이상한 모험, 그리고 탈출...

signal-to-noise ratio라는 것은 간단하게 노이즈 대비 원하는 신호의 비율입니다. 따라서 이 비율이 높을수록
비교적 정확한 정보를 얻는다는 것을 의미합니다. 이미지 처리에서의 SNR 비율은 픽셀의 표준편차값에 대한 평균값
비율로 측정합니다.  (출처: wikipedia.org)

어떤 분이 signal-to-noise에 대해서 설명하신 강좌를 읽어보라고 하시더군요.
http://www.slrclub.com/bbs/vx2.php?id=user_lecture&no=7014
slr클럽내의 타사 포럼 강좌란에 존재하는 글입니다. 이 글에는 몇몇의 오류가 보입니다만 이후에 논의해보록 하겠습니다.

결국 SNR 비율은 광학적 신호에 비례하고 노이즈에 반비례합니다. 따라서 강한 신호를 받는다면 상대적으로
노이즈 발생은 적고 다시 이것은 높은 SNR 비율을 의미합니다. 여기에서 포인트는 우리가 지목해야 될 포인트는
어떻게 광학적 신호의 세기가 좌우되는 가입니다.

이미지 센서에 광학적 신호를 전달하는 것은 빛이므로 이것은 빛의 세기와 연관이 있습니다.
이제 초등학교 물리시간으로 돌아가는 시간입니다. 빛의 세기는 정오에 가장 강합니다.
1. 이것은 빛이 수직으로 지면에 도달했을 때 가장 강한 세기를 갖는다는 것을 의미합니다.
그리고 지구상에 계절 존재하는 이유는 지구의 자전축이 기울어져있기때문에 태양의 영향을 받는 지구의
면적이 달라지기 때문입니다. 다시 말하면 빛을 받는 면적이 넓을 때 절기상 여름이고 그 반대일때 겨울입니다.
2. 이것은 빛이 받는 면적이 넓을 때 많은 빛 에너지를 받는다는 것입니다.

1번과 2번 모두 신호의 세기와 관련이 있는 부분입니다.

우선 1번, 풀프레임 카메라와 포서드 카메라에 도달하는 빛의 각도는 다른가에 대해서 알아보도록 합시다.
의외로 이것은 쉽게 찾을 수 있었는데, 풀프레임 카메라의 경우 이미지 센서 크기에 비해서 렌즈 마운트
부위가 작습니다. 따라서 빛이 직각으로 들어온다면 센서의 일부만 빛을 받게 되는 것입니다. 다시 말하자면
풀프레임 카메라의 경우 빛이 기울어져서 들어온다는 것을 의미합니다. 반대로 포서드의 경우 센서가 렌즈
마운트보다 작기때문에 빛이 직각으로 들어오는 것이 가능하게 됩니다.
(빛이 직각으로 들어올 수 있다면 선예도, 색수차, 주변부 화질에 대해서 좋아집니다. 이부분은 노이즈와 관계가
없으므로 논외로 치겠습니다.)


(출처: http://four-thirds.org/en/about/benefit.html)

사실 포서드쪽이 빛의 각도면에서는 이득이 있지만 신호의 세기는 각도보다 면적에 더 큰 영향을 받는다고 할
수 있습니다. 왜냐하면 단위시간에 조그마한 렌즈를 통해서 들어오는 빛의 양은 같은 조리개수치에서 큰 차이를
보이지 않습니다.

그럼 노이즈에 영향을 미치는 2번에 대해서 보도록 합니다.
풀프레임 카메라, Canon EOS-1Ds를 예를 들면,
센서의 크기는 35.8mm x 23.8mm = 852.04 제곱밀리미터이고 화소수는 4,064 × 2,704 = 10989056 픽셀입니다.
그렇다면 한 픽셀의 크기가 7.7535 마이크로 제곱미터입니다.
포서드 카메라, Olympus E-3의 경우 센서 크기가 18.00 × 13.50 mm = 243 제곱밀리미터, 화소수는
3648 × 2736 = 9980928 픽셀입니다. 그러면 한 픽셀의 크기는 2.4346 마이크로 밀리미터입니다.
(출처: http://en.wikipedia.org)

동일한 세기의 빛이 들어왔다고 가정했을 때 그 빛을 받아들이는 픽셀 면적이 휠씬 크기때문에
- 이것은 강한 신호를 의미합니다. - 상대적으로 적은 노이즈를 발생하게 됩니다. 그럼 이 이론을 증명해 봅시다.

