필름 카메라와 폴라로이드의 원리

셔터를 누르면 일어나는 일

필름 카메라의 셔터 버튼을 누르면 「찰칵」 소리가 한 번 납니다. 그 소리가 나는 짧은 시간보다도 빨리, 카메라 안에서는 정해진 순서대로 여러 일이 지나갑니다. 일안 반사식 카메라라면 렌즈가 고른 조리개 크기로 조여지고, 거울이 빛길 밖으로 들어 올려지고, 막 하나가 필름 앞을 지나가며 필름을 열고, 두 번째 막이 뒤따라가며 다시 덮은 뒤, 거울이 내려오고 렌즈가 활짝 열립니다. 셔터 속도가 1/1000초라면 필름 전체가 한꺼번에 열리는 순간은 한 번도 없습니다. 몇 밀리미터 폭의 틈이 필름 위를 훑고 지나가고, 사진은 그 틈이 지나간 자리부터 띠처럼 한 줄씩 새겨집니다.

무대는 바로 그 장면, 뒷문을 연 SLR의 뒤쪽에서 시작합니다. 실제보다 300배 느리게 보여 줍니다. 셔터 누르기를 누르고 필름을 보세요. 그다음 사진의 역사에 나온 다른 기계 6대로 바꿔 볼 수 있습니다. 1839년형 다게레오타입 상자 카메라, 주름상자를 단 뷰 카메라, 1925년형 35 mm 레인지파인더, 1929년형 이안 반사식 카메라, 1972년형 접이식 즉석 카메라, 1986년형 일회용 카메라입니다. 8번째 자리는 암실입니다.

기계 7대는 모두 같은 공원 장면을 찍습니다. 3 m 앞에 가만히 서 있는 마네킹, 4 m 앞을 가로질러 차인 공, 8 m 앞을 지나가는 두 사람, 14 m의 집, 45 m의 나무, 1.5 m의 꽃 화분이 있습니다. 무대 구석의 인화와 조작판 아래의 큰 인화는 이 글의 공식으로 설정값에서 계산한 결과입니다. 조리개를 바꾸면 나무가 흐려지거나 선명해집니다. 셔터 속도를 바꾸면 공이 멈추거나 번집니다. 필름 감도를 바꾸면 사진이 밝아지면서 입자가 거칠어집니다.

구멍 뚫린 어두운 상자

무대 위 카메라는 모두 같은 생각에서 출발합니다. 렌즈로 들어오는 빛 말고는 모든 빛을 막는 상자입니다. 렌즈는 장면의 점 하나하나에서 온 빛을 필름 위의 점 하나로 모으고, 그렇게 맺힌 상은 위아래와 좌우가 뒤집혀 있습니다. 무대의 뷰 카메라 뒤에 서서 간유리를 보면 집도 나무도 마네킹도 모두 거꾸로 보입니다.

1839년의 다게레오타입 카메라는 그 상자에서 크게 나아가지 않았습니다. 빅토리아 앤드 앨버트 박물관에는 루이 다게르가 설계하고 알퐁스 지루가 만든 지루 다게레오타입 카메라가 있는데, 박물관은 이것을 처음으로 일반에 판매된 카메라 모델이라고 설명합니다. 나무 상자 하나가 다른 상자 안으로 미끄러지며 뒤쪽 간유리에 상의 초점을 맞추는 구조이고, 앞판에 황동 렌즈가 달려 있습니다. 셔터는 없습니다. 사진가가 렌즈 뚜껑을 열었다가 시간이 되면 다시 닫았습니다.

그 뒤에 나온 카메라는 모두 세 가지를 다루는 방법을 더한 것입니다. 필름에 빛이 얼마나 닿는지, 얼마 동안 닿는지, 필름이 빛에 얼마나 민감한지입니다. 이 글의 나머지는 이 세 숫자와, 그것을 다루려고 만든 기계 이야기입니다.

노출을 정하는 세 숫자

필름의 한 점에 떨어지는 빛의 양을 노출이라고 합니다. 스탠퍼드 대학 마크 레보이의 영상 형성 강의는 이것을 H = E × T로 씁니다. 노출은 필름에 닿는 빛의 밝기(조리개가 정함)에 그 빛이 닿는 시간(셔터가 정함)을 곱한 값입니다. 필름 감도는 좋은 사진을 얻으려면 노출이 얼마나 필요한지를 정합니다.

사진가는 앞의 두 가지를 노출값이라는 숫자 하나로 묶습니다.

EV = log₂(N² / t)

N은 f 숫자, t는 초 단위 셔터 속도입니다. EV가 1 바뀔 때마다 한 단이고, 빛은 두 배 차이 납니다. f/16에 1/125초면 log₂(256 × 125) = log₂(32,000) = 14.97이니 대략 EV 15입니다. f/8에 1/500초도 log₂(64 × 500) = 14.97입니다. EV가 같은 짝은 모두 같은 양의 빛을 들입니다.

장면에도 저마다 EV가 있습니다. ISO 100 필름에 알맞게 찍히는 설정값입니다. 맑은 햇빛은 EV 15쯤, 흐린 날은 EV 12쯤, 밝은 실내는 EV 9쯤, 밤거리는 EV 5쯤입니다. 이것은 흔히 쓰는 노출표에서 가져온 모형 값이고, 빛 조작으로 고릅니다. 감도가 높은 필름은 빛이 덜 필요해서, 감도가 두 배가 될 때마다 한 단씩 덜 필요합니다.

