렌즈의 분산과 사진의 영향
회절은 카메라의 픽셀 수에 관계없이 사진의 전체 해상도를 제한하는 광학 효과입니다. 빛이 작은 구멍(예를 들어 카메라의 조리개)을 통과할 때 빛이 분산되거나, "회절"되기 시작하기 때문에 발생합니다. 조리개가 작을수록 렌즈 수차를 최소화하여 선명도가 향상되기 때문에 이 효과는 일반적으로 무시할 수 있습니다. 그러나 조리개가 충분히 작은 경우가 전략은 비생산적이 됩니다. 이 시점에서 카메라는 회절이 제한되었다고 합니다. 이 한계를 알면 디테일을 극대화하고 불필요하게 긴 노출이나 높은 ISO 감도를 피할 수 있습니다. 작은 조리개를 통과하는 광선은 발산하기 시작하여 서로 간섭합니다. 이것은 조리개 크기가 통과하는 빛의 파장에 비해 감소함에 따라 더욱 중요해지지만, 조리개나 집중된 광원에서는 어느 정도 발생합니다. 이제 발산하는 광선이 서로 다른 거리를 이동하기 때문에 일부는 위상을 벗어나 서로 간섭하기 시작합니다. 일부는 추가되고 일부는 부분적으로 또는 완전히 상쇄됩니다. 이 간섭은 광파의 진폭이 더해지는 최대 강도의 회절 패턴을 생성하고 나머지 빛의 양은 적습니다. 이상적인 원형 조리개를 위해 2D 회절 패턴은 발견 자 George Airy의 이름을 따서 "에어리 디스크"라고 불립니다. 에어리 디스크의 너비는 광학 시스템의 이론적 최대 해상도를 정의하는 데 사용됩니다(첫 번째 다크 서클의 직경으로 정의됨). 바람이 잘 통하는 디스크의 중앙 피크 직경이 카메라의 픽셀 크기(또는 최대 허용 가능한 혼동 원)에 비해 커지면 이미지에 시각적인 영향을 미치기 시작합니다. 두 개의 통풍이 잘되는 디스크가 너비의 절반보다 가까워지면 더 이상 분해할 수 없습니다(Rayleigh 기준). 따라서 회절은 메가 픽셀 수 또는 필름 형식의 크기와 무관한 기본 해상도 제한을 설정합니다. 렌즈의 f- 넘버와 이미징 되는 빛의 파장에 따라 다릅니다. 사진에서 가장 작은 이론적 세부 "픽셀"이라고 생각할 수 있습니다. 또한 회절의 시작은 점진적입니다. 해상도를 제한하기 전에 공기가 있는 디스크가 부분적으로 겹치도록 하여, 소규모 대비를 줄일 수 있습니다. 에어리 디스크의 크기는 주로 픽셀 크기의 맥락에서 유용합니다. 센서의 앤티 앨리어싱 필터(및 위의 Rayleigh 기준)의 결과로 공기가 잘 통하는 디스크는 회절이 해상도를 제한하기 전에 약 2-3 픽셀의 직경을 가질 수 있습니다(완벽한 렌즈라고 가정). 그러나 회절은 이 직경에 도달하기 전에 시각적인 영향을 미칠 수 있습니다. 두 가지 예로서 Canon EOS 20D는 약 f/11에서 회절을 나타내기 시작하는 반면, Canon PowerShot G6는 약 f/5.6에서 그 효과를 나타내기 시작합니다. 반면에 캐논 G6는 동일한 피사계 심도를 얻기 위해 20D만큼 작은 조리개를 필요로 하지 않습니다(훨씬 더 작은 센서 크기로 인해). 공기가 잘 통하는 디스크의 크기도 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 세 가지 원색 각각은 다른 조리개에서 회절 한계에 도달합니다. 이 계산은 가시 스펙트럼(~ 550nm)의 중간에 있는 빛을 가정합니다. 