실제 카메라의 구조
실제 카메라는 렌즈, 조리개, 셔터, 필름으로 구성돼 있다.
렌즈
렌즈를 통과하는 빛은 3가지 조건을 만족한다.
- 렌즈의 중심을 지나면 굴절하지 않음
- 렌즈의 축과 평행하게 지나면 굴절하여 렌즈 뒤의 초첨을 통과함
- 렌즈 앞 초점을 통과하면 렌즈에서 굴절해 평행해짐
여기서 초점이란 평행한 빛을 렌즈를 향해 쐈을 때 모이는 한 점(교차점)을 말한다.
렌즈의 중심(주점)에서 피사체까지의 거리를 , 렌즈에서 촬상면까지의 거리를 , 초점 거리를 라고 할 때, 다음 식이 성립한다.
초점 거리가 길 때 : 먼 물체를 크게 찍지만, 범위가 좁음 초점 거리가 짧을 때 : 먼 물체는 작게 찍지만, 넓은 범위를 촬영할 수 있음
화각(Angle of View)
화각은 카메라가 담을 수 있는 범위로서, 각도에 따라 보이는 범위가 다르다.
화각 는 필름의 대각선, 높이, 폭 중 하나를 구하여 그 크기를 구할 수 있다.
필름의 대각선을 , 높이를 , 폭을 W로 하고 측정한 길이(중 하나)를 , 초점 거리를 f로 할 때 다음 식이 성립한다.
초점거리를 늘리면 화각이 줄어들어 먼 물체를 크게 볼 수 있고,
반대로 줄이면 화각이 늘어나 먼 거리도 넓게 볼 수 있게 된다.
셔터
셔터는 빛이 들어오는 시간의 길이를 조절하는 부품이다.
렌즈와 필름 사이에 있으며, 닫혀있을땐 빛이 필름에 닿지 않게 하지만
열려있을 땐 빛이 필름에 닿게 한다.
셔터속도(shutter speed)가 빠를수록 셔터가 열려있는 시간이 길어 빛을 많이 받아들여
사진이 밝아지고 모션 블러가 적용되며,
느릴 수록 셔터가 열려있는 시간이 짧아 빛을 적게 받아들여
사진이 어두워지고, 빠르게 움직이는 피사체도 선명하게 촬영할 수 있다.
영화 촬영에는 원판 일부분이 없는 부채꼴 형태의 판을 셔터로 사용해, 원판의 각도에 따라 빛의 노출 시간을 조절한다.
MAYA에서는 영화용 카메라의 셔터 원리를 사용해서, 셔터 속도를 셔터 각도(shutter angle)로 표기한다.
원판이 한바퀴 회전할 때마다 1프레임이 촬영되므로,
초당 프레임을 , 셔터 앵글을 , 빛의 노출시간을 이라고 할 때,
셔터 각도를 이용한 빛의 노출 시간을 계산하는 식은 다음과 같다.
조리개
조리개(Aperture)는 입구를 좁혀 들어오는 빛의 양을 조절하는 부분이다.
조리개를 조일수록 빛의 양이 줄어 이미지가 어두워진다.
조리개의 상태는 F로 표현한다.
원의 면적은 지름의 제곱 비례하므로,
지름을 배로 줄이면 면적은 절반이 된다.
는 1.414.. 이므로 F는 주로 1.4배 단위로 표현된다( 1, 1.4, 2, 2.8, 4, …)
즉, F가 커질수록 조리개가 조여서 이미지가 어두워진다.
단, CG에서 F는 광량보다 피사계 심도의 깊이에 큰 영향을 미친다.
조리개는 영어로 Aperture이지만, 영화용 카메라에서는 조리개 외에 어퍼쳐라는 부품이 따로 있다.
어퍼쳐는 빛의 범위를 사각형으로 제한하는 틀로서, 부채꼴 모양의 셔터에
영화의 프레임인 사각형에 맞추기 위해 필요하다.
즉, 영화용 카메라는 렌즈->조리개->어퍼쳐->셔터->필름 순서로 빛이 통과한다.
CG에서는 필름을 사용하지 않아 필름 크기와 어퍼쳐는 같은 의미로 사용된다.
마야의 Camera Aperture가 필름 크기로 사용된다.
특히, 마야 카메라에선 어퍼쳐 = 스크린 크기이기에 화각에도 영향을 미친다.