필요한 EV = 장면의 EV + log₂(ISO / 100)

그래서 맑은 햇빛에서 ISO 400 필름은 EV 17이 필요하고, f/16에 1/500초면 16.97입니다. 무대의 노출 표시는 장면에 필요한 EV와 지금 맞춘 EV의 차이입니다. 양수는 빛이 넘치고 음수는 모자랍니다. 그 아래 막대는 가운데가 0이고, 왼쪽 끝이 세 단 모자람, 오른쪽 끝이 세 단 넘침입니다.

「맑은 날 16」이라는 오래된 어림 규칙은 맑은 햇빛에서 조리개를 f/16, 셔터를 1/필름 감도로 맞추라고 합니다. ISO 100이면 f/16에 1/125초, EV 14.97로 맑은 햇빛의 EV 15와 맞아떨어집니다. 과제 하나가 이것을 찾아보라고 합니다.

조리개: 숫자가 클수록 구멍이 작은 까닭

f 숫자는 초점거리를 조리개 구멍의 지름으로 나눈 값입니다. 스탠퍼드 강의는 100 mm 렌즈의 f/2를 예로 드는데, 그러면 구멍 지름은 50 mm입니다. SLR의 50 mm 렌즈라면 f/2는 지름 25 mm, f/1.4는 35.7 mm입니다.

필름에 닿는 빛은 구멍의 넓이에, 다시 말해 지름의 제곱에 비례하고, 필름까지 거리의 제곱에 반비례합니다. 둘을 나누면 1 / N²이 남습니다. 그래서 N을 두 배로 하면 빛은 4분의 1로 줄고, 빛을 절반으로 줄이려면 N에 2의 제곱근, 약 1.4를 곱합니다. 렌즈의 f 숫자가 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22로 이어지는 것도 그래서입니다. 하나 넘어갈 때마다 빛이 절반이 됩니다.

조리개 날은 렌즈 안에 있습니다. 무대에서 SLR을 앞에서 보고 조리개를 f/16에 둔 채 셔터를 누르면, 날이 작은 육각형 구멍으로 오므라들었다가 다시 열립니다. 실제 SLR에서는 파인더로 보는 동안 이 모습을 볼 수 없습니다. 파인더를 밝게 하려고 렌즈는 활짝 열려 있고, 찍는 순간에만 날이 정한 조리개로 조여지기 때문입니다.

숫자로 보는 피사계 심도

렌즈는 딱 한 거리에만 정확히 초점이 맞습니다. 그보다 앞이나 뒤에 있는 점은 필름 위에서 작은 원으로 퍼집니다. 스탠퍼드의 피사계 심도 애플릿은 아직 점처럼 보이는 가장 큰 원을 허용 착란원이라고 부릅니다. 점이 퍼진 원이 그보다 작으면 여전히 선명해 보이고, 그런 거리의 범위가 피사계 심도입니다. 모형은 35 mm 필름에 허용 착란원 0.03 mm를 쓰고, 큰 필름일수록 큰 값을 씁니다. 6 x 6 cm는 0.05 mm, 4 x 5인치 시트는 0.1 mm, 다게레오타입 판은 0.15 mm입니다.

초점거리 f인 렌즈를 거리 s에 맞추면, 거리 d에 있는 점은 지름이 다음과 같은 원을 만듭니다.

c = f² × |d − s| / (N × d × (s − f))

선명한 범위의 가까운 끝과 먼 끝은 과초점 거리에서 나옵니다.

H = f² / (N × c) + f

SLR의 50 mm 렌즈를 f/2.8로 열고 3 m 앞 마네킹에 초점을 맞추면 H = 29.8 m이고, 선명한 범위는 2.73 m부터 3.33 m까지, 깊이 0.6 m밖에 안 됩니다. f/8로 조이면 2.34 m부터 4.19 m까지, f/16이면 1.92 m부터 6.92 m까지입니다. f 숫자를 두 배로 하면 피사계 심도가 두 배가 된다는 강의의 규칙은, 이처럼 대상이 과초점 거리보다 훨씬 가까울 때 잘 맞습니다.

과초점 거리에 초점을 맞추면 그 거리의 절반부터 무한대까지 모두 선명합니다. 50 mm 렌즈를 f/8로 쓰면 H는 10.5 m이므로, 10.5 m에 초점을 맞추면 5.2 m부터 지평선까지 선명합니다. 「모두 선명하게」 과제에는 더 넓은 렌즈로 이 방법을 써야 합니다. 28 mm 렌즈를 f/16으로 쓰면 H = 1.66 m이고, 여기에 초점을 맞추면 1.5 m의 꽃과 마네킹, 나무까지 모두 선명합니다.

배경을 흐리게 하려면 반대로 합니다. 135 mm 렌즈를 f/2.8로 열고 3 m에 맞추면 먼 곳의 점은 지름 2.27 mm의 원이 되고, 이것은 화면 대각선의 5.25 %입니다. 같은 f 숫자의 50 mm 렌즈로는 0.303 mm밖에 안 됩니다. 조작판 아래 막대는 장면 속 물체를 점으로 보여 줍니다. 퍼진 원이 허용 착란원보다 작으면 초록, 크면 빨강입니다.

