Flash Photography -- Basics

Flash Photography -- Basics

흔히 strobe flash라고 불리는 electric flash는 1927년 MIT의 교수인 Harold Edgerton에 의해 발명이 되었습니다.  커다란 축전지에 전기를 충전했다가 짧은 시간에 xenon gas를 넣은 tube에 순간 방전을 하여 강한 빛을 내는 원리인데, 그후 지금과 같은 휴대용으로 대중화되기 까지는 40년이상이 걸렸지요.  제가 어릴적만 해도 flash는 magnesium powder를 태우는 방식의 일회용을 사용하고 있었습니다.

Flash 조명을 이용한 사진을 제대로 찍기 위해서는 camera와 flash의 동작 원리에 대한 기술적인 이해가 좀 필요합니다.  먼저 flash의 특징을 좀 살펴보지요

• 지속광이 아닌 순간광이고 발광시간(?, ㅋㅋ) 이 1/500초~1/30,000초 정도로 무척 짧습니다.
• 발광부가 작은 tube라서 피사체에서 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 명암차가 아주 큽니다.
• 아주 제한된 양의 빛을 순간적으로 비추는 것이라서 아주 멀리 있는 것에는 무용지물입니다 (피사체에 도달하는 빛의 양이 광원에서의 거리제곱에 반비례하기 때문이지요) 거리차가 많이 나는 것들을 한 frame에 찍을 때도 명암차가 커서 어렵습니다.

그럼 언제 flash를 쓰게 될까요?  기초 수준에서 보면 크게 두가지 입니다.

• 어두울 때: 초보자들이 가장 많이 쓰는 상황이고 가장 자연스러운 선택입니다.  하지만 야간 풍경, 야간 야구경기등을 찍으려고 flash를 쓰는 것은 말이 안되겠지요.  역으로 영화관 가서 영화의 한장면을 찍으면서 flash를 터뜨리는 것도 그렇구요.
• 그늘 없앨 때: 주로 인물 사진에 많이 쓰입니다.  낮에 야외에서 배경에 비해 인물이 너무 그늘 진다거나, 해가 중천에 있어 얼굴이 그늘질 때 유용하지요.

여기서 곁길로 잠시 새서 camera의 노출 개념에 대해 좀 알아보겠습니다.  자동 디카 세상이지만 사진의 노출 (exposure) 원리에 대해서는 좀 알아야 사진이 늡니다.  (아, 여기서 노출이 옷을 얼마나 벗었느냐의 개념이 아닌 것은 당연히 아시겠지요? ㅋㅋ)

사진은 기본적으로 빛을 담는 것인데 적정 노출이란 마치 정해진 양의 물을 양동이에 담는 것으로 생각하면 이해가 쉽습니다.  렌즈에 있는 조리개 (aperture)는 마치 수도꼭지를 얼마나 많이 열었는가와 같습니다.  f값이 높을수록 구멍이 작아집니다 (요즘 camera들은 가장 밝은 상태에서 볼수 있도록 하기 위해 평소에는 활짝 열려 있다가 사진이 찍히는 순간에만 조리개가 줄어듭니다)  구멍이 작아지면 그에 비례해서 같은 양의 물을 받기 위한 시간 (shutter speed) 이 더 오래 걸리겠지요.  흐린 날씨는 마치 불순물이 많이 섞인 물과 같이 필요한 광자 (photon) 수가 적기 때문에 맑은 날씨에 비해 더 많은 시간이 걸립니다.

정확한 시간동안 빛을 받아들이기 위한 핵심장치가 shutter인데, 크게 3가지 방식이 있습니다.

