다이나믹레인지와 계조

이 포스팅 부터는 촬영 전반에 있어서 영상은 어떻게 기록되는지, 어떠한 원리로 좋은 품질의 영상이 만들어 지는 지 등, 카메라에 관련한 다양한 정보들을 포스팅 하겠습니다.

이번 포스팅은 카메라 영상(사진) 기록에 기본이 되는 다이나믹레인지와 계조에 관련해 설명을 하겠습니다

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다이나믹레인지
카메라가 표현할 수 있는 가장 밝은색(화이트)과 가장 어두운색(블랙)의 범위

계조
다이나믹레인지를 잘게 나눈 수

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Gradient

위 그림에서 보이는 바와 같이 카메라가 같은 다이나믹레인지를 가진다고 가정을 했을 때, 비트뎁스(Bit Depth)에 따른 차이를 극단적으로 보여주는 예시입니다. 왼쪽은 계조(Gradient)가 풍부한 경우이며, 오른쪽은 계조가 적은 경우를 나타내는 자료입니다.

같은 다이나믹레인지를 가졌다고 가정 하였을 때 각 비트 뎁스별로 나타내는 계조를 그림으로 설명 한 예시입니다. 이진수 체계(0,1)로 정보를 저장하는 디지털에서는 많은 비트를 할당 할 수록 담을 수 있는 정보의 정확도와 용량이 증가하며 영상기록에 있어 더욱 풍부한 계조를 담아낼 수 있습니다. 채널당 8비트다, 10비트다 라고 말하는 것은 8비트는 2의 8승, 256 단계, 10비트는 2의 10승, 1024 단계로 계조를 기록할 수 있기에 그림에서 보이는 것과 같이 그 단계만큼 부드럽게 계조가 표현이 가능하다는 말입니다.

왼쪽의 사진은 하늘과 구름의 컬러와 쉐입의 변화가 부드럽고 자연스러운 반면, 오른쪽의 사진은 왼쪽 사진에 비해 각 쉐입들의 외각선과 색의 변화가 자연스럽지 못한 부분이 눈에 띄는데, 흔히 계조가 부족하여 거칠게 표현된 것으로 각 색채널(RGB)의 비트뎁스가 낮을수록 이런 현상이 나타나기 쉽습니다. 이러한 현상은 마치 띄처럼 형성 되어 있는 것 처럼 보이기 때문에 벤딩(Bending)현상이라고 합니다.
(각 사진의 차이점을 잘 모르시겠으면 확대해서 보시길 권장합니다. 자세히 보아야 아름답다. 너 또한 그렇다)

촬영시에도 나타나기도 하지만 이미 촬영되어진 원본 자체가 가지고 있는 계조 범위를 뛰어넘는 색 보정이 들어가는 경우 이러한 현상이 나타나는 경우가 있습니다. 구름한점 없는 그라데이션 되어있는 하늘의 경우 후보정에서 색상을 만질 때 벤딩 현상이 가장 흔히 나타나는 예중에 하나입니다.

물론많은 양의 비트를 할당한다고 해서 무조건 계조가 좋아지는 것은 아니지만 이론적으로는 채널당 256단계를 가지는 8비트 보다는 채널당 1024단계를 가지는 10비트가 계조를 표현함에 있어서 더 유리하다는 것은 쉽게 알 수 있습니다.

Dynamic Range

붉은 선은 화이트, 푸른 선은 블랙으로 기록되기 시작하는 부분입니다.

위 이미지는 다이나믹 레인지(DR)의 이해를 돕기위한 그림으로 Original을 기준으로 각각 Narrow DR, Wide DR의 범위를 나타난 표 입니다. Original의 양 맨 끝, 화이트와 블랙 사이의 모든 영역이 모두 담기는 것이 가장 이상적인 상황이겠지만 카메라 센서의 성능과 설계, 기록하는 형식 등 여러가지 이유로 인해 전체 범위 중 한정된 영역만을 담을 수 있게 됩니다. 즉, 화이트아웃과 블랙아웃이 되기 직전까지 담을 수 있는 명암의 범위를 나타내는 말 입니다만 이는 카메라마다 수용할 수 있는 DR의 값이 다 다릅니다.

DR이 좁은 이미지

일본 교토의 아라시야마 대무숲 앞 길거리 입니다. 해가 저물기 시작한 11월 오후 5시 30분 경 촬영된 사진입니다.

이 사진의 경우 밝은 하늘의 경우 화이트홀로 빠지기 전의 명부의 DR의 범위가 좁기 때문에 해가 지고있는 저녁임에도 불구하고 상당히 밝게 표현이 되어 있는 것을 볼 수 있습니다. DR의 범위가 좁기 때문에 밝은 부분의 영역이 미처 다 담기지 못하여 거의 직광으로 빛이 들어오는 노을빛을 다 담아내지 못하고 구름은 하얗게 뭉치고 하늘의 색상은 날아간 것을 보실 수 있습니다. 또한 그림자가 지는 암부에서는 그 디테일 또한 뭉개져서 표현이 되었습니다.또한 지붕 밑 쉐도우 부분에도 디테일이 살아나지 못하고 블랙화되어 뭉쳐 있습니다. 이로 인해서 콘트라스트가 높아지고 선명해 보이지만 이대로 기록을 하게 된다면 저장하는 포맷에 따라 노을이 지고 있는 하늘의 색이나 골목 가게들의 질감을 되돌릴 수 없게 됩니다. 이러한 사진이 각자의 취향에 따라서 좋은 사진 또는 나쁜사진으로 갈릴 수도 있습니다만 일단 풍경과 시간, 현장의 따뜻한 온도를 담아내기에는 부족한 사진이라 할 수 있겠습니다.