셔터 속도와 움직임

셔터는 필름이 장면을 얼마 동안 보는지를 정하고, 그동안 움직인 것은 줄무늬를 남깁니다. 스탠퍼드 강의는 간단히 말합니다. 노출 시간을 두 배로 하면 움직임 흐림도 두 배가 됩니다.

거리 d에서 속도 v로 화면을 가로지르는 물체가 필름에 남기는 줄의 길이는 다음과 같습니다.

흐림 = v × t × f / (d − f)

무대의 공은 4 m 앞을 지나갑니다. 초속 10 m, 1/1000초면 50 mm 렌즈로 필름 위의 상이 0.127 mm 움직입니다. 공 자체는 10 mm 움직이는데, 공 지름 22 cm의 1/20도 안 되어 멈춘 것처럼 보입니다. 1/60초에서는 상이 2.11 mm 움직여 번져 버립니다. 「움직이는 공 멈춰 찍기」 과제는 셔터가 열린 동안 공이 제 폭의 10분의 1보다 덜 움직이게 하라고 합니다.

카메라도 움직입니다. 강의는 사람이 손으로 1/60초 정도까지 흔들림 없이 들 수 있다고 하고, 가장 느린 안전한 속도는 1/초점거리라는 어림 규칙을 듭니다. 180 mm 렌즈라면 1/180초입니다. 모형은 이 규칙을 숫자로 바꿨습니다. 손에 든 카메라는 초당 0.03라디안씩 흔들리고, 그러면 50 mm 렌즈로 1/50초에 상이 0.03 mm 번지는데, 허용 착란원 하나만큼입니다. 1/15초에서는 0.1 mm가 번지고 표시판에 손떨림 경고가 뜹니다. 삼각대 조작을 켜면 사라집니다.

두 가지 셔터

빛길을 열고 닫는 방법은 두 가지입니다. 렌즈 셔터는 렌즈 안에 있습니다. 겹쳐 놓은 얇은 날개들이 가운데서부터 벌어졌다가 다시 닫힙니다. 포컬 플레인 셔터는 필름 바로 앞에 있습니다. 막 두 장이 차례로 화면을 가로지릅니다.

스탠퍼드 강의는 둘의 장단점을 정리합니다. 포컬 플레인 셔터는 시끄럽고 빠르며(나중 카메라에서는 1/4000초까지) 움직임을 일그러뜨립니다. 렌즈 셔터는 조용하지만 느려서 1/500초 정도까지이고, 렌즈 안에 들어 있으니 렌즈마다 하나씩 있어야 합니다.

무대에서는 뷰 카메라와 이안 반사식 카메라가 렌즈 셔터를 쓰고, 일회용 카메라는 스프링으로 튕기는 날개 하나를 씁니다. 레인지파인더와 SLR은 포컬 플레인 셔터입니다. 다게레오타입 카메라는 둘 다 없고 렌즈 뚜껑만 있습니다. 영국 과학박물관 그룹에는 1885년 무렵의 초기 덮개 셔터도 있습니다. 나무와 금속, 펠트로 만들었고 크기는 83 x 80 x 27 mm로, 뚜껑과 그 뒤의 셔터 사이에 놓인 한 단계입니다. 무대의 뷰 카메라 삼각대 옆 바닥에서 찾을 수 있습니다.

틈 하나로 1/1000초를 만드는 법

포컬 플레인 셔터가 1000분의 1초 안에 화면 전체를 열고, 그대로 두었다가, 닫으려면 막이 말이 안 되게 빨리 움직여야 합니다. 그래서 두 막은 같은 속도로 일정하게 달리고, 두 번째 막이 정한 시간만큼 늦게 출발합니다. 둘 사이로 틈이 지나가고, 필름의 각 띠는 그 틈이 지나가는 동안에만 빛을 받습니다. 노출 시간은 틈의 폭이 정합니다.

틈 폭 = 필름 창 길이 × t / 막이 지나가는 시간

모형에서 SLR의 금속 막은 24 mm 필름 창을 1000분의 7초에 지나갑니다. 1/1000초면 틈은 24 × 1 / 7 = 3.43 mm, 1/500초면 6.86 mm, 1/250초면 13.71 mm입니다. 1000분의 8초인 1/125초에서는 두 번째 막이 출발하기 전에 첫 막이 끝까지 내려가서 잠깐 화면 전체가 열립니다. 레인지파인더의 천 막은 모형에서 36 mm 필름 창을 옆으로 1000분의 20초에 지나가므로, 1/500초에서 틈은 3.6 mm, 1/100초에서는 18 mm입니다.

투어의 첫 단계가 보여 주는 것이 이것입니다. 열린 카메라 뒤쪽의 필름에 틈이 지나가는 대로 띠처럼 상이 새겨지고, 빛이 들어오는 자리에 밝은 줄이 보입니다. 새겨진 상은 180도 돌려야 바로 보입니다. 렌즈가 상을 위아래, 좌우로 뒤집어 맺기 때문입니다. 실제 필름의 잠상은 현상하기 전까지 전혀 보이지 않습니다. 모형은 빛이 닿은 자리를 보여 주는 것입니다.

