배경흐림과 피사계심도에 대한 간단한 수식

네이버 지식인에서 카메라 조리개와 피사체 심도에 관한 글을 찾았다.
여태 본 글 중 가장 논리적이고 체계적으로 잘 정리된 글인거 같다.
읽을 땐 고개가 끄덕였지만... 실제 적용해보려니.. 헷갈리네.. ^ ^

[알립니다!]

배경흐림과 아웃포커싱이란 말에 무조건 들어와서 읽어보시고는 어렵다고 푸념하시는분들이 많이있습니다.  아래의 내용은 초점거리와 조리개, 그리고 피사계심도가 뭔지 대충 감이라도 잡은 분들이 아니면 전혀 이해할 수 없는 내용입니다.  그러니 이해가 안가는데 무리해서 읽고 머리가 아프니 하지 마시고 맨 아래 링크 중의 DSLR 렌즈에 대한 간단한 정리를 먼저 읽으신다음에 이 내용을 읽으면 조금 도움이 되지 않을까 생각합니다.  배경흐림과 아웃포커싱이란 말이 초보자들을 얼마나 흥분하게 하는 말인지 알것 같습니다.

배경흐림과 피사계심도라는게...  그렇게 중요한 것도 아닌데 - 값비싼 렌즈가 없는 저로서는 그렇게 자위해 봅니다 - 많은 분들이 과하게 격앙되시는 것 같네요...  DSLR은 배경흐림이 전부가 아니니 너무 집착은 하지 않으시는게 정신건강과 금전상황에 유리합니당~

피사계심도에 대해서 공부하면서 상식과는 다른 부분들이 많이 있다는 것을 알았고, 그 수식이 너무나 복잡해서 일반인들은 거의 이해하지 못하는 정도라고 느껴져서 어떻게 하면 쉽게 이해할 수 있을까 고민해 봤습니다.

어찌보면 그리 간단하지 않은 내용이지만, 어쨌든 네가지 요소에 의해 결정되는 사항이라, 나름 간단하게 정리해 봤겠습니다.  

다음의 네가지 요소 입니다.

1. 초점거리 - 초점거리가 길면 피사계심도는 얕아진다.

2. 피사체와의 거리 - 피사체와의 거리가 가까와질수록 피사계심도는 얕아진다

3. 조리개 - 조리개 값이 줄면(구멍이커지면) 피사계심도는 얕아진다.

4. 센서크기 - 센서크기가 "작아지면" 피사계심도는 얕아진다.

ㅋㅋㅋ 4번에 대한 많은 반론이 있을것 같네요...  위와 같은 표현은 초등학교 2학년 수준의 표현입니다.  얕아진다고 하는데 그럼 "얼마만큼" 얕아지는지에 대한 설명이 없기 때문이죠.  그래서 다시 정리합니다.

1. 초점거리(환산초점거리가 아닌 실제초점거리) - 제곱에 반비례 - 초점거리가 3배가 되면길면 피사계심도는 1/9로 얕아진다.

2. 피사체와의 거리 - 제곱에 비례 - 거리가 1/4로 가까와지면 피사계심도는 1/16로 얕아진다

3. 조리개 - 반비례 - 조리개 값이 2에서 2.8이 되면 피사계 심도는 1/1.4배 얕아진다.

4. 센서크기 - 비례 - 센서 크기(예를들면 대각선)가 1.5배 커지면 피사계 심도는 1.5배 깊어진다

                                         피사체와거리^2 x 센서크기
즉,  피사계 심도는 =  ----------------------------------------
                                          초점거리^2 x 조리개수치

마, 요렇코롬 되겠네요.  실제로는 비례식인데, 비례를 표시할 방법이 없어서 그냥 "="를 사용했습니다.  그리고, 제곱을 표시하는 마땅한 재주가 없어서 ^2로 표시했슴돠...  -_-;;

깊어진다 깊다 얕다에 헷갈리는 분들도 계실텐데, 얕은게 초점이 잘 안맞는거죠.  암튼, 왜 이렇게 구구절절하게 썼냐하면, 항상 위의 4가지가 조합되서 피사계 심도가 결정되는데, 많은 사람들이 자꾸 이 중 한두가지만 보기 때문이지요.

