역 제곱의 법칙을 깨뜨리기?
앞선 내용의 직접 반사가 보이는 각도상의 카메라가 '광원과 같은 밝기로' 이미지를 기록할 것이라는 부분을 읽고 여러분은 혹시 놀라지 않았는가? 광원이 얼마나 멀리 떨어져 있는지도 모르면서 직접 반사의 밝기가 얼마나 밝을지 어떻게 알겠는가?
그러나 광원이 얼마나 멀리 있는지는 알 필요가 없다. 직접 반사의 이미지의 밝기는 광원까지의 거리에 관계없이 같다. 이 원칙은 역 제곱의 법칙에 위배되는 것처럼 보일 것이다. 하지만 쉬운 실험이 그렇지 않다는 것을 보여줄 것이다.
거울 속에 램프의 반사가 보이도록 거울을 위치시킴으로써 여러분 스스로 이를 증명할 수 있다. 거울을 램프 가까이 이동시켜도 램프의 밝기가 항상 일정하게 유지된다는 사실이 여러분의 눈으로 명백하게 입증될 것이다. 그러나 램프 반사의 크기는 변한다. 이러한 크기의 변화가 역 제곱의 법칙을 위배되지 않게 하는 것이다. 만일 램프의 거리를 반으로 줄이면 역 제곱의 법칙으로 예상할 수 있듯이 거울은 4배의 빛을 반사할 것이다. 그러나 그 반사의 이미지는 필름에 4배의 범위에 맺히게 된다. 따라서 그 이미지는 네거티브에 여전히 같은 농도를 갖는다.
패밀리 오브 앵글즈
우리가 앞서 살펴본 그림들은 반사되는 표면의 한 지점에 대해서만 관련지었었다. 그러나 실제로 각각의 표면들은 무한한 수의 점들로 구성된 것이다. 이 표면을 바라보는 관찰자는 이 점들을 조금씩 다른 각도로 본다. 그 다른 각도들이 모두 합쳐져서 직접 반사가 유발되는 각의 범위를 구성한다.
이론적으로는 그 각의 범위가 난반사도 유발한다고 말할 수 있다. 그러나 난반사는 어느 각도에 있는 광원에 의해서도 일어나기 때문에 그런 생각은 의미가 없다. 따라서 '패밀리 오브 앵글즈'라는 약칭을 사용할 때는 직접 반사가 유발되는 각의 범위를 의미하는 것이다.
이 각의 범위는 라이트를 어느 위치에 놓아야 하는지를 결정해 주기 때문에 사진가들에게 중요하다. 우리는 금속이나 유리처럼 광택이 있는 표면에서 입사각과 반사각이 같다는 것을 알고 있다. 그러므로 카메라와 광원에 따라서 각의 범위가 어디에 위치하는지 쉽게 결정할 수 있다. 이로 인해 우리는 직접 반사의 발생과 위치를 조절할 수 있게 되는 것이다.
F.O.A. 안에 위치한 라이트는 직접 반사를 일으킬 것이고 그 바깥에 위치해 있는 라이트는 그렇지 않을 것이다. 결과적으로 각의 범위 밖에 위치한 라이트는 카메라에 보이는 범위 내에서는 거울 같은 피사체라도 직접 반사는 전혀 일어나지 않을 것이다. 때로 사진가들은 거울 같은 피사체의 표면 거의 전체에서 반사되는 직접 반사를 보기 원할 때가 있다. 그러기 위해서는 F.O.A. 를 가득 채울 정도로 큰 광원을 사용하거나 자연 속에서 이런 광원을 찾아야 한다. 또 다른 장면에서는 피사체에 직접 반사가 전혀 없어야 할 때도 있다. 그런 경우에는 광원이 F.O.A. 안에 위치하지 않도록 카메라와 라이트의 위치를 잡아야 한다. 이어질 다음 글에서도 이 원칙을 계속 사용할 것이다.
글레어 반사(Glare Reflection)
글레어 반사는 한 방향으로 편광된 직접반사를 말한다. 거의 모든 면에서 글레어 반사는 일반적인 직접 반사와 너무 유사해서 그 두 가지를 같은 것으로 취급할 수도 있다. 그러나 글레어 반사의 편광을 다루기 위해서는 사진가들은 몇 가지 특별한 기술과 도구가 필요하다.