화면의 위쪽과 아래쪽이 서로 다른 순간에 노출되므로, 빨리 움직이는 대상은 띠마다 조금씩 다른 자리에 그려집니다. 로스앤젤레스 카운티 미술관에는 자크 앙리 라르티그의 사진 「1912년 A.C.F. 그랑프리에서」가 있고, 스탠퍼드 강의는 이 사진으로 포컬 플레인 셔터의 이 효과를 보여 줍니다. 무대에서 공을 초속 20 m로 차고 SLR로 1/1000초에 찍어 보세요. 상이 필름 위를 초당 253 mm로 움직이므로, 틈이 화면을 지나가는 1000분의 7초 동안 1.77 mm, 화면 높이의 7.4 % 밀리고 공이 기울어집니다.

플래시와 틈

플래시는 아주 짧게 터지므로 비춘 것을 멈춰 찍습니다. 포컬 플레인 셔터에서는 화면 전체가 열린 순간에 터져야 합니다. 첫 막이 다 지나간 뒤, 두 번째 막이 출발하기 전입니다. 그러려면 셔터 시간이 막이 지나가는 시간 이상이어야 합니다. 모형 SLR의 플래시 동조 속도는 1/125초로, 막이 지나가는 1000분의 7초보다 깁니다.

이보다 빠른 속도를 고르면, 첫 막이 끝날 때 터진 플래시는 그 순간 틈이 지나가는 필름 띠에만 닿습니다. 1000분의 4초인 1/250초라면 4 / 7 = 화면의 57 %이고, 나머지는 방 안의 빛만 받습니다. 「반쪽짜리 플래시 사진」 과제는 이 실수를 일부러 해 보라고 합니다. 렌즈 셔터는 화면 전체를 한꺼번에 열기 때문에 어느 속도에서나 플래시를 쓸 수 있습니다.

플래시가 더해 주는 빛은 거리에 따라 다릅니다. 가이드 넘버는 ISO 100에서 알맞게 비출 수 있는 f 숫자와 거리를 곱한 값입니다. 모형 SLR의 플래시는 가이드 넘버가 20이어서, 3 m 앞 대상은 f/6.67로 알맞게 비추고, 가이드 넘버가 두 배가 되는 ISO 400 필름이면 f/13.3입니다. 두 배 먼 것은 빛을 4분의 1밖에 못 받으므로, 플래시 사진에서 나무는 어둡게 남습니다.

필름 감도와 입자

필름 감도는 그 필름이 빛을 얼마나 적게 필요로 하는지를 말합니다. ISO 숫자가 두 배가 될 때마다 한 단씩 아낍니다. ISO 400 필름은 ISO 100의 4분의 1, ISO 3200은 1/32의 빛이면 됩니다. 스탠퍼드 강의는 그 대가도 적어 둡니다. 필름은 감도를 얻는 대신 입자를 내줍니다. 무대의 인화에는 필름 감도의 제곱근에 비례해 커지는 입자를 더했습니다. 그래서 ISO 3200으로 찍은 밤거리는 밝기는 충분하지만 눈에 띄게 거칩니다.

필름 감도는 ISO 눈금이 생기기 오래전부터 재 왔습니다. 영국 과학박물관 그룹에는 1888년 허터와 드리필드의 액티노그래프(특허 5545)가 있습니다. 조리개 값, 시간, 빛, 그리고 두 사람이 정한 H&D 감도 눈금이 달린 나무 계산자로, 조작판 아래 노출표가 화면에서 하는 일을 나무로 했습니다.

필름은 빛에 직선으로 반응하지 않습니다. 어느 정도를 넘으면 빛이 더 와도 별 차이가 없고, 어느 정도보다 적으면 아무것도 남지 않습니다. 모형은 모든 사진을 발끝과 어깨가 있는 곡선을 거쳐 인화하고, 처리 방식마다 범위를 다르게 줍니다. 컬러 음화 필름은 네 단 넘쳐도, 흑백은 세 단 넘쳐도 계조가 남고, 즉석 사진과 다게레오타입은 그보다 좁습니다. 이 관용도는 처리 방식의 차이를 보여 주려고 고른 모형 값입니다.

일안 반사식 카메라: 거울과 프리즘

일안 반사식 카메라는 사진을 찍는 바로 그 렌즈로 들여다볼 수 있게 합니다. 렌즈 뒤에 45도로 놓인 거울이 빛을 위쪽 초점판으로 보내고, 초점판 위의 다섯 면 유리 프리즘이 상을 눈에 바로 보이게 돌려 줍니다. 셔터를 누르면 거울이 위로 비켜 주고, 셔터막이 일을 마치면 거울이 다시 내려옵니다.

이 부품들은 서로 다른 때에 들어왔고, 영국 과학박물관 그룹에는 단계마다 카메라가 하나씩 있습니다. 1936년 드레스덴에서 만든 키네 엑작타는 35 mm 필름에 24 x 36 mm 상을 찍는 일안 반사식 카메라입니다. 1949년 라이프치히 봄 박람회에서 선보인 콘탁스 S는 눈높이 펜타프리즘을 고정해 달았고, 가장 이른 펜타프리즘 SLR 가운데 하나였습니다. 천으로 된 포컬 플레인 셔터는 옆으로 움직였고 1/2초부터 1/1000초까지였습니다. 1954년 아사히플렉스 IIB에는 순간 복귀 미러가 있어서, 찍자마자 파인더 화면이 돌아왔습니다.