예를 하나 들어보면,

조리개 값이 같고, 피사체와의 거리가 같은때, 같은 환산 초점거리로 똑딱이와 DSLR로 사진을 찍는다고 합시다.  DSLR센서가 똑딱이 보다 3배 크면, DSLR 초점거리도 3배 길어져야 같은 똑딱이와 화각의 사진이 나옵니다.  즉, 심도를 제외한 구도나 화각이 같은 사진이 나오겠지요?

그럼, 실제초점거리가 3배커지면 피사계심도는 1/9로 줄구요, 하지만 센서가 3배 커졌으니까 이번엔 그 피사계 심도가 3배 늘어서 결국 1/9 x 3 = 1/3로 DSLR의 피사계 심도가 똑딱이의 피사계 심도보다 얕게 되지요.

즉, 센서 크기가 크면 피사계심도가 얕다는 말은, 사실은 동일 환산초점거리로 만들기 위해 렌즈의 초점거리가 길어진 것을 포함했기 때문에 얕게되는 것이구요, 센서 자체의 크기만 논하면 오히려 깊어지는 것인데, 그 부분을 많이들 오해하시더군요.

다른 예를 들어봅니다.

캐논 400D에 50mm F1.8 렌즈를 사용하고, 5D 에 80mm F1.8 렌즈를 사용했다고 가정합시다.  (80mm 렌즈가 있나요?)  어쨋든, 가정입니다. 

아시는 분은 다 아시지만, 5D에 사용된 센서가 400D에 사용된 센서보다 1.6배가 큽니다.  그 결과, 두 기종의 환산화각은 같게 되구요, 두 카메라로 같은 거리에 있는 피사체를 찍으면 심도를 제외하면 같은 사진이 나오게 되겠지요?

그럼 심도를 보자면, 위의 예와 마찬가지로 5D가 1/1.6배로 얕아지게 되는데, 그 이유는 렌즈의 초점거리가 1.6배 길어졌기 때문이 아니라, 렌즈의 초점거리가 1.6배 늘어남에 따라 심도는 1.6의 제곱에 반비례해서 얕아졌고, 센서가 1.6배 커지므로 심도가 1.6배 늘어남에 따라 두 값을 나누어 줘서 심도가 1/1.6배로 얕게 되는 것이죠.

죄송합니다.  수학 싫어하시는 분들은 안좋아 하실것 같지만...  세번째 예 입니다.

이번에는 아주 중요한...  같은 카메라에서 초점거리를 바꾸면서 피사체와의 거리를 동시에 바꾸는 경우 입니다.

즉, 니콘 D80에다가 18-200VR 렌즈를 달고 조리개를 F5.6에 고정시킨뒤, 초점거리를 18mm에 맞추고 피사체와 1.8m 떨어져서 사진을 한방 찍구요, 이번에는 좀 뒤로 가서 24mm에 맞추고 피사체와 2.4m 떨어져서 또 한방, 50mm + 5m, 75mm + 7.5m, 135mm + 13.5m, 200mm + 20m 이렇게 사진을 찍었다고 가정해 봅니다.

즉, 피사체와의 거리와 초점거리를 비례하게 해 준 것이지요.  그 결과 사진 상에서 피사체의 크기는 전부 같게 나옵니다.  만일 전신샷이라면, 계속 같은 전신샷이 되겠지요?  물론 거리가 멀어짐에 따라 배경은 점점 좁아집니다.  그럼 위의 식에 따르면 피사계 심도가 어떻게 변할까요?  공식에 한번 대입해 보세요...

안 변하지요??  그렇습니다.  초점거리가 두배로 늘어나도 피사체와의 거리가 역시 두배로 늘어나면 피사계심도는 변하지 않습니다.  아시는 분들이야 당연하지 하겠지만, 저는 첨에 이 사실을 알고 너무너무 신기했답니다.

그럼, 피사계 심도가 곧 배경흐림일까요?

놀랍게도 (저는 놀랐습니다) 피사계심도와 배경흐림과는 아주 많이 다르답니다!!!

예들 들어서 같은 줌 렌즈를 사용해서 같은 조리개 8로 100mm, 150mm, 200mm에 놓고 피사체와의 거리도 각각 10m, 15m, 20m에 놓는다면, 즉 피사체의 크기는 항상 같게 보이도록 할 때에, 세가지 경우의 피사계 심도는 모두 같다는 것이지요.  하지만 배경흐림까지 같을까요?

