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PHOTOGRAPHY 2006.11.17 12:10

조리개 F값(F Number) 에 대해서..

몇일 전 우연히 웹서핑을 하다가 "노출계를 버려라"라는 조금은 자극적인(?) 제목의 영문 사이트를 발견했다.
짧은 영어로 읽어가다보니 꽤나 내용이 재미있어서 지금은 열심히 노출에 대한 공부를 새로운 마음으로 다시 해보고 있다..

말 그대로 멀쩡한 노출계를 갖다 버리라는 말은 아니고 노출계 보다 뇌출계가 더 정확하다는 그런 얘긴데,,
과연 뇌출계를 얼마만큼 믿을 수 있을까..?
언제 시간 될때 사이트 전문을 번역해서 올려볼 생각이다..

오늘은 우선 조리개 값에 대해서 몇가지 발췌해 보려한다..
조리개 값이 1  1.4  2.0  2.8  4.0  5.6  8.0  11  16  22  32  ...
이런 패턴으로 나열되는 것을 알것이다..
그러면 어째서 조리개의 개방값이 이와 결정되어 있는지에 대해 알아보자..

우선 알아야 할 것은 조리개값(F number)이 라는 것이 조리개의 개방된 직경을 나타내는 것이
아니라는 것이다..
렌즈와 조리개를 통과한 빛이 필름(센서)에 도달하는 빛의 양을 그 값으로 하기 때문에 그 양을
계산하려면 조리개의 개방된 크기, 즉 원의 면적을 그 값으로 한다는 것이다....(밝은 망원렌즈가 와 그리 무식하게 크고 비싼지 이해가 되는 부분이다.^^;;)


예를 들어 초점거리 100mm 인 렌즈의 최대 개방 값이 F 2 이라면 그 직경은 렌즈 초점거리에 F값 "2"를 나누었을때
나오는 값으로 즉 2/100 = 50mm 이다..  최대 개방 조리개 크기의 직경이 50mm 일때,,
여러분은 πr2 이라는 공식(초딩수학?)을 잘 알고 있을 것이다.
원주율 파이 에 반지름 r을 제곱한 것이 바로 이 초점거리 100mm인 렌즈의 최대 개방값 F2에서의 조리개 값인 것이다. 공식에 대입해보면 파이의 대략값인 3.14 x 25 X 25 = 1962.5 의 값이 나온다..대략 2000 sq 이다.

그러면 왜 F 2.0 보다 한 스톱 차이나는 조리개 치수는 1.4 와 2.8일까..?

마찬가지로 위와 같은 식으로 계산해보면 F1.4 일때..
조리개 1.4에서의 개방시 지름은 1.4/100 = 대략 71.4 이다.
원의 넓이를 계산하면  3.14X 35.7X35.7 = 대략 4001 이 나온다..
위의 F2 보다 한 스톱 개방인 1.4에서는 그 값이 거의 두배가 되는 걸 알 수있다.

F2 보다 한 스톱 어두운 F2.8 또한 위의 식으로 계산해보면 대략 1000sq 가 나옴을 알수있다.
5.6  8  11  16 ...  한 스톱 조여질 수록 그 값은 절반씩 감소하는 것이다..

그렇다면 왜 렌즈에는 공통된 값인 F 값만 적혀있고 위와 같은 실제의 렌즈 구경을 나타 내지 않는 것일까..?
그것은 각 렌즈의 초점거리가 틀리기 때문이다..


끝으로 조리개의 F number 의 배열을  좀더 쉽게 아는 방법이 있다.
1과 1.4 만 알면 조리개 값의 배열을 모두 알수 있는 것이다.
그것은 1의 배수인 1  2  4  8  16  32  64 ...
그리고 1.4의 배수인 1.4  2.8  5.6  11  22  ... 이 두 배열의 조합이 된다..
두 배열을 크기 순대로 배합하면 이와 같이 된다.
1  1.4  2.0  2.8  4.0  5.6  8.0  11  16  22  ...

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존 시스템[zone system]이란..

* 존 시스템 *

요         약

존 시스템(Zone System)이란 빛의 기록 방법으로, 자연의 빛을 인화지 위의 빛으로 옮길 때 쓰는 자(척도)인 것이다.
인화지 위에 재현해낼 빛을 10 단계로 나눈다. 다시 말해서, 자연의 빛을 10 단계로 나누어 생각하는 것이다.
존 시스템의 창안자인 미국의 거장 "앤셀 애덤즈"는 이 세상의 어떤 물체든 어떤 존엔가는 반드시 포함됨을 밝히고
현실세계의 빛을 다음과 같이 분류해 놓았다.


