영상 셔터 스피드 원리 - yeongsang syeoteo seupideu wonli

사진에 관심이 많은 분들이라면 대부분 알고 계시는 내용이겠지만 모르는 분들이 더 많을거란 생각에 이렇게 글을 적어 봅니다.

셔터 스피드란 한마디로

을 의미합니다. 실제로는 카메라나 렌즈마다 약간씩 방식의 차이가 있으며 어떤 카메라에는 조리개라는 것 자체가 없기도 합니다. 예를 들어서, 휴대폰에 달려있는 카메라는 조리개가 없기도 합니다. 조리개란 카메라의 렌즈나 본체에 들어있는 얇은 막으로서 방식에 차이는 있지만, 기본적으로 '조리개가 필름 또는 CCD를 막고 있는 경우' 와 '막지 않고 있는 경우' 두 가지가 있습니다. 조리개가 필름이나 CCD를 막고 있는 경우엔 아무것도 찍을 수가 없습니다. 반대로 막지 않고 있는 경우엔 사진이 찍힙니다. 

필름이나 디지털 카메라의 CCD 등은 빛을 받으면 그것을 기록합니다. 필름의 경우는 감광층이라고 하는 면에 빛이 닿으면 그것이 화학작용을 하면서 상을 필름막에 입히게 됩니다. 디지털 카메라의 경우는 '촬상소자' 라는 하는 것에 그 빛을 기록하게 됩니다. 이 경우는 화학적이라기보단 전기적인 특성에 가깝습니다. 

오른쪽 사진을 보면 가운데 부분을 둘러싸고 있는 칼날같은 것들이 보이시죠? 그게 바로 조리개입니다.

다시 셔터스피드로 돌아가면, 셔터스피드는 빛이 필름이나 CCD에 닿는 시간을 의미하는 것이 됩니다. 셔터스피드가 길수록 사진은 밝아지지만 사진속 피사체는 흔들리거나 긴 움직임을 보이게 되고, 셔터스피드가 짧을수록 사진은 어두워지며 피사체의 움직임은 순간적인 모습을 보이게 됩니다.

이걸 알기 쉽게 사람의 눈에 비유해 보죠. 잠시동안 눈을 감았다가 떠 봅시다. 눈을 감았다가 뜨면 상이 제대로 맺히는 데 시간이 좀 걸리죠. 우선 뭘 봐야 할지 촛점도 안 맞는 데다가, 주위의 환경이 어떤지 인식하는 데에도 시간이 좀 걸립니다. 게다가, 주위가 어두울수록 거기에 소요되는 시간은 더 깁니다. 환한 방의 불을 갑자기 끄면 아무것도 안 보이고, 다시 보이기까지 시간이 좀 소요되죠? 이것은 제대로 된 상을 얻는데 걸리는 시간이 길다는 의미입니다. 카메라에 대입을 하면 '셔터스피드가 길어야 한다.' 로 볼 수 있겠습니다. 마찬가지로, 밝은 대낮에 달려가는 사람은 선명히 보이지만 어두운 밤에 달려가는 사람은 제대로 보기가 힘든 것도 마찬가지 원리입니다. 

이건 단순히 눈의 문제가 아니라, 시신경에서 뇌로 시각정보를 전달하는 데 걸리는 시간도 포함해야겠죠? 디지털 카메라의 경우도 이 과정에 시간이 소요됩니다. 그 시간은 사진을 찍은 뒤에 액정화면에 사진이 보이는 데 걸리는 시간과 거의 같다고 보면 됩니다. 

셔터스피드는 빠르면 빠를수록 짧은 움직임을 담아냅니다. 초기의 카메라들은 아주 오랜시간동안 빛을 받아야 제대로 된 사진을 만들어 냈으며, 그나마도 흑백 밖에 되지 않았습니다. 그러나, 기술의 발전으로 셔터스피드는 나날이 상승했으며, 현재는 아주 빠른 속도로 사진을 찍고 있습니다. 이것은 스펀지같은 프로그램에서 나오는 '초고속 카메라' 를 보면 이해하기 쉽습니다. 여기서 '초고속(High Speed)' 라고 하는 것은 조리개가 얼마나 빨리 열렸다 닫히면서 상을 기록하는지를 의미하는 것입니다.