무대의 SLR은 위에서 아래로 움직이는 금속 셔터를 단 그 뒤 세대 모양입니다. 속 보기를 켜고 셔터를 누를 때 옆에서 보세요. 모형에서는 처음 1000분의 6초 동안 렌즈가 조여지고, 1000분의 14초까지 거울이 올라가고, 1000분의 16초에 첫 막이 출발하고, 두 번째 막이 끝나면 거울과 조리개가 돌아옵니다. 1/250초에서 이 과정은 모두 1000분의 50초쯤 걸리는데, 이것은 모형의 시간표이고 특정 카메라를 잰 값은 아닙니다. 과제 하나가 이 6가지 일을 순서대로 맞혀 보라고 합니다.

모형의 작은 부품 둘은 1949년 카메라의 소장품 설명에서 가져왔습니다. 되감기 손잡이에는 넣은 필름의 종류와 감도를 맞춰 두는 표시판이 있고, 몸체 앞에는 셀프타이머 레버가 있습니다.

레인지파인더: 창 두 개, 거울 없음

레인지파인더 카메라에는 거울이 없습니다. 따로 난 창으로 들여다보고, 몇 센티미터 떨어진 두 번째 창이 같은 대상을 조금 다른 각도에서 봅니다. 파인더 안에서 두 모습이 겹쳐 보이고, 초점 링을 돌리면 그중 하나가 움직여 두 상이 하나로 맞습니다. 두 상이 맞는 거리는 두 시선 사이의 각도로 정해집니다. 측량사가 거리를 재는 방법과 같습니다.

이 기계의 본보기는 영국 과학박물관 그룹의 첫 양산 라이카로, 1925년 무렵 베츨라어에서 만들었습니다. 바꿀 수 없는 50 mm f/3.5 렌즈가 달려 있었고, 포컬 플레인 셔터의 속도는 1/20초부터 1/500초까지 7단계에 Z라는 표시가 하나 더 있었습니다. 다른 라이카 I의 소장품 기록은 크기를 65 x 130 x 55 mm로 적고 있어, 외투 주머니에 들어갈 만합니다. 마네킹을 켜고 견주어 보세요.

레인지파인더의 셔터막은 롤러에 감긴 천이고 옆으로 움직입니다. 그래서 무대에서는 틈이 필름의 한쪽에서 다른 쪽으로 지나갑니다. 들어 올릴 거울이 없으니 셔터 소리가 작고 빠르며, 찍는 순간에도 파인더가 가려지지 않습니다.

이안 반사식 카메라: 렌즈 둘, 거울 하나

이안 반사식 카메라는 짝을 맞춘 렌즈 둘을 위아래로 겹쳐 둡니다. 아래 렌즈는 렌즈 셔터를 거쳐 사진을 찍습니다. 위 렌즈는 보는 데만 씁니다. 그 뒤의 고정된 거울이 상을 접이식 후드 아래 간유리로 올려 보내므로, 카메라를 허리 높이에 들고 내려다봅니다.

영국 과학박물관 그룹의 첫 롤라이플렉스는 1929년 독일에서 3년 동안 개발한 끝에 나왔고, 117 롤필름에 6 x 6 cm 사진을 찍었습니다. 찍는 렌즈는 75 mm f/4.5 테사였고, 보는 렌즈는 초점 맞추기 좋게 더 밝은 f/3.1이었습니다. 콤푸어 셔터의 속도는 1, 1/2, 1/5, 1/10, 1/25, 1/50, 1/100, 1/300초에 B와 T가 있었습니다. 간유리에는 수평계가, 후드에는 확대경과 눈높이로 볼 때 쓰는 거울이 있었습니다. 모형의 다이얼은 이 기록을 따랐고, 수평계와 확대경은 찾아야 할 숨은 볼거리입니다.

초점판의 상은 거울 한 장을 거쳐 오므로 좌우가 뒤집혀 있습니다. 무대에서 초점판을 내려다보면 집이 반대쪽에 있습니다. 움직이는 대상을 따라가려면 연습이 필요합니다. 카메라를 왼쪽으로 돌리면 상은 오른쪽으로 미끄러지기 때문입니다.

뷰 카메라: 검은 천 아래 거꾸로 선 상

뷰 카메라는 판에 단 렌즈, 틀에 끼운 간유리, 그 사이의 접히는 주름상자를 레일 위에 얹은 것입니다. 간유리를 보면서 앞이나 뒤를 레일 위로 밀어 초점을 맞추는데, 보통 검은 천을 덮어 그늘을 만듭니다. 거기 맺힌 상은 위아래와 좌우가 뒤집혀 있습니다. 초점이 맞으면 간유리 자리에 시트 필름을 넣은 홀더를 끼우고, 차광판을 빼고, 렌즈 안의 렌즈 셔터를 누릅니다.

모형은 150 mm 렌즈로 4 x 5인치 시트 필름을 쓰고, 렌즈 셔터는 1초부터 1/500초까지입니다. 필름이 이만큼 크면 허용 착란원도 커질 수 있어서, 모형에서는 0.1 mm입니다. 이것이 긴 렌즈의 얕은 피사계 심도를 어느 정도 메워 줍니다. 이 크기에서는 삼각대가 꼭 있어야 합니다.