• Leaf shutter:  Lens 안에 내장된 나뭇잎 모양의 판 몇개가 열렸다가 닫히는 방식으로 range finder방식의 필카에 많이 쓰였습니다.  디카에서는 더이상 사용되지 않는 것으로 알고 있습니다.  최고 1/500초 정도까지 가능합니다.
• Electronic shutter: 똑딱이 디카 및 camcoder 에서 쓰이는 방식입니다.  기계적인 것을 배제하고 전기적인 제어에 의존합니다.
• Focal-plane shutter: 필카 SLR과 DSLR에서 사용되는 방식입니다.  필름 혹은 sensor 바로 앞 (거울 뒤) 에 2개의 막 -- 통상 전막 (front curtain) 후막 (rear curtain) 이라고 부름 -- 을 여닫는 방식인데, 초기 SLR들은 천을 수평으로 여는 방식이었고 요즘 기종들은 금속판을 수직으로 여는 방식을 씁니다.  여기서 기억해야 할 중요한 점은 고속으로 찍는 사진 (최고급 기종들의 경우 최고 1/8,000초 까지) 의 경우 막 (curtains) 이 움직이는 속도가 무한정 빠를 수 없기 때문에 전막이 미처 완전히 열리기 전에 후막이 닫히기 시작한다는 것입니다.  최근 많은 인기를 얻는 mirrorless기종의 경우도 고속 사진을 얻기 위해 이 방식을 채택하고 있습니다 (DSLR과 다른 점은 실제 사진을 찍기 전의 구도 잡는 상황에서  shutter막이 열린 상태인가 닫힌 상태인가의 차이입니다).  

본론으로 돌아가 보겠습니다.  Flash를 이용해 사진을 잘 찍는 것의 관건은 사진 전체에 걸친 빛의 balance에 달려 있습니다.  따라서 flash를 setting하기에 앞서 가장 먼저 해야할 것은 배경의 적정노출을 알아보는 것입니다.  의도에 따라 배경을 완전히 어둡게도 할 수 있고 배경을 훨씬 밝게도 할 수 있지만 이론적인 면을 살펴보기 위한 예로 배경과 인물의 밝기를 같게 하는 경우를 생각해 보겠습니다.

먼저 아주 어두운 야경이나 저녁노을 배경 같은 경우, 배경에 노출을 맞추면 통상 꽤 느린 shutter speed가 됩니다. 이런 경우 flash조명을 받는 곳의 노출은 shutter speed와 무관하게 조리개에 의해 결정됩니다.  Camera의 shutter speed와는 무관하게 flash의 발광 시간이 무척 짧기 때문이지요.  Electric flash를 strobe 라고 부르는 유래가 이 특징에서 나왔습니다.  느린 카메라의 speed와는 별개로 엄청난 고속의 사진을 flash로 구현하는 시도였지요.

역으로 아주 밝은 배경 (주로 대낮) 에 노출을 맞추면 shutter speed가 1/1,000 이상의 고속 상황이 되는데 이것이 focal-plane shutter의 경우 문제가 됩니다.  앞서 말한 flash의 극히 짧은 발광시간과 focal-plane shutter의 작동원리 때문에 focal-plane shutter를 사용하는 camera의 specification을 보면 항상 maximum flash sync speed라는 항목이 있습니다.  통상 1/60~1/250초 사이인데 이 속도는 전막과 후막이 둘 다 열려있게 되는 최대 shutter speed를 말합니다.  이 이상의 shutter speed에서 flash를 사용하게 되면 flash의 짧은 조명을 받는 부분이 제한되게 되어 위 사진과 같이 부분적으로 어두운 혹은 검은 사진이 찍히게 됩니다.  Leaf shutter의 경우 focal-plane shutter보다는 높은 sync speed를 허용합니다.

주간 사진을 찍는데 있어서 문제가 되었던 이 제약은 다행히도 최근 들어 고속 동조 (high speed sync) 라는 새로운 기술로 해결이 되었습니다. 간단하게 설명한다면, 종래에는 한번의 '펑' 하고 발광만 하던 것을 focal-plane shutter curtain의 움직임에 맞춰서 '바바바바방...' 하고 연속발광을 하는 것입니다.  주의해야 할 것은 한번의 충전으로 같은 광량으로 여러번에 걸쳐 발광시켜야 하기 때문에 실질적인 flash의 광량이 그에 비례해 감소한다는 것입니다.  그래서 오른쪽 사진처럼 여러개의 flash를 묶어 광량을 올리는 사람들도 있습니다.  Professional들은 휴대용이 아닌 큰 studio전용 flash를 사용합니다만 쓸만한 것들은 몇만불씩이나 하므로 저희 같은 비전문가들이 사용할 수 있는 수준은 아닙니다.

다음 동영상은 지금까지 다룬 내용들을 시각적으로 이해하기 쉽게 설명합니다.