DR이 넓은 이미지

길거리 뒷편에서 직광으로 들어오는 노을과 그 빛을 받아서 빛이 산란하는 하늘빛, 가게의 멋드러진 벽의 질감 등 대부분의 질감들이 살아 있는 것이 보이실 겁니다. 앞에 보신 사진처럼 하이라이트 덩어리로 표현이 되었던 부분은 노을이 지고있는 하늘의 풍부한 색감이 고스란히 담겨져 있으며 전반적인 색감 또한 콘트라스트가 전반적으로 빠지며 부드러운 색감이 올라온 것이 보이실 겁니다. 앞서 보았던 사진에 비해서 DR이 풍부하게 기록이 된 사진의 예시입니다. 이는 후반 작업을 통해 원하는 방향으로 편집자의 취향대로 수정할 수 있는 범위가 넓어지는 장점 또한 존재합니다.

촬영에 있어서는 다양한 상황이 발생할 수 있기에 단적인 예시를 한번 더 보여드리겠습니다.

위 예시의 경우 왼쪽이 원본이며 오른쪽이 후반작업을 거친 결과물입니다. 촬영할 당시에 기록물 자체는 JPG로 세팅을 한 사진이며 어디에다가 노출을 맞췄는지도 모를, 이도저도 아닌 노출세팅과 암부의 디테일이 어떻게든 살아있겠지 처럼 안일한 생각을 가지고 찍게 되면 세상에 나왔으면 안될, 이런 사진이 탄생하게 되는 것 입니다. 왜 이 사진이 그리도 못난 사진인가? 후보정을 해 보면 해 볼수록 그 못난 부분이 여실히 드러납니다. 해와 구름은 구분이 되지 않을정도 하이라이트떡이 되어 뭉쳐 있으며, 건물의 암부는 보정 전과 별 차이가 없을 정도로 검은 구멍이 뻥 뚫려 있는게 보이실 겁니다.(물론 암부의 디테일이 많이 살아 나긴 했습니다) 사진의 목적에 따라 해석의 여지는 다르겠지만 기본적으로 목적성을 잃어버린 사진으로 구름이 멋있게 깔린 하늘도 아니고, 웅장한 검은 나무로 지어진 일본식 건물!! 이 둘중 아무것도 건질게 없는 사진입니다.(누군가의 기분을 나쁘게 만들 목적이었다면 성공입니다) 물론 이 사진의 경우에도 좁은 DR을 감안 하고서 HDR로 촬영을 했다면 더 좋은 결과물이 나왔을 수도 있었겠지만 HDR은 다른 포스팅에서 언급 하도록 하겠습니다.

자, 이런사진을 보면 평소에 우리가 어떻게 표현을 했는지 되짚어 봅시다. ‘하이라트가 나가서 하늘이 하얗게 날라가고 건물은 컨트라스트가 너무 강해서 보기가 부담스러워.’ 네, 아주 정확한 말입니다만 여태까지 우리가 배운 지식으로 표현을 해본다면

‘다이나믹레인지가 충분하지 못해서 화이트홀 현상이 하늘 전반적으로 나타나고 있고, 암부는 디테일이 전혀 보이지 않을 정도야. 또한 계조가 충분하지 못해서 콘트라스트가 너무 강렬하고 벤딩현상이 일어나서 자연스럽지 못하구나!’

이런식으로 표현 할 수 있겠습니다.

위 표현도 틀리진 않았습니다만 영상을 하는 사람들이라면 보다 근본적으로 결과물을 바라볼 수 있는 능력을 키워야 겠습니다.

이처럼 다이나믹레인지와 계조의 상관관계를 글로써 풀이를 해 보았으며, DR과 계조의 상관관계가 가 우리가 촬영하는 기록물에 어떤 영향을 미칠지, 후반작업의 효율을 정할 수 있는것이 촬영 단계에서 이루어지며 수많은 변수가 있는 상황 또한 촬영의 영역에서 커버를 해야 한다고 생각합니다. 영상물을 제작하는 단계(프로덕션)에서 첫번째로 이루어 지는 것이 바로 촬영이기 때문에 후반작업자 또는 편집자가 아무리 날고 기는 사람이더라도 촬영본 자체가 좋지 못하면 말짱 도로묵일겁니다.

아이디어를 얼만큼 머리를 쥐어짜가면서 하든 수많은 밤을 새가며 엄청난 공을 들인 기획을 하던지 간에, 영상 제작에 있어서 최종 결과물을 보고 누군가의 ‘와!’ 이 한마디의 설레임이 시작되는 곳엔 ‘촬영자’들이 있습니다.