1839년, 렌즈 앞에서 몇 분

지루 카메라는 다게레오타입용으로 팔렸습니다. 사진 한 장 한 장이 은도금 판 위의 단 하나뿐인 상이고, 인화할 음화가 없으며, 판은 아주 둔했습니다.

무대에서는 두 소장품이 초기 이야기를 들려줍니다. 바이에른 국립박물관에는 다게르가 바이에른 왕 루트비히 1세에게 바치는 글을 적은 1838년 무렵의 사진 틀이 있습니다. 영국 과학박물관 그룹에는 1841년 빈의 포크틀렌더가 만든 금속제 다게레오타입 카메라가 있는데, 지름 95 mm의 둥근 판을 쓰고 f/3.8 정도의 페츠발 렌즈를 달았습니다. 소장품 설명에 따르면, 초점 유리에서 상이 선명해지면 사진가는 암실에 들어가 초점 유리를 빼고 다게레오타입 판을 넣었습니다. 같은 소장품 가운데 1860년 무렵의 페츠발식 인물 렌즈는 초점거리 8인치의 f/5.3 이중 렌즈이고 조리개는 고정입니다.

모형의 다게레오타입 카메라는 f/15 렌즈를 달았고, 판의 감도는 맑은 날 거리를 찍는 데 5분쯤(모형에서는 298.5초) 걸리도록 맞췄습니다. 이것은 모형을 위한 추정이지 잰 필름 감도가 아니고, ISO 눈금으로 치면 0.0023쯤입니다. 5분 동안 폭 45 cm인 사람이 초속 1.4 m로 걸으면 거리의 한 점을 3분의 1초쯤 가릴 뿐이고, 이것은 노출의 0.107 %이므로 거의 아무것도 남지 않습니다. 가만히 서 있는 마네킹은 남습니다. 다게레오타입에서 셔터를 누르고 인화에서 행인이 사라지는 것을 보세요.

다게레오타입은 렌즈를 향했던 면을 그대로 보고, 상을 다시 뒤집어 줄 음화가 없습니다. 그래서 모형도 판처럼 장면을 좌우가 뒤집힌 채 보여 줍니다.

종이 음화와, 상을 붙잡아 두는 법

같은 무렵 영국의 윌리엄 헨리 폭스 탤벗은 종이로 작업했습니다. 카네기 미술관은 그가 1841년 캘러타입 방식으로 특허를 받았다고 적습니다. 노출이 짧아져 실내와 인물을 찍을 수 있었고, 종이 음화 한 장에서 사진을 여러 장 뽑을 수 있었습니다. 빅토리아 앤드 앨버트 박물관의 지루 카메라는 탤벗이 가지고 있으면서 자기 종이 방식에 맞게 고친 것이고, 박물관 기록에는 아내가 「쥐덫」이라 부른 작고 거친 상자 카메라도 그가 가지고 있었다고 나옵니다. 무대의 다게레오타입 카메라 옆 의자 위에 하나 놓여 있습니다.

은 화합물로 만든 상은 쓰이지 않은 은 화합물을 없애지 않으면 빛 아래서 계속 검어집니다. 미국보존협회에 실린 낸시 라인홀드의 논문은, 탤벗이 처음에는 요오드화칼륨과 소금물로 사진을 안정시켰고, 티오황산나트륨은 존 허셜에게서 배웠다고 설명합니다. 1839년 2월 1일 탤벗이 찾아갔을 때 허셜은 그림 한 장의 절반을 그것으로 정착해 보였습니다. 휴스턴 대학 디지털 히스토리가 인용한 허셜의 1839년 1월 29일 노트에는 「하이포아황산 소다」가 은 화합물을 씻어 냈다며 「완벽하게 된다」고 적혀 있습니다. 암실에서는 지금도 이것을 하이포라고 부릅니다.

롤필름과 스냅 사진

유리판과 시트는 한 장씩 넣어야 했습니다. 롤필름과 간단한 카메라가 사진을 찍을 수 있는 사람을 바꿔 놓았습니다. 1888년 9월 4일 공개된 미국 특허 388,850은 조지 이스트먼 카메라의 몸체, 렌즈 받침과 셔터, 필름 집을 다룹니다. 영국 과학박물관 그룹에는 속을 보여 주려고 반으로 자른 1888년의 코닥 카메라가 있습니다. 나무, 가죽, 황동, 셀룰로이드, 끈으로 된 100 x 172 x 85 mm 상자입니다.

12년 뒤에는 값이 또 내려갔습니다. 영국 과학박물관 그룹의 1호 브라우니 기록에 따르면, 1900년의 브라우니는 미국에서 1달러, 영국에서 5실링이었고 첫해에 10만 대 넘게 팔렸습니다.

암실에서

노출된 필름의 상은 보이지 않습니다. 빛은 할로겐화은 입자 몇몇의 원자 몇 개를 바꿔 놓았을 뿐이고, 현상을 해야 그 입자들이 눈에 보이는 금속 은이 됩니다. 캐나다 보존연구소의 흑백 필름·인화지 처리 안내는 다섯 단계를 듭니다. 현상, 정지, 정착, 세척, 건조입니다.