별로 어려운 개념은 아닌데 글로 풀려니 길어지네요. 마지막으로 정리를 하자면 셔터스피드란 '시간(일반적으로 1초)을 쪼개는 능력' 이라고 생각하면 됩니다. 1초를 얼마나 많이 쪼갤 수 있는지에 따라서 순간적인 영상을 얻을 수 있는 능력도 달라지는 것이죠.

마지막으로 멋진 동영상 하나 덧붙입니다. 17~21초에 나오는 영상을 일반적인 카메라로 담은 영상인데 순식간에 나타났다가 사라지는 파도를 보여줍니다. 우리가 눈으로 보는 것과 다를 게 없죠. 하지만, 그 뒤로 나오는 영상을 보면 순간적으로 나타났다가 사라지는 파도가 아니라, 1초를 수백개로 나눈 듯한 영상의 화면을 볼 수 있습니다. 초고속 카메라로 찍었는데 그게 왜 슬로우모션이 되는지는 궁금하죠? 1초를 너무 쪼갰더니 그것들이 오히려 1초보다 길어졌기 때문입니다. 1초에 수백장의 영상을 다 보여줄 수 없으니 그게 길어지는 것이죠. 우리가 일반적으로 보는 영화들은 대체로 1초에 24개의 장면을 보여줍니다. 이를 프레임(fps, frame per second)이라고 하는데, 라이언 일병구하기 같은 경우는 일부러 프레임수를 줄여서 현장감 넘치는 화면을 담아냈습니다. 아무튼, 백문이 불여일견. 한번 봐 보시면 이해가 빠를겁니다. 

한가지 더. 동영상이 초당 몇개의 프레임으로 이루어졌느냐에 따라서 그 느낌도 상당히 달라집니다. 아래에 있는 주소로 가 보면 샘플이 있는데요. 초당 3컷으로 이루어진 영상과 초당 30컷으로 이루어진 영상의 차이를 느낄 수 있습니다. 인간의 눈은 초당 30프레임(30fps)이상이면 끊김을 느낄 수 없다고 하더군요. 하지만, 60fps 정도로 된 영상을 보면 그 차이가 느껴지더군요. 

셔터스피드의 활용포인트

캠코더로 똑같은 장면을 촬영할 때 셔터의 속도에 따라서 화면의 움직임이 서로 다르게 나타나는 것은 CCD라는 촬상소자의 특성이 있기 때문이다. 캠코더에서 촬상소자의 셔터속도 변환은 필름을 사용하는 카메라와는 큰 차이를 가지고 있지만 근본적인 개념은 같다. 이번 호에는 셔터속도의 원리를 이해하고 활용할 수 있는 포인트에 대해 알아본다.