Canon의 또다른 풀프레임 카메라 EOS 5D Mark II는 한 픽셀의 크기가 4.0692 마이크로 제곱미터입니다.
따라서 같은 풀프레임 사이즈의 카메라이지만 나중에 출시한 5D가 오래전에 출시한 1D에 비해서 많은 노이즈를 발생하게 됩니다.
(*캐논의 신기종 풀프레임 카메라보다 구기종이 훨씬 적은 노이즈를 발생한다. 출처: http://www.dxomark.com/)

이것은 왜 이미지 센서에 비해서 고화소인 현세대 point-and-shoot 카메라들이 노이즈에 대해서 개선사항을
보이기 힘든 것인지를 보여주는 일례입니다.

결국 노이즈의 문제는 그 포맷의 한계이자 점점 기술이 발전히고 픽셀 집적도가 높아지면 점점 많은 노이즈에 노출되는 것입니다.
그 일례는 Canon EOS 5D Mark II가 보여준다고 할 수 있습니다. 그리고 이것은 포서드의 한계이기도 합니다.

- 1번에서는 카메라의 기본적인 설명에 대해서 실고 있습니다. 생략하시고 본론으로 가실 분은 그 다음을 읽으시면
  될 것입니다.

포서드 시스템은 여타 동호회 사이트에서 항상 뜨거운 감자로 논란 거리가 되고 있습니다. 특히 올림푸스에서 항상 새로운
DSLR을 소개하고 리뷰가 나올 때마다 포서드를 비판하는 사람들과 다시 포서드 유저의 반발이 계속 되어 왔습니다.
많은 유저들이 서로 이야기하고 있는 부분은 대개 맞는 말이지만 그 안에서는 잘못된 선입관 그리고 대중적인 사이트들의
리뷰의 불명확한 점도 일조를 하고 있습니다. 따라서 카메라를 비교할 때 많은 혼란이 존재하는 것이 사실입니다.
저는 이 점에 대해서 말해보고자 합니다.

-
포서드(Four thirds) 시스템은 올림푸스, 코닥, 파나소닉등의 회사들이 디지털 일안반사식(Digital Single-Lens Replex)
카메라를 위해 만들어진 새로운 카메라 규격입니다. 필름 카메라가의 규격이 3:2이었던 것에 반해 포서드는 이름 그대로
4:3으로 달라진 것입니다. 요즘에 나오는 DSLR은 몇 백만원을 호가하는 소수 풀프레임(필름과 같은 이미지 센서 크기)라는
카메라를 제외하고는 대다수가 그보다는 작은 이미지 센서를 카메라입니다. 하지만 캐논이나 니콘, 그리고 포서드는 그 사이즈가
모두 다릅니다. 크기를 비교해보면,  다음의 이미지와 같습니다. (이미지 출처: wikipedia)


그림을 보시면 알겠지만 포서드는 DSLR 카메라중에 가장 작은 이미지 센서를 가지고 있습니다. 이미지 센서가 클수록
색을 받아들이는 셀(photon)을 많이 집적할 수 있기때문에 보다 쉽게 높은 화소수를 가질 수가 있고 노이즈도
적은 편입니다. 보통 렌즈의 초점 거리을 이야기할때는 편의상 35mm 카메라의 초점 거리를 기준으로 변환하여 비교합니다.
풀프레임 사이즈보다 작인 크기를 가지는 센서는 같은 위치에서 같은 이미지 사이즈를 얻기 위해서는 줌 아웃을 해야하기
때문에 대신 초점거리가 짧은 렌즈를 필요합니다. 여기에는 센서 크기에 비례한 비율이 존재하고 센서가 작을수록 그 배율은
높아지게 됩니다.