필름은 모든 색의 빛에 반응하므로 완전히 어두운 곳에서 나선형 릴에 감아 빛이 들지 않는 탱크에 넣습니다. 현상은 필름에 따라 49분, 몇 분이 걸립니다. 보통 물에 아세트산을 2 % 섞은 정지액이 1530초 만에 현상을 멈춥니다. 티오황산나트륨이나 티오황산암모늄인 정착액이 현상되지 않은 할로겐화은을 녹여 내고, 그제야 음화는 빛을 봐도 괜찮습니다. 세척으로 정착액을 씻어 내는데, 안내는 필름이나 인화지를 밤새 물에 두지 말라고 합니다. 인화지는 더 빨리 현상되어 60~120초면 되고, 흑백 인화지는 빨간 빛에 반응하지 않으므로 어둑한 빨간 안전등 아래에서 인화할 수 있습니다.

무대의 암실 시계는 실제보다 30배 빠르게 갑니다. 릴에 감기를 누르면 방이 캄캄해집니다. 필름을 현상하면 내가 찍은 사진의 음화가 건조 줄에 나타나는데, 장면이 밝았던 곳일수록 어둡습니다. 인화를 하면 마지막으로 찍은 사진이 현상 접시에서 떠오릅니다. 영국 과학박물관 그룹에는 1908년 무렵의 프레모 필름팩 현상 탱크도 있는데, 벌집 모양 칸에 필름 열두 장을 한꺼번에 현상합니다. 작업대 위에 숨어 있습니다.

즉석 사진

에드윈 랜드의 생각은 암실의 일을 필름 안에서 해 버리는 카메라였습니다. 1947년 1월 15일을 우선일로 하고 1951년 2월 27일 등록된 그의 특허는 처리액을 담은 터지는 주머니를 단 필름을 설명합니다. 1946년 8월 29일 출원해 1948년 2월 10일 등록된 두 번째 특허는 필름을 노출하고 처리까지 하는 장치를 다룹니다. 영국 과학박물관 그룹의 폴라로이드 랜드 카메라 모델 95는 1948년부터 1953년까지 매사추세츠 케임브리지에서 만들었습니다.

컬러는 더 오래 걸렸습니다. 미국화학회의 사적 기록은 하워드 로저스가 염료와 현상제를 이어 붙인 염료 현상제 분자를 제안했고, 회사가 여러 해에 걸쳐 화합물 5,000가지쯤을 만들어 시험했다고 설명합니다. 1963년에 나온 컬러 필름에서는 양화 시트의 고분자층 속 산 분자가 일을 마친 알칼리 현상제를 만나 염료를 제자리에 묶었습니다.

일체형 즉석 사진의 속

1972년의 접이식 즉석 카메라는 모든 것을 카드 한 장에 넣었습니다. 카메라에서 나와 손 위에서 현상되는 카드입니다. 미국화학회는 이 필름 한 장이 두께 약 2 mm에 17개 층으로 되어 있다고 설명합니다. 고분자 막, 상 받는 층, 처리액, 시간 조절층과 빛 반사층, 세 가지 색의 음화입니다. 랜드는 1974년 「포토그래픽 저널」에, 필름이 나올 때 물 몇 방울에 녹은 수산화칼륨이 1만분의 26인치, 약 0.066 mm 두께로 펴지고 그 얇은 샌드위치 안에서 몇 분 동안 반응이 차례로 이어진다고 썼습니다.

무대의 카메라 옆 층 모형은 그 가운데 15개 층을, 영상과학기술학회의 즉석 영상 리뷰와 랜드의 1968년 일체형 필름 특허에 나온 순서대로 보여 줍니다. 빛은 투명한 폴리에스터 창으로 들어와, 아직 투명한 상 받는 층을 지나 빛을 받는 세 층에 닿습니다. 맨 위가 청색 감광층, 그다음이 녹색, 그다음이 적색이고, 각 층 아래에 염료 현상제(노랑, 마젠타, 시안)가 있습니다. 사진이 카메라에서 나올 때 롤러 두 개가 주머니를 터뜨려 상 받는 층과 음화 사이에 처리액을 폅니다. 어떤 색 층이 빛을 기록한 곳에서는 그 아래 염료 현상제가 그 층을 현상하는 데 쓰여 제자리에 머물고, 기록하지 않은 곳에서는 염료가 상 받는 층으로 올라갑니다. 예를 들어 파란 빛은 노랑 염료를 붙잡고 마젠타와 시안을 올려 보내는데, 이 둘이 합쳐지면 파랗게 보입니다.

이 모든 일이 일어나는 동안 사진은 이미 밝은 데 나와 있는데도 어두운 상태를 지켜야 합니다. 처리액에는 흰 안료와 불투명 염료가 들어 있어, 처음의 강한 알칼리 속에서 빛을 막아 줍니다. 리뷰는 시간 조절층이 필요한 까닭을 설명합니다. 염료는 pH가 떨어지기 전에 움직일 시간이 필요하므로, 시간 조절층이 산성층이 알칼리를 중화하는 순간을 늦춥니다. 산이 통과하면 불투명 염료가 맑아지고 염료가 멈춥니다. 마틴 크리거가 「옵티컬 엔지니어링」에 쓴 논문은 일체형 필름이 앞선 방식의 60초, 심지어 10초보다 오래 걸렸고, 몇 분에 걸쳐 사진이 나타나는 것을 지켜보는 일이 오히려 매력이 되었다고 적습니다. 모형에서는 254초 뒤에 상이 90 % 떠오릅니다. 빨리 감기는 실제보다 20배 빠르고, 무대가 재생 중일 때는 40배입니다.