직접반사와 마찬가지로 한대의 카메라만이 반사를 볼 수 있을 것이다. 직접반사와 다른 점은 글레어의 이미지는 언제나 광원 그 자체보다 사진에 찍힌 광원이 더 어둡다는 점이다. 완전히 편광된 직접 반사는 그 밝기가 편광 되지 않은 직접반사(편광되지 않은 광원으로부터 제공된)의 밝기의 정확히 반이다. 그러나 편광될 때는 편광되지 않는 흡수가 필연적으로 수반되므로 그 장면에서 우리가 보는 반사광은 그보다 더 어두울 가능성이 많다. 편광된 반사가 왜 편광 되지 않은 직접반사만큼 밝지 않은지 알기 위해서 편광에 대해 어느 정도 알 필요가 있다.
우리는 이동하는 광자 주위에서 전자기장이 위아래로 진동하고 있다는 것을 이리 보았다. 두 아이가 돌리고 있는 줄넘기는 자기장을 표현하고 있다. 한 아이는 그냥 줄을 잡고 있고 다른 아이는 줄을 돌리고 있다.
이제 어떤 이웃사람이 두 아이 사이에 울타리를 놓았다고 상상하자. 줄은 이제 원을 그리며 회전하는 대신 위아래로 움직인다. 이렇게 움직이는 줄의 모습이 편광된 빛의 광자의 진로를 따라 움직이는 전자기장과 유사하다.
울타리가 줄넘기의 진동 에너지에 대한 역할처럼 편광필터의 분자들은 빛 에너지의 진동을 한 방향으로 막는다. 어떤 반사 표면의 분자구조 역시 같은 방식으로 광자 에너지의 일부를 막는다. 우리는 그런 광자를 편광 된 반사 또는 글레어로써 보는 것이다.
같은 이웃이 아이들의 놀이를 조금밖에 방해하지 못한 것에 만족하지 못하고 첫 번 울타리 앞에 수평 울타리를 놓았다고 가정하자. 두 번째 울타리를 놓은 후에 한 아이가 줄을 돌려도 맞은편 아이는 그 움직임을 전혀 보지 못한다. 서로 교차된 울타리가 줄의 한쪽 에너지를 다른 쪽으로 전달되는 것을 방해하기 때문이다.
두 편광필터의 축을 교차시키면 울타리가 줄의 에너지 이동을 방해한 것처럼 빛의 전달이 차단된다. 축이 수직으로 교차된 채 겹쳐진 두 편광필터가 있는 곳에는 그 페이지의 글자가 전혀 보이지 않는다. 그 페이지로부터 카메라로 반사된 빛의 투과가 완전히 차단된 것이다.
호수나 도료를 칠한 금속, 광택 있는 목재 또는 플라스틱 깡통 등은 모두 글레어 반사를 일으킨다. 다른 종류의 반사처럼 글레어 반사도 완전하지는 않다. 약간의 난반사와 편광 되지 않은 직접 반사가 글레어와 섞이게 된다. 광택이 있는 피사체들은 글레어를 가장 많이 일으키며 피사체가 검거나 투명하다면 그 글레어를 더 잘 볼 수 있다.
검고 투명한 피사체들이 흰색의 파사체들보다 반드시 더 강한 직접 반사를 일으키는 것은 아니다. 그 대신 난반사가 덜 생기기 때문에 직접 반사를 더 쉽게 볼 수 있게 되는 것이다. 바로 이런 이유로 여러분이 방안을 잠시 둘러보아도 검은 물체는 분명한 밝기의 변화를 볼 수 있지만 흰색 물체는 그렇지 않은 것이다.
광택 있는 검은 플라스틱은 글레어 반사에 대해 충분히 보여준다. 검은 플라스틱 가면과 깃털이 놓여 있다. 그 두 가지는 광택 있는 검은 플라스틱 가면과 깃털이 놓여 있다. 우리는 이미 앞서 본 예에서 사용했던 카메라를 쓰고 광원의 위치도 같게 했다. 그러나 이번에는 작은 광원이 아니라 큰 광원으로 시작한다.
가면과 플라스틱 판은 모두 거의 완벽한 글레어 반사를 일으킨다. 이 각도에서 광택 있는 플라스틱은 편광 되지 않은 직접 반사를 거의 일으키지 않으며 검은색 사물이므로 난반사도 그다지 많이 일으키지 않는다. 그러나 깃털의 작용은 매우 다르다. 거의 난반사만을 일으키는 것이다.
댓글