사실 이 점에서 포서드는 타 기종의 유저분들에게 많은 지탄을 받고 있습니다. 모든 것은 이 센서가 작다는 점에서 시작된다고
볼 수 있습니다. 배율이 올라가면서 사진의 심도(Depth of Field)가 자동적으로 깊어지고 사진을 시작하는 분이라면
좋아하는 아웃포커싱(Bokeh)에 불리한 조건이 됩니다. 또한 상대적으로 작은 센서에 이미지를 담게 되면 높은 ISO 세팅에서
노이즈 발생이 다른 기종에 비해 더욱 많이 드러나게 됩니다. 이러한 문제는 사실 흔히 말하는 똑딱이 카메라(Point-and-Shoot
Camera)가 DSLR에 비해 가지는 특성이라고도 말할 수 있습니다.

또다른 이유로는 렌즈군에 대한 문제입니다. 온라인 쇼핑몰이나 여타 옥션등을 가서보시면 캐논이나 니콘의 렌즈군은
포서드 렌즈군에 비해 상당히 다양하게 존재합니다. 렌즈군이 다양한 만큼 저렴한 렌즈부터 고가의 렌즈까지 다양하다는 점입니다.
포서드가 렌즈에서 다른 문제가 있다면 렌즈 종류가 다양하지 못한 만큼 단렌즈(Prime lens)가 적다는 것입니다.

이러한 문제때문에 새로운 사진 입문자들에게 포서드는 별로 매력적이지 못한 카메라로 치부될 수 있습니다.

그렇다면 포서드는 DSLR계의 문제아일까요?

미리 말해보자면 딱히 그렇지는 않다는 것입니다. 다만 DSLR은 아웃포커싱이 좋아한다던가 렌즈 교환식이니 렌즈군이
다양하게 존재해야 한다는 편입견이 만들어 낸 것이라 말할 수 있습니다. 포서드는 센서가 작기 떄문에 여타의 다른 DSLR
카메라에 비해서 훨씬 작은 사이즈, 무게를 자랑합니다.  예를 들자면 작년에 발매한 E-420 + Zuiko 25mm/F2.8 조합은 거의
하이엔드 똑딱이 카메라와 비슷한 사이즈를 자랑합니다. 따라서 소형 카메라이면서 좋은 화질을 원하시는 분에게 매력적인
제품이 될 수 있습니다. 또한 배율이 높은 만큼 망원 영역에서 굳이 큰 렌즈가 필요없는 장점이 존재합니다. 실제로
입문자용 카메라인 E-420이나 E-520의 번들 렌즈인 14-42mm/F3.5-5.6, 40-150mm/F4.0-5.6은 꽤나 작고 가볍습니다.
그리고 이 번들 렌즈들은 타 기종의 번들 렌즈에 비해서 좋은 성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있습니다.

카메라 바디에 바디 내장 손떨림 보정이나 먼지 털이 기능등이 내장되고 좋은 번들 렌즈군을 가지고 있다는 점에서
입문자에게 오히려 가격대 성능비, 사이즈등의 장점을 가지고 있습니다.

이런 장점이 존재하는 것은 배제하고 포서드 자체가 갖는 포맷의 한계인 노이즈가 많다는 점이나 계조(Dynamic Range)가
좋지 않다는 점등은 위의 장점과는 다른 문제입니다. 실상 많은 이들이 이것에 관한 데이터를 쉽게 얻는 곳은 대중적인
사이트의 리뷰에서 얻는 것들 입니다. 다음화에서는 그 리뷰들에 대해서 어떠한 문제점이 있는지 논의해보겠습니다.

종종 카메라나 렌즈를 새로 사거나 하면 여러가지 것을 확인해보는 데,
그 중 가장 많이 하는 게 Auto Focus가 정확하게 맞는 지 테스트를 해봅니다.

Canon 카메라의 경우 포커스가 제대로 맞지 않는 경우가 있기도 하고
Sigma 렌즈는 Quality Control 문제로 렌즈마다 편차가 꽤 크다고 합니다.

새 제품이던 중고품이든 우선 구입을 했다면 테스트해볼 필요는 있을 겁니다.

Tim Jackson's Nikon D70 Site에 꽤나 잘 만들어진 테스트 용지가 있길래
링크를 걸어봅니다. 필요하신 분은 써보세요.


Focus Test Chart 다운