존 0 : 완전 암흑 . 동굴 속의 어둠 같은 것. 검은 면을 찍은 것이 아니라 빛이 들어오지 않는 곳을 찍을 때생기는 흑색.

존 1 : 대형 필름에서 세부가 구분되기 시작하는 흑색 부분. 35mm 사진의 경우엔 검정 일색으로만 나타나는 부분이다.

존 2 : 검은 회색의 질감이 비로소 나타나기 시작하는 톤. 세부는 나타날까 말까할 정도다.
        검정색 스웨터를 찍을 경우의 흑색.  

존 3 : 질감이 충분히 나타나는 회색. 머리털 한 올 한 올이 구별될 정도의 검정에 해당된다.

존 4 : 백인의 살갗이 그림자졌을 때의 회색 또는 풍경의 그늘진 곳에 해당되는 회색.

존 5 : 중간 회색. 인화지 위에서는 회색 돌이나 비바람에 바랜 목재 또는 하늘에서 가장 푸른 부분이 해당된다.

존 6 : 약간 밝은 회색. 정면광이나 부드러운 빛에 비추인 백인의 살갗에 해당되는 회색.
        눈 위에 비추인 그림자도 이에 해당된다.

존 7 : 밝은 회색. 아주 흰 살갗 또는 햇빛이 내려쬐는 보도의 회색.

존 8 : 극히 희긴 하지만 세부가 얼마간 구분되는 흰 부분. 하일라이트 부분이 여기에 해당된다.
        이를테면 햇빛이 비추이고 있는 하얀 기둥의 빛.

존 9 : 순백색. 밝은 햇빛이 닿은 눈벌판이 여기에 해당된다. 인화지 위에서 더이상 희게 나타날 수 없는 부분.


4*5인치 이상의 대형 필름에서는 10 단계를 다 살릴 수 있지만,
35mm 소형 필름의 경우 존 0 과 1, 2 그리고 8, 9 는 그 간격이 미세하여 수용할 수 없기 때문에
한 덩어리로 표현된다고 "애덤즈"는 밝히고 있다.
즉 10 개의 존은 대형 필름의 경우만이고,
35mm 필름의 경우엔 7 개의 존, 즉 (0, 1, 2), 3, 4, 5, 6, 7, (8, 9)로
0, 1, 2 가 한 덩이로,
8, 9가 또 한 덩이로 만 나타난다.


간략한 발취 " 사진예술개론 " 한정식 지음 (열화당)



존시스템 이해를 통한 노출기법의 습득 - 영문자료 정리


이 글은 Terry Staler의 "The relatively non-technical zone system for black and
white photography"를 기반으로 요점만 정리한 것입니다. 1993년에 씌어진 좀 오래된 글이
고, 칼라 사진의 촬영에 어떻게 응용해야 할 지 명확하지 않으나, 이해해 두는 게 좋을 것
같아 한 번 제대로 배워 보려고 정리합니다. 디지털 이미징을 전제로 하였기 때문에 원본
자료중에서 암실작업 부분에 관한 기술은 대부분 생략하였습니다. 존시스템은 흑백사진 분
야의 사진기법론으로 이해할 수 있는 것 같습니다. 많은 분들이 이미 알고 있는 내용이겠
지만 혹시 참고가 될 수 있을 것 같아 올립니다.

저자가 이 자료에서 달성하고자 하는 목표는 "검정 아스팔트 도로 위를 달리는 흰 색
스포츠카가 있을 때, 밝게 빛나는 흰 색 후드부분과 스포츠카 타이어 밑 도로의 검은 부분
의 섀도우 디테일을 동시에 표현할 수 있는 사진기법을 익히는 것" 입니다.

이 목표달성을 위하여 지켜야 한다고 저자가 강조하는 주요한 세 가지 격언은 아래와
같으므로 참고하시기 바랍니다.

① Sunny 16 법칙 암기
맑은 날에는 조리개를 16으로, 셔터를 125로 셋팅한다(ISO100 기준)

② 노출은 섀도우 기준으로 맞춤
노출을 조정하면 섀도우 부분에는 큰 변화가 있으나 하이라이트 영역 상단부에는 큰
영향을 미치지 않는다

③ 하일라이트는 현상시에 최적화함
현상작업시간을 조정하면 하이라이트 부분에는 큰 변화가 있으나 섀도우 디테일 영역
하단부에는 큰 영향을 미치지 않는다


존 시스템이란 ?

