센서에 전기 신호가 발생하고 센서 사이를 지나가는 시간으로 속도를 재고, 이때 차가 과속하면 카메라가 사진을 찍어요.

AI CCTV가 있으면 사고나 범죄 상황에 더 긴급하게 대처할 수 있어요. 기술이 더 발달할수록 AI CCTV를 적용할 분야는 더욱 많아질거에요.

기존의 CCTV가 영상 저장 장치를 따로 두는 것과 달리, 홈 CCTV는 대개 인터넷에 연결해서 사용하는 IP 카메라를 이용하므로 휴대 기기로 실시간 영상이나 저장된 영상을 확인할 수 있어요. 각종 사물에 부착된 센서에서 얻는 데이터를 인터넷을 비롯한 각종 통신망을 통해 사물끼리 주고받는 기술인 loT를 이용한 사물 인터넷의 발달로 홈 CCTV의 역할은 점차 확대되고 있어요.

카메라의 원리를 알고 싶어 접했던 이 책을 통해 카메라의 다양한 활용과 미래의 발전 가능성까지 확인할 수 있었어요. 이제 단순히 사진만 찍어 앱으로 꾸미고 나의 온라인 공간에 공유했던 단순한 즐김을 넘어서 카메라의 원리로 부터 시작한 다양한 지식을 통해 더 멋진 작품을 소유하기 위해 수동 조작과 필름 카메라에 대한 도전을 결심하게 되고, 카메라의 다양한 활용을 통해 미래에 새로운 활용을 고민하고 생각하는 시간을 가져볼 수 있었어요. 이번 가을엔 아이와 함께 수동 카메라로 나만의 멋진 단풍 사진 여행을 계획해봅니다.