1).셔터의 이해

하나! 둘! 셋! “찰칵” 사진을 찍을 때 흔히 들을 수 있는 “찰칵” 소리는 카메라의 셔터가 동작하는 소리다. 셔터가 열렸다 닫히는 이 소리를 유심히 들어보면 그 간격이 일정하지만은 않다는 것을 알 수 있다. 어떤 때는 짧게, 또 어떤 때는 길게 소리가 나는 것을 들을 수 있다. 간단하게 셔터를 분류하자면 앞에서의 짧은 소리는 ‘고속셔터’라 할 수 있고 길게 나는 소리는 ‘저속셔터’라 할 수 있다. 캠코더에서는 1/60초를 기준으로 그 이상을 고속, 그 이하를 저속셔터라 할 수 있다.<셔터스피드의 원리적인 면은 99년 12월 호에서 자세히 다룬 적이 있기 때문에 참고하기 바란다> 고속셔터일수록 셔터가 열렸다 닫히는 속도가 빨라지는 반면 저속셔터는 이 속도가 느려지게 된다. 바꿔 말하면 카메라에서는 이 속도에 따라서 화상이 맺히는 시간이 결정된다. 찰깍하는 소리와 함께 그 순간의 한 장면이 기록되는 것이다. 이때 셔터속도는 화상이 맺히는데 매우 중요한 역할을 한다. 사진에서도 쉽게 알 수 있듯이 움직임이 없는 정적인 피사체와 움직임의 변화가 큰 동적인 피사체를 촬영할 경우는 차이가 있다. 매우 빠른 피사체의 움직임보다 저속셔터로 찍게 되면 그 피사체는 그 시간만큼 더 기록되게 된다. 이에 따라 화면이 늘어지는 등 떨리는 현상 등이 나타난다. 또 너무 빠른 속도로 찍게 되면 화면이 끊기는 듯해 약간 부자연스러운 현상도 발생하는데 먼저 촬영에서 나타나는 이러한 현상들을 알아보자. 캠코더에 찍힌 비디오의 동영상은 대개가 깨끗이 찍힌 것 같이 보여도 움직임이 빠른 버스나 기차 등 내부에서 밖을 찍은 풍경 등을 슬로모션이나 정지영상 재생으로 1장씩 1장씩 자세히 들여다보면 피사체가 선명하게 보이지 않고 흐르는 것 같이 보이는 경우가 있다. 일반적인 캠코더는 촬영을 할 때 1필드(기수/우수)의 셔터를 1/60초마다 끊고 있기 때문에 이 속도보다 더 빠른 속도로 움직이는 피사체는 1/60초간에 이동한 양만큼 흘려지거나 떨려 보이게 된다. 하지만 이러한 정지영상이라 할지라도 동영상에서는 부자연스럽지 않고 부드럽게 이어지는 듯하게 보인다. 이에 비해 1/1500초, 1/4000초, 1/8000초 등의 고속셔터를 사용하면 매우 빠른 속도로 기록되기 때문에 흐려지거나 떨리는 현상은 발생하지 않는다. 이 중 1장을 정지영상의 낱장으로 보면 고속셔터로 인해 흔들림이 없이 깨끗하게 보이지만 동영상으로서 재생시켜보면 웬지 부드럽지 않고 끊기는 듯 딱딱한 느낌이 난다. 또 우리가 사용하고 있는 일반적인 캠코더의 고속셔터는 필름의 고속 촬영과는 다르다는 점을 상기해 둘 필요가 있다. 원래 고속촬영이라고 하는 것은 매우 빠른 속도에서 훨씬 많은 장(1초에 24장보다 많은 60장 400장 600장 등)수를 연속적으로 찍어 이것을 슬로모션으로 재생해 매우 빠르게 변하는 피사체의 순간까지도 세밀하게 포착, 관찰할 수 있는 기법이다. 알아둬야 할 것은 우리들이 사용하고 있는 캠코더는 1/60초로 하나의 필드가 만들어지고 1/30초에 1장(프레임)의 그림이 기록된다는 것이 이미 정해져 있다는 사실이다. 즉 1초에 30장(정확히 29.97프레임)이 기록되는데 고속셔터는 이 1/60초속에서 1회만 고속으로 셔터를 끊어 한 장의 영상으로서 기록한다. 만일 캠코더도 1초에 30장보다 더 많은 프레임을 기록할 수 있다면 고속촬영과 같은 효과를 얻을 수 있다. 하지만 NTSC방식을 채택하고 특성상 아무리 고속으로 셔터를 끊어 촬영한다고 할 지라도 1초에 30장밖에 기록할 수 없다. 고속셔터는 빠른 장면을 순간적으로 기록할 수 있다는 점에서 유리하지만 빠르게 셔터를 동작시킨 만큼 앞 프레임과 뒷 프레임 사이에는 시간적인 간격이 미세하게 벌어지게 된다. 이로 인해 동영상을 재생시켰을 때 화면이 부드럽지 않고 약간 끊기는 듯한 느낌을 주게 된다. 극히 순간적인 장면을 포착하려고 하는 경우는 더욱 실감할 수 있다. 일례로 풍선이 터지는 장면이나 유리가 깨지는 장면 등 짧은 순간을 고속셔터로 촬영해도 미세한 부분까지 반드시 포착할 수 있는 것이 아니라는 것이다(필름의 고속촬영은 더욱 유리). 앞의 프레임과 뒤 프레임의 미세한 간격사이에서 그 원하는 장면이 벌어진다면 그 장면은 포착되지 않고 어디론가 증발해 버릴 것이다. 예를들어 풍선이 터지는 장면을 촬영한다고 할 때 운좋게 풍선이 터지는 순간에 셔터가 포착하면 그 순간을 기록할 수도 있겠지만 프레임과 프레임 사이에서 터져 버리면 포착되지 않는다. 그것은 1/60초 속에서 1회의 찬스다. 몇 번이고 그 동작을 반복한다면 포착하는 기회도 있을 수 있지만 극히 짧은 시간에 일어나는 순간을 잡아내는 것은 캠코더의 고속셔터로서 그리 쉬운 일은 아니다. 사실 사진에서 보이는 장면도 1컷을 잡아내기 위해 15개의 풍선을 터트렸다. 필름의 고속촬영은 고속으로 셔터를 끊어 많은 장수로 기록해 재생 시에 시간을 늘려 천천히 보이지만 캠코더의 고속셔터 촬영기능은 시간을 늘려서 행하지 않는다. 셔터의 속도가 고속이든 저속이든 시간적으로는 보통의 촬영과 같다. 이것을 1장의 정지영상으로서 보게되면 차이점을 쉽게 알 수 있다. 슬로셔터도 보통의 촬영과 마찬가지로 1초간에 30장(프레임)의 촬영을 행하고 있는데 바꿔 말하면 1장을 기록하는데 걸리는 시간은 1/30초가 되는 셈이다. 슬로셔터라는 것은 이 시간 내에서 셔터스피드를 늘려서 촬영하는 기능이다. 셔터의 속도가 1/60초 이하로 떨어짐에 따라 프레임수는 비록 30프레임으로 기록할 지라도 화면수는 이보다 감소되어 기록된다. 1초에 30장이 아니라 4·8·15장면 등이 실제 기록되는 화면이다. 기록하는 장면이 줄어든 덕택에 얻을 수 있는 효과는 늘어난 시간만큼 빛을 여분으로 축적할 수 있게 되어 노출을 올릴 수 있게 된다. 캠코더에서는 최대 1/4초까지 셔터스피드를 낮출 수 있도록 되어 있는데 기종에 따라서 사용방법이나 표기 방법을 각기 달리하고 있다.