존시스템은 1930년대와 1940년대에 Ansel Adams와 Fred Archer가 구체화하고 공식화
하였습니다. 흑백 사진이 순흑에서 순백까지의 연속톤으로 이루어질 때 농도별로 10단계
로 나누어 이를 존 스케일로 정합니다. 즉, 자연계에서 인화지로 나타낼 수 있는 계조를
10단계로 압축하여 표본을 만들어 지표로 삼은 톤 각각을 존이라 하고 그 묶음을 존스케일
이라 하는 것입니다.

흑백사진에 있어 존0은 가장 어두운 부분,
존10이 가장 밝은 부분,
중간에 해당하는 존5가 18%의 반사율,
즉, 중간회색의 밝기를 가지도록 구분한 체계를 가지게 됩니다.
사람에 따라서 존을 11단계로 구분하기도 합니다.

사진이론과 관련하여 존시스템이 갖는 중요한 의미는 존영역 1단계는 카메라 노출
1단계의 차이와 같다는 것입니다.

저자는 존시스템 이해를 위하여 실습과 브레인스토밍 과정을 권고하고 있습니다.
이런 과정을 반드시 거치되, 각 과정에서 각 설정값과 진행상황, 실습결과를 메모하여 촬영
시에 참고하라고 권고합니다.

① 1단계 실습

* 거친 솔기가 있는 약간 밝은 색 수건과 삼각대, 릴리즈를 준비함
* 양호하고 고른 조명을 받고 있는 벽면에 수건을 고정. 단, 직사광 회피
* 카메라를 삼각대에 거치하고 릴리즈와 앞으로 사용하게 될 렌즈를 부착
* 수건이 화면에 가득 차도록 최대한 접근
* 카메라 노출계에 의한 적정 노출치에 따라 F값이 중간치에 오도록 셔터를 설정(1/30
∼1/125초 사이). 즉, 설정한 F값의 위와 아래로 각각 F 눈금 3단계가 있도록 F값
을 설정함. 조광여건을 바꾸어서라도 F값이 중간에 오도록 촬영여건을 반드시 조성
* 이런 준비과정이 갖추어지면 아래 요령에 의해 7 컷을 촬영합니다.

F값 셧터값
1(3스톱 더하기) 4 , 1/125
2(2스톱 더하기) 5.6, 1/125
3(1스톱 더하기) 8 , 1/125
4(노출계대로) 11 , 1/125
5(1스톱 빼기) 16 , 1/125
6(2스톱 빼기) 22 , 1/125
7(3스톱 빼기) 32 , 1/125

* 위의 조합으로 실습이 불가능한 경우 동일한 노출보정값의 F값과 셔터값 조합
으로 설정해도 됨. 저의 경우 흑백으로 설정한 후 품질은 TIFF로 두고,
셔터우선모드에서 노출보정다이얼을 돌리는 방법으로 노출을 설정하여 촬영했습니다.

원본에서는 이렇게 한 후 암실작업을 거쳐 결과물을 만들도록 하고 있으나 디지털
이미징에서는 이 과정을 생략하고 결과물을 얻게 됩니다.
촬영결과 4번의 결과물이 18% 반사율을 갖는 중성회색이 되고,
1번은 순백색, 7번은 순흑색이 됩니다.
이것을 존시스템으로 표현하면 1번부터 7번 결과물이 각각 존Ⅷ에서 존Ⅱ의 영역에 속하게 됩니다.

이 단계에서 우리는 카메라의 노출계에 의한 적정 노출은 피사체를 회색으로 나타
나게끔 한다는 사실과, 노출을 달리 설정하여 촬영함으로써 회색 수건을 희거나 검게 표
현할 수 있으며, 흰색 수건은 검거나 회색으로, 검은색 수건은 희거나 회색으로 표현할
수도 있다는 사실을 체득하여야 합니다.

흰색과 검은색 수건으로 위의 촬영과정을 각 1회씩 반복하여 실습토록 합니다.





② 브레인스토밍 과정

산이나 인물을 촬영하고자 할 때 피사체의 주된 부분을 통상의 촬영시보다 조금 어
둡게 표현하려면 어떻게 할 것인가 생각해 봅니다.

(피사체의 노출을 측정하여 피사체가 존5에 해당하는 상태에 있다면 존4.5 영역으
로 표현되도록 노출을 보정하면 됩니다)

하나의 이미지에서 피사체의 흰색부분은 희게, 검은 색은 검게 나타나게 하자는 당
초의 목표(스포츠카의 흰색 도장과 아스팔트의 검은 암부)를 어떻게 달성할 것인가 생각해
봅니다.

