이제 디지털 사진은 더 이상 새로운 문화가 아니다. 누구나 휴대전화를 꺼내 버튼 하나만 누르면 간단히 사진이 찍힌다. 많은 이들의 가방이나 핸드백 속에도 최첨단 기능의 디지털 카메라가 들어있다. 그런데 디지털 카메라는 어떤 원리로 필름을 대신할 수 있는 것일까. 또 카메라 렌즈를 얼굴 위에서 비스듬히 바짝 대고 찍으면 ‘얼짱’처럼 보이는 이유는 뭘까. 이른바 ‘폰카’,‘디카’를 둘러싼 과학적 지식에 대해 살펴보자.

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●디카, 아인슈타인의 ‘광전효과’이용

디지털 카메라는 필름 카메라와 마찬가지로 광학 메커니즘을 이용한다. 렌즈, 조리개, 셔터 등 구조도 같다.

다만 필름이 아닌 CCD(Charge Coupled Device)로 영상 이미지를 포착하는 점이 다르다. 필름 카메라가 화학 반응을 일으키는 필름을 사용한다면 디지털 카메라는 반도체 이미지 센서를 이용한다.

CCD는 손톱만한 크기의 반도체 소자다. 빛을 받으면 전자를 내놓는 성질을 갖고 있다. 이렇게 생성된 전자는 전기적 신호로 바뀐 뒤 다시 디지털 신호로 변환돼 플래시 메모리와 같은 저장장치에 기록된다.

CCD와 같이 빛을 전기 신호로 바꾸는 원리는 아인슈타인이 정립했다.‘광전효과’라는 것인데, 금속에 전자기파(빛)를 쪼이면 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 일컫는다. 아인슈타인은 빛은 파동이 아니라 ‘일정한 에너지를 지닌 알갱이’로 구성돼 있다고 가정해 광전효과를 성공적으로 증명했다.

CCD는 화소(畵素) 수만큼 이미지 센서가 붙어 있다.500만 화소라면 CCD안에 바둑판 모양으로 배열된 이미지 센서 500만개가 다닥다닥 붙어 있는 것을 의미한다. 각각의 화소에는 극소형의 렌즈들이 붙어 있어 들어오는 빛을 모은다.

그런데 이미지 센서는 색상을 인식하지 못하기 때문에 센서 위에 빛의 삼원색인 빨강, 파랑, 녹색을 선택적으로 통과시키는 필터가 붙어 있다. 빛 색깔별로 구분한 뒤 합성해 실제 피사체와 같은 이미지 정보를 얻어낸다.TV 화면의 작은 화소가 빨강, 파랑, 녹색 빛을 조합해 영상을 만드는 것과 같은 원리다.

●‘얼짱’만드는 광각렌즈

30도 이상 얼굴 위로 렌즈를 기울인다. 눈을 지긋이 치켜 뜬다. 얼굴은 약간 오른쪽으로 비스듬히 기울인다…. 이른바 ‘얼짱’이 되기 위한 촬영기술이다. 얼굴이 둥글넓적하거나 살이 많아도 연예인마냥 예쁘고 잘생겨 보이게 찍을 수 있다. 정면 얼굴보다 눈이 훨씬 커 보이고 얼굴도 갸름하게 나온다. 코도 더 부각돼 보인다.

이는 렌즈의 ‘광각’효과 때문이다. 대부분의 휴대전화 카메라나 디지털 카메라는 대부분 화각이 넓은 광각 렌즈가 달려 있다. 화각이 넓다는 것은 화면폭이 넓어 한번에 많은 피사체를 담을 수 있다는 뜻이다.

그런데 광각렌즈는 피사체의 크기와 거리감을 늘리는 효과가 있다. 원근감이 강조된다. 즉, 렌즈와 가까운 물체는 보다 크게, 먼 물체는 보다 작게 나타낸다. 때문에 디지털 카메라를 얼굴 위 눈 높이에서 가까이 대면 눈은 커보이게 된다. 눈과 가까운 위치의 코도 상대적으로 더 보이는 효과가 나타난다. 반면 상대적으로 거리가 먼 턱선은 가늘어 보이게 된다. 볼살도 줄어 보이면서 계란형에 가까운 얼굴로 찍히게 된다.

●‘번쩍’후 ‘충혈된 눈’ 생기는 이유

화려한 밤 풍경을 배경으로 사진을 찍었다. 그런데 웬걸…‘번쩍’하는 플래시 때문인지 화면 속 사람들의 눈이 죄다 뻘겋게 충혈된 귀신처럼 나왔다.‘레드아이’, 즉 적목현상이다.

사람의 동공은 밝은 곳에서는 축소되고 어두운 곳에서는 확대된다. 적목현상은 밤에 동공속 망막에 자리잡고 있는 혈관이 플래시 빛에 반사돼 카메라에 찍히면서 나타나는 현상이다. 적목현상은 카메라와 플래시가 가까울수록, 카메라와 찍히는 사람간의 거리가 멀수록 잘 일어난다. 상대적으로 눈동자가 검은 동양인보다는 파란 눈동자의 외국인들에게 많이 나타난다. 특히 사람에 비해 동공 자체가 큰 개나 고양이 같은 동물에서는 더 잘 관찰된다.

이영표기자 tomcat@seoul.co.kr