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앞선 필자의 글 “좋은 렌즈 고르는 법 : 렌즈의 조리개 값 (F-Number)과 MTF Chart” 을 통해 화질에 직접적으로 영향을 미치는 렌즈의 성능을 대변해 줄 수 있는 2가지 핵심적인 요소를 다음과 같이 언급한 바 있다.
[1] 렌즈의 밝기 (Brightness) 를 대변하는 요소 : 조리개 값 or F-Number
[2] 렌즈의 명암비 또는 선예도 (Contrast) 를 대변하는 요소 : MTF (Modulation Transfer Function) Chart
위에서 언급된 렌즈의 밝기 성능과 명암비 또는 선예도 성능은 곧 해당 렌즈로 이미지를 촬영하였을 때, 촬영된 이미지 퀄리티의 핵심적 두 요소 – Brightness 및 Contrast – 를 좌우하게 되므로 화질 구현에 매우 핵심적인 요소로 간주할 수 있는 것이다.
이러한 2가지 요소들 중에서 조리개 값의 경우는 주로 낮은 F-Number를 가질수록 더욱 더 밝은 렌즈가 되며, 또한 가변 조리개 값을 갖는 렌즈 보다는 고정 조리개 값을 갖는 렌즈를 사용할 경우에 셔터 속도를 일정 수준 이상으로 확보가 가능하게 되므로 흔들림 없는 적중률 높은 사진 결과물을 확보하기에 보다 유리하다고 설명한 바 있다.
또한 렌즈의 대비 성능 또는 선예도를 대변하는 MTF Chart의 경우 그림 1 에서와 같이 4개의 요소를 지니고 있음을 설명하였다.
[1] Red Line : 공간 주파수가 10개/mm 로 비교적 낮은 경우
[2] Blue Line : 공간 주파수가 30개/mm 로 비교적 높은 경우
[3] 실선(S) : 방사형 모드의 선 패턴, Sagittal Lines
[4] 점선(M) : 동심원 모드의 선 패턴, Meridian Lines
(Sagittal Lines 및 Meridian Lines의 예를 들어 그림 2 에 나타내었다.)
즉, MTF Chart 란 위와 같은 총 4가지의 경우가 조합된 상황에서 렌즈가 보여주는 Contrast의 상대값이 Ideal Value에 해당하는 1에 얼마나 근접해 있는 것을 근거로 렌즈의 선예도 성능을 대변해 주는 데이터인 것이다. MTF Chart 에서 세로축은 렌즈의 명암비 또는 대비 (Contrast) 의 상대 값에 해당하며, 가로축은 렌즈에 의해 형성되는 이미지의 중심에서 최대 외곽까지의 거리를 의미하게 된다.
이와 같은 MTF Chart의 가로축의 경우, 해당 렌즈가 풀 프레임 바디 전용 렌즈인지 아니면 크롭 바디 전용 렌즈인지에 따라 그 상한선이 달라지게 되는데, 이 원리에 대해 소개해 보고자 한다.
그림 3 에 풀 프레임 크기에 해당하는 이미지센서의 면적을 기존의 필름의 사이즈와 함께 표시하였다. 이러한 풀 프레임 이미지센서는 36mm x 24mm 의 크기를 가지므로 이미지의 중심으로부터 가장 먼 가장자리까지의 거리는 그림에서 보는 바와 같이 약 21.63mm 가 된다. 따라서, 풀 프레임 바디 전용의 렌즈는 MTF Chart를 추출할 때 반드시 가로축이 0mm 에서 21.63mm 까지의 값을 가지며 변화하는 것이다.
한편, 이와는 달리 크롭 사이즈1)의 이미지센서의 경우 그림 4 에서 보는 바와 같이 23.6mm x 15.8mm 의 크기2) 를 가지므로 이미지의 중심으로부터 가장 먼 가장자리까지의 거리는 약 14.2mm 가 된다. 따라서, 크롭 바디 전용의 렌즈는 MTF Chart를 추출할 때 반드시 가로축이 0mm에서 14.2mm 까지의 값을 가지며 변화하게 되는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이 가장 이상적이면서도 명암비 또는 선예도가 뛰어난 렌즈의 경우는 MTF Chart 상에서 가로축의 거리값에 관계없이 또한 공간 주파수에 관계없이 컨트라스트의 상대값이 전 구간에서 1인 경우가 된다. 하지만, 실제 이러한 렌즈는 지구상에는 없으며, 일반적인 MTF Chart는 대개 다음과 같은 특징을 보이고 있다.
[1] 이미지의 중심 (가로축 = 0mm)에서는 컨트라스트 값이 0.9 ~ 1 사이의 매우 훌륭한 수치를 나타낸다.
[2] 하지만, 가로축의 값이 최대값에 도달함에 따라 컨트라스트 값은 불가피하게 감소하는 방향으로 움직이게 된다.
[3] 가로축의 값이 증가함에 따라 컨트라스트 값이 감소되는 기울기는 공간주파수 30개/mm 인 경우가 보다 큰 기울기로 감소하는 경향성이 뚜렷하다.
[4] 또한 줌 렌즈의 경우 MTF Chart 특성이 보다 쉽게 열화되는 경향성을 보이는 것은 최대 망원(Tele) 인 경우 보다는 최대 광각(Wide) 인 경우에서 보다 빈번하게 관찰된다. 즉, 대부분의 렌즈 특성은 망원영역의 초점거리 보다는 광각영역의 초점거리에서의 선예도가 쉽게 열화되는 특성을 나타낸다.