③ 2단계 실습

이 단계에서는 존시스템의 일반적 규범인 "섀도우 기준으로 노광하고 하일라이트
기준으로 현상한다"를 습득합니다. 각 존별 색상을 표현해 보면 아래와 같습니다.

존1: 흑색
존2: 흑색. 존1보다 연함
존3: 흑색. 암부 디테일이 살아 있음. 중요한 존!!!
존4: 암회색(dark gray)
존5: 중성회색(middle gray). 그레이카드 색상에 해당. 그늘에 있는 코카스족의 피부색
존6: 연회색(light gray). 태양광 아래에 있는 코카스족의 피부색
존7: 회색. 하이라이트 디테일이 살아 있는 마지막 존. 중요한 존!!!
존8: 아주 밝은 회색
존9: 백색

여기서 우리는 1단계 실습과정에서 디테일이 살면서 가장 어두운 이미지는 어느 것
인지, 또한 디테일이 살면서 가장 밝은 이미지는 어느 것인지 살펴봅니다. 정상적이라면
해답은 각각 6번 노출이미지와 2번 노출 이지미일 것입니다. 필름촬영, 현상, 인화의 과
정을 거친다면 장비편차를 비롯한 여러 가지 변수로 인해 이러한 정상적인 상황이 나오기
가 힘들지만, 디지털 카메라로 실습한 결과, 필름감도 오차와 현상·인화과정에서의 변수
가 없으므로 대체로 이론대로 결과 이미지를 얻을 수 있는 것 같습니다.

다만, 장비의 노광시스템의 정확성을 파악하고, 오차가 있으면 이를 적절하게 보정
하는 것이 중요합니다.

④ 3단계 실습

이 부분은 필름과 카메라 ISO 설정 조합에 의해 필름 감광의 적정성을 판단하는
실습과정입니다. ISO 100 필름을 사용하면서 카메라를 ISO 100으로 설정하더라도 카메라
에 따라 필름 감광도에 편차를 보이기 때문에 이를 보정하기 위해 필요한 과정인데, 디지
털이미징에서는 필름이 없고 ISO 설정으로 끝나게 되므로 생략합니다. 다만, 저는 각 ISO
설정에 따라 자동노출계에 의한 노출정도 변화가 없는 지를 실습해 보았는데, ISO를 높게
설정할수록 노출도가 다소 감소하는 것으로 확인되었습니다.


3단계 실습을 마친 후의 영문원본 결론을 정리하면 아래와 같습니다.

* 이미지의 톤은 노출에 따라 달라진다
* 노출을 높일수록 네가톤이 진해져서 밝은 사진이 된다.
* 다만 노출을 계속 높이더라도 존7∼존8 영역에는 영향이 적다.
* 노출을 줄일수록 네가톤이 얕아져 어두운 사진이 된다.
* 현상시간이 짧을수록 네가톤이 얕아져 암부 디테일이 살아난다.
* 현상시간이 길수록 네가톤이 짙어져 하이라이트가 살고 암부디테일이 줄어든다.
* 다만, 현상시간을 늘리더라도 존2∼존3 영역에 대한 영향은 적다.

디지털에서 현상과정은 소프트웨어를 통한 이미지가공 과정으로 대체됩니다. 노출에 관한
서술은 디지털에서도 동일하겠지만 현상과정에 관한 서술은 이미지가공시에 어떻게 이해하
고 적용해야 할까요?

⑤ 4단계 실습

한 이미지를 촬영후 수차례 이를 수정하여 촬영할 수 있는 장소로 갑니다. 전반적
으로 존5에 속한다고 판단되는 지역을 선정해서 노출계로 실제 노출치를 측정합니다. 그
리고 나서 이 지역을 여러 개의 존 영역으로 나누어 봅니다. 자신이 원하는 존영역을 설
정해 봅니다. 섀도우디테일이 살면서 검게 표현할 영역인 존3은 어느 부분으로 할까, 디
테일이 살아있는 연회색부분인 존7은 어느 부분으로 할까, 중간영역은 어디로 할까 궁리
해 봅니다. 존3과 존7 영역을 벗어나는 부분도 있는지 살펴봅니다.

이러한 질문은 실제 촬영상황에서 항시 결정해야 할 주제이므로 아주 중요한 것입
니다. 어느 정도 숙달되면 거의 자동으로 계산할 수 있을 정도가 되고, 필기구로 기록할
사항은 어느 정도로 현상할 것인지 정도에 국한될 것입니다. 그렇게 될 때까지는 시간을
투입하고 연습을 지속해야 합니다.