같은 논문은 SX-70 사진에 입자 구조가 없다고 짚습니다. 상이 흰 안료 위의 염료이기 때문입니다. 모형의 즉석 사진에도 입자가 없습니다.

필름을 둘러싼 접이식 카메라

카메라는 납작하게 접혀야 했고, 빛길에 거울을 넣어야 했고, 롤러 사이로 사진을 밀어내야 했습니다. 1973년 2월 6일 등록된 랜드, 블리노, 엘로란타의 특허는 주머니에 들어갈 만큼 얇게 접히는 완전 자동 일안 반사식 카메라를 설명합니다. 필름 카세트 한쪽에 모터가, 반대쪽에 롤러 처리 장치가 있습니다. 같은 특허에 따르면 카세트 맨 아래에는 납작한 전지가 들어 있어 카메라 바닥의 단자에 닿습니다. 전지가 필름 안에 있었으니, 필름팩을 새로 넣을 때마다 전지도 새것이 되었습니다.

영국 과학박물관 그룹의 SX-70 랜드 카메라 기록에는 어둡게·밝게 조절이 달린 자동 노출, 거울 장치를 거쳐 렌즈로 보며 맞추는 초점과 스플릿 이미지 거리계, 모터로 필름을 내보내는 장치가 나오고, 펼친 크기는 130 x 110 x 178 mm입니다. 무대에서는 카메라가 빛을 보고 셔터 속도를 스스로 고르고, 어둡게·밝게 휠과 스플릿 이미지는 찾아야 할 숨은 볼거리입니다.

거울이 중요한 까닭은 사진을 노출된 쪽에서 보기 때문입니다. 노출된 쪽에서 보는 상은 좌우가 뒤집히므로, 카메라 안의 반사 한 번이 먼저 상을 돌려 놓습니다. 리뷰는 코닥 PR-10 일체형 필름이 한쪽 면으로 노출하고 반대쪽 면으로 본다고 설명하는데, 그래서 층의 순서가 다릅니다.

한 번 쓰는 카메라

일회용 카메라는 카메라를 파는 방식을 뒤집었습니다. 필름을 사면 카메라가 딸려 옵니다. 1986년 8월 20일을 우선일로 하고 1989년 11월 28일 등록된 후지의 특허는, 찍는 렌즈와 간단한 셔터, 필름 감개를 단 필름 상자를 필름이 든 채로 필름을 파는 곳 어디서나 팔 수 있게 한 것입니다. 영국 과학박물관 그룹도 일회용 카메라를 소장하는데, 그 가운데 2002년 후지의 27장짜리 카메라는 크기가 110 x 123 x 35 mm입니다.

이런 카메라에는 조절할 것이 없으니, 설정값이 대부분의 사진에 맞아야 합니다. 모형은 32 mm 렌즈에 f/10, 셔터 속도 1/100초 하나, ISO 400 필름을 씁니다. 모형을 위해 고른 흔한 값입니다. f/10에 고정된 렌즈는 과초점 거리 3.4 m에 초점이 맞춰져 있어서, 1.7 m쯤부터 지평선까지 쓸 만하게 선명합니다. 노출값은 log₂(100 × 100) = 13.29이고, 맑은 햇빛에서 ISO 400 필름은 EV 17이 필요하므로 사진은 3.7단 넘칩니다. 컬러 음화 필름은 그만큼 넘쳐도 계조를 지키고, 그늘에서나 내장 플래시를 쓰면 같은 카메라로도 대략 알맞습니다.

모형과 실제 카메라의 차이

기계들은 제조사 이름 없이 일반적인 모양으로 만들었습니다. 박물관 기록이나 특허에 숫자(셔터 속도, 조리개, 화면 크기, 날짜)가 나오면 그대로 썼습니다. 없으면 흔한 값을 쓰고 조작판 아래에 그렇게 적었습니다. 빛의 밝기, 셔터막이 지나가는 시간(SLR은 1000분의 7초, 레인지파인더는 1000분의 20초), 플래시 가이드 넘버, 다게레오타입 판의 감도와 렌즈, 즉석 카메라의 116 mm f/8 렌즈와 ISO 150 필름, 일회용 카메라의 설정값, 손떨림의 크기가 그렇습니다.

인화는 사진을 찍은 것이 아니라 그린 것입니다. 물체마다 자기 원만큼 흐리게 하고, 공식은 얇은 렌즈의 것이며, 필름 곡선은 단순합니다. 실제 렌즈에는 수차가 있고, 실제 셔터막은 달리는 동안 빨라졌다 느려지며, 실제 필름에는 색이 틀어지는 성질이 있는데 모형은 이를 뺐습니다. SLR의 시간표는 일이 일어나는 순서를 보여 주는 모형이지 잰 값이 아닙니다. 암실 시계는 30배, 즉석 사진의 빨리 감기는 20배나 40배 빠르게 갑니다.