2).고속셔터의 활용 포인트

캠코더의 고속셔터는 피사체의 움직임이 매우 빠르거나 순간적으로 일어나는 장면들을 포착해 촬영할 수 있어 야구, 태권도, 골프 등 운동장면의 움직임을 파악하는데 유리하다. 1장 1장의 장면을 빠른 속도로 선명하게 찍을 수 있기 때문에 스포츠 등의 촬영에도 많이 사용된다. 고속셔터는 일반적으로 셔터의 속도를 1/250초나 1/500초, 1/2000초 등 속도를 올려 촬영한 후 정지화 재생, 슬로재생, 콤마 보내기 등으로 손과 발의 움직임이나 몸의 동작을 파악하는 자료로 활용할 수 있다. 빠른 속도로 움직이는 피사체를 일반적인 셔터속도로 촬영을 하게되면 동영상에서는 차이를 알 수 없더라도 정지영상으로 볼 때는 1장 1장의 동작화면이 흔들리거나 흐려져 보여 그 차이를 쉽게 알 수 있다. 빨리 움직이는 피사체를 컴퓨터상에서 정지영상의 JPEG, BMP 등 그림파일로 이용하고자 하더라도 고속으로 촬영을 해 두면 보다 깨끗한 영상으로 활용할 수 있는 장점이 있다. 캠코더가 고속셔터로서 가장 실력을 발휘할 수 있는 것은 순간적으로 발생하는 피사체의 움직임을 잡아낼 수 있다는 점이다. 앞에서 언급했듯이 풍선이 터지는 순간 등 극히 빠른 동작도 잡아낼 수 있는 것이 고속셔터 기능이다. 완벽하지는 않지만 육안으로는 도저히 볼 수 없는 순간적인 모습 등을 캠코더로는 촬영할 수가 있다. 실생활에서도 찾아보기 쉬운 예로 유리컵이나 계란이 바닥에 떨어져 깨지는 순간, 잔뜩 흔들어댄 샴페인의 마개를 따는 순간 등 찰나에 일어나는 동작 등도 생생하게 기록할 수 있다. 이렇게 고속셔터로 촬영한 영상을 재생할 때는 반드시 슬로모션이어야 효과를 볼 수 있다. 영화에서의 고속촬영도 1초에 많은 장수(콤마 수)를 찍어 그것을 슬로모션으로 재생하면서 세밀한 동작을 보여주듯이 비디오에서는 비록 30장이지만 재생시에 프레임 재생(1콤마씩) 등의 슬로모션으로 해야 목적으로 하는 동작을 보여줄 수 있게 된다. 반면에 일련의 움직임(동영상)으로서 보는 것이 효과적인 경우도 있다. 이때 중요하게 작용하는 것이 슬로모션을 재생할 수 있는 VTR이나 캠코더 등이다. 이러한 장비를 갖추고 있어야 자유로운 영상구현이 가능하다. 최근에는 컴퓨터를 이용한 넌리니어 편집 장비를 많이 갖추어 가고 있는 추세인데 이 같은 장비를 사용하면 더욱 고도의 테크닉도 구사할 수 있다.