천만의 말씀.  배경흐림은 200mm에서 20m에 찍은 경우가 가장 많이 되지요...  이는 배경흐림은 피사계 심도 자체 보다는 배경착란원의 크기와 더 깊은 관련이 있기 때문이지요.  그럼 더 많이 된다고 했는데, 어느 정도나 더 많이 될 지 다시 수식을 보도록 하지요.  이번엔 무척 간단합니다.

만일 이와 같이 피사체의 크기를 똑 같도록 거리를 잡고 서로 다른 렌즈를 사용해서 사진을 찍는다면 이때 배경흐림의 정도는 어떻게 표시되어야 할까요?

배경착란원의 크기는 초점거리에 비례하고, 조리개에 반비례합니다. 

                                       초점거리
배경착란원 크기  =   ---------------
                                          조리개

물론, 착란원의 실제 크기가 아니라 비례한다는 뜻인데요, 비례수식 표시 방법을 몰라 이렇게 썼습니다.

피사계심도 공식과는 매우 다르지요?  보기엔 간단한 수식처럼 보이지만, 아주아주 복잡한 수식으로 부터 유도된 내용이구요, (저한텐 아주아주 복잡했답니다 -_-;;) 피사체를 같은 크기로 찍을때에만 해당되는 내용입니다.

요 공식이 의미를 갖는 이유는, 인물의 전신샷을 찍을때, 내가 가지고 있는 어떤 렌즈가 배경을 제일 잘 뭉개줄까 궁금할때 바로 답이 나오는 공식이기 때문입니다.

여기서 초점거리는 렌즈의 실제 초점거리입니다.  환산초점거리가 아니지요!!  센서의 크기에 따른 영향은 없어졌는데요, 어디까지나 같은 크기로 피사체를 찍는다는 조건에 의해 상쇄된 값이구요, 센서의 크기에 따른 영향도 다 녹아들어 있는 공식입니다.

예를 들어보면,

위에서 이야기한 100mm, 150mm, 200mm 세가지 렌즈의 경우, 조리개가 같으므로 배경착란원의 크기는 그냥 초점 거리에 비례하구요, 200mm 렌즈가 100mm 렌즈보다 두배 정도 배경을 더 잘 뭉개겠네요...

다른 예를 들면,

내가 85mm F1.2랑 200mm F2.8이 있는데, 어떤게 더 배경을 잘 뭉개줄까 궁금할때가 있습니다.  이럴때 가볍게 위의 공식에 대입해 보면,

85 / 1.2 = 70.8

200 / 2.8 = 71.4

자, 200mm F2.8이 쬐끔 더 잘 뭉개주네요?  하지만, 85mm로는 4미터 떨어져서 찍을것을 200mm로는 10미터 떨어져서 찍어야 하니, 이렇게 배경흐림치가 비슷할 경우는 촬영환경이 어느정도 거리에서 찍는것을 더 잘 허용하느냐로 결정하는 것이 바람직 할 것 같네요.

이상, 두서 없는 내용, 도움이 되셨길 바랍니다.

다음은, 제가 작성한 카메라에 대한 다른 자료입니다.  참고하시길 바랍니다.

수동카메라의 정의와 기본 개념
http://kin.naver.com/open100/db_detail.php?d1id=5&dir_id=50103&eid=SXNshZ8oTGgIMEnEiEldem+B+0wsNUIN&state=R

DSLR 렌즈에 대한 간단한 정리

http://kin.naver.com/open100/db_detail.php?d1id=5&dir_id=50103&eid=3PVLmetQNOpg/b7C6sLzDkiX+5zJDFft&state=R

카메라의 셔터스피드에 대한 간단한 정리
http://kin.naver.com/open100/db_detail.php?d1id=5&dir_id=50103&eid=U6PWyz5kPmHDdMV/i+zPhs1Fgz7JUsQn&state=R

니콘 D40에 대한 올바른 이해
http://kin.naver.com/open100/db_detail.php?d1id=5&dir_id=50103&eid=uXvAq0/YYWq3jC3EnZwghXMX5Biaqp1r&state=R