이제 아주 밝은 곳으로 갑니다. 빛과 그늘이 아우러지는 명암차가 큰 곳을 고릅니
다. 섀도우영역을 존3으로 둔다면 하이라이트 부분은 존8에 해당될 수 있습니까? 존9로
넘어가지 않습니까? 하일라이트 영역이 단순히 연회색 또는 흰색이 되지 않고 디테일이
살도록 표현하고 싶습니까? 그렇다면 하이라이트 부분이 날아가지 않도록 무엇을 해야
합니까?

너무 밝은 피사체를 촬영하고 현상과정에서 그 밝기를 줄이고 싶다면 섀도우가 너
무 어둡게 표현되지는 않도록 촬영시에 미리 노출을 약간 더 주어야 합니다. 디지털이미
징에서도 마찬가지일까요?

이제 상당히 그늘진 곳으로 갑니다. 존4에 해당되는 지역이 될 수 있습니다. 그
중에서 특정 부분을 존3으로 두고, 밝은 부분은 존6으로 둘 수 있습니까? 하일라이트 디
테일이 살도록 존7 영역이 표현되도록 할 수 있습니까?

명암차가 큰 밝은 곳에서 흰 색만 나오도록 설정하거나 그늘진 곳에서 반짝이는 아
무 것도 없이 회색 하이라이트만 나오도록 촬영하고 난 후, 현상과정에서 밝기를 줄이게
되면 하이라이트가 너무 죽을 것이고, 현상과정에서 밝기를 높이면 회색 하일라이트가 너
무 밝게 표현될 것입니다.

여기서 영문자료는 현상시간의 변화에 따른 이미지의 존영역 변화정도를 표로 나타
내고 있습니다. 도표를 간단히 살펴보면 정상적 현상을 거치면 존5로 표현될 정경이 현
상시간을 한 단계 줄이면 존1, 존2, 존3 영역에는 큰 변화가 없으나 존6 부분은 존5로,
존9 부분은 존7로 표현되어 하이라이트 부분이 크게 어두워지게 됩니다. 현상시간을 두
단계 줄이면 존6 부분은 존4.5로 되나, 낮은 존영역은 역시 상대적으로 영향이 적습니다.
반대로 현상시간을 늘이면 높은 존영역은 크게 밝아지는 반면, 낮은 존영역은 역시 큰 변
화가 없습니다.

즉, 노출의 변화는 낮은 존영역에 큰 영향을 주게 되며, 현상시간의 변화는 높은 존
영역에 큰 변화를 준다는 것입니다. 이러한 원칙을 이해하고 노출과 현상과정을 마스터하
면 네가필름을 만드는 과정을 완전히 소화할 수 있고, 이런 좋은 네가에 의해 좋은 인화물
을 쉽게 뽑을 수 있게 된다고 설명하고 있습니다.

출처; http://minorphoto.com 마이너 포토

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존 시스템
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상반칙불궤효과

상반칙불궤효과 [相反則不軌效果, reciprocity law failure effect]

사진농도(흑화도)가 빛의 세기 I와 노출시간 E의 곱(I×E )에 비례하는 경우를 상반법칙에 따른다고 하고, 이 법칙이 성립되지 않을 경우를 상반칙불궤라 하며, 그러한 현상을 상반칙불궤효과라 한다. 일반적으로 조리개(빛의 세기)와 셔터(노출시간)의 배합을 바꾸어도 (I×E )값이 같을 경우에는 동일한 사진 농도로 되지만, 1/1,000초나 1초 등으로 노출시간이 극도로 짧거나 아주 길면 상반칙불궤효과로 인한 노출 부족을 초래한다.

이것은 감광재의 특성에 의한 현상이며, 일반 필름에서는 1/125초 전후를 적정노출 기준으로 삼아 제조된다. 컬러필름은 3감광층 사이에도 이 현상의 차이가 있다. 즉, 빨강·파랑·초록의 3원색광에 감광하는 감광유제에 동일한 것을 이용할 만큼 기술적으로 발달되어 있지 않으므로 각 원색광에 대한 사진효과가 노출시간이 많이 다르면 따로따로 변화하여 컬러 균형이 깨어지기 쉽다. 그러므로 장시간 노출용 L타이프와 단시간 노출용 S타이프의 2종류의 필름이 있으며, 컬러 필터를 써서 컬러 균형을 보정()하는 등 조치가 필요 하다.


-네이버 백과사전 발췌

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