3).셔터를 빠르게 하면 노출이 감소한다.

셔터의 속도를 올리는 이유 중 하나는 노출을 감소시키기 위한 목적이 있다. 개폐(빛의 차단)의 속도가 빨라지면 빛을 통과시키는 시간이 줄어들어 기록될 수 있게 머무르는 시간도 줄어들게 된다. 즉 광량이 감소하게 되는데 이를 반대로 이용하면 피사계 심도를 얕게 만들 수 있다. 고속셔터에 의해 발생한 노출부족 분만큼 조리개를 열 수 있기 때문인데 바로 이러한 구조의 원리를 이용하는 것이다. 셔터의 속도를 올리고 조리개를 열어 중심이 되는 피사체의 전후를 뭉개는 것이다. 조리개를 열면 열수록 초점 맞는 범위가 좁아져 핀트가 맞춰진 피사체를 부각시킬 수 있다. 이러한 방법은 동적인 피사체보다는 움직임이 없는 피사체에 효과적이다. 그 이유는 고속셔터에 따라 움직임이 부자연스럽게 될 수도 있기 때문이다. 또 콘서트 홀이나 공연장 등 스포트 조명 하에서 조리개를 조절할 수 없는 캠코더 사용시 노출을 줄이고 싶을 때도 고속 셔터를 사용하면 효과적으로 대처할 수 있다. 일례로 메인이 되는 피사체가 노출과다로 인해 화면상에서 일부분만 희게 날리는 경우 등도 셔터의 속도를 올려 노출을 감소시켜 흰색날림을 방지할 수도 있다. 이 밖에도 비슷한 상황에서 노출을 줄이는 용도로 고속셔터를 이용할 수 있다. 주의할 점은 동적인 피사체에 대해서는 움직임이 부자연스럽게 될 수 있기 때문에 역효과를 불러올 수도 있다는 점이다. 이와 반대로 슬로 셔터를 사용하게 되면 빛이 그만큼 증가한다는 사실도 염두에 두도록 한다.

4).슬로셔터 활용 포인트

캠코더에서의 슬로셔터라는 것은 사실 등장한지 얼마 지나지 않았다. 프로용 캠코더의 경우는 1/60초 이하의 셔터스피드를 갖고 있는 기종은 거의 없다. 본격적으로 1/4초, 1/8초 등 수치표기의 슬로셔터 기능이 탑재된 것은 지난 95년 첫 출시됐던 디지털 캠코더 DCR-VX1000이 처음이었다. 원천적으로 스틸카메라에서 셔터를 길게 열어주는 이유는 빛을 많이 받아들여 부족한 노출을 보충한다는 의미가 크지만 비디오에서는 이러한 이유보다는 화면이 늘어지는 듯한 효과를 주기 위해 사용하는 예를 많이 찾아볼 수 있다. 셔터스피드를 길게 주면 줄수록 얻을 수 있는 효과는 정상적인 움직임은 아니지만 어두운 곳에서도 육안으로 보이는 것보다 훨씬 밝게 찍을 수 있다는 점이다. 반면 1초에 해당하는 촬영 프레임수가 감소하기 때문에 피사체의 움직임은 끊어지는 듯한 느낌을 준다. 게다가 움직임이 빠른 피사체에서는 감소한 프레임으로 인해 영상이 늘어지는 것처럼 보인다. 하지만 이것을 역으로 이용하면 재미있는 영상을 만들 수가 있다. 정상적인 세계가 아닌 환상적인 세상을 표현하는 꿈속, 이상세계 등 비현실적인 영상을 구현한다거나 액션이 가미된 영상 등 적절하게 활용하면 인간의 감정까지도 잘 표현할 수 있다. 또 밤의 불빛, 네온사인 등을 슬로셔터로 카메라를 이리저리 휘저어대면서 촬영을 하게 되면 빛이 꼬리를 물고 늘어지는데 그 속도에 따라서 모양도 각양각색이다. 이를 잘 활용하면 독특한 영상을 얻을 수 있다. 아이디어에 따라서는 자신의 무언가를 표현하는 예술적인 도구의 수단으로 활용할 수도 있다. 캠코더를 가지고 있다면 한번 해보기 바란다. 원리적인 이해보다는 시각적으로 보고 느낌으로 익히는 것이 효과적이다.

※<참고문헌:초보자의 비디오 촬영술>