일반적인 디지털 SLR 카메라는 파장이 450 ~ 680nm인 빛을 캡처할 수 있으므로 공기가 잘 통하는 디스크의 직경은 렌즈 크기의 80%입니다(순수한 청색광의 경우). 또 다른 문제는 Bayer 어레이를 사용하는 센서가 픽셀의 두 배 부분을 적색 또는 청색광으로 녹색에 할당한 다음, 이러한 색상을 보간하여 최종 풀 컬러 이미지를 생성한다는 것입니다. 즉, 회절 한계에 도달하면 첫 번째 징후는 녹색 및 픽셀 수준의 광도에서 해상도 손실이 발생한다는 것을 의미합니다. 청색광은 회절로 인한 해상도를 줄이기 위해 가장 작은 조리개(가장 높은 f- 스톱)가 필요합니다. 회절 개념에 대한 느낌을 주는데 도움이 되지만, 실제 사진만이 시각적 효과를 보여줄 수 있습니다. Canon EOS 20D에서 촬영된 이미지로 테스트한 결과, 일반적으로 약 f/11 이상의 회절로 인해 부드러워집니다. 직물에 있는 대부분의 선이 여전히 f/11에서 해결되지만, 소규모 대비 또는 예리함이 약간 낮습니다(특히 직물 선이 매우 가까운 곳). 이는 공기가 잘 통하는 디스크가 부분적으로만 겹치기 때문입니다. f/22가 되면 공기가 잘 통하는 디스크가 이 세부 사항보다 크기 때문에 거의 모든 미세한 선이 다듬어졌습니다. 카메라 시스템이 회절 한계에 가까워지거나 지나가더라도 초점 정확도, 모션 블러 및 불완전한 렌즈와 같은 다른 요소가 더 중요할 수 있습니다. 따라서 회절은 견고한 삼각대, 미러 락업 및 고품질 렌즈를 사용할 때만 전체 선명도를 제한합니다. 피사계 심도 밖의 선명도 대신 초점면에서, 선명도를 희생하려는 경우 일부 회절은 종종 괜찮습니다. 또는 흐르는 물로 모션 블러를 유도하는 것과 같이 충분히 긴 노출을 달성하기 위해 매우 작은 조리개가 필요할 수 있습니다. 즉, 회절은 노이즈(ISO) 대 셔터 속도와 같은 다른 절충안의 균형을 맞추는 방법과 유사하게 노출 설정을 선택할 때 알아야 할 사항입니다. 이것은 아주 작은 조리개가 부드러운 이미지를 생성하더라도 "큰 조리개가 더 좋다"라고 생각하게 해서는 안됩니다. 대부분의 렌즈는 넓게 열려서 사용할 때도 매우 부드럽습니다(사용 가능한 최대 조리개에서). 카메라 시스템은 일반적으로 가장 큰 설정과 가장 작은 설정 사이에 최적의 조리개를 가지고 있습니다. 대부분의 렌즈에서 최적의 선명도는 종종 회절 한계에 가까워지지만, 일부 렌즈의 경우 회절 한계 이전에 발생할 수도 있습니다. 이러한 계산은 회절이 중요해졌을 때만 표시되며, 반드시 최적 선명도의 위치는 아닙니다(이에 대한 자세한 내용은 카메라 렌즈 품질 : MTF, 해상도 및 대비 참고하세요). 더 작은 픽셀이 반드시 더 나쁘다는 것은 아닙니다. 회절 한계(큰 픽셀 포함)에 도달했다고 해서 더 작은 픽셀이 사용된 경우(그리고 한계를 초과한 경우보다 이미지가 더 나쁘다는 것을 의미하지는 않습니다)를 말합니다. 두 시나리오 모두 동일한 총해상도를 갖습니다(작은 픽셀이 더 큰 파일을 생성하더라도). 그러나 픽셀이 작은 카메라는 더 적은 아티팩트 (예: 컬러 모아레 및 앨리어싱)로 사진을 렌더링 합니다. 작은 픽셀은 더 큰 조리개를 사용할 수 있는 경우 (예: 피사계 심도가 얕을 수 있는 경우) 더 높은 해상도를 생성할 수 있기 때문에 더 창의적인 유연성을 제공합니다. 반면에 노이즈 및 동적 범위와 같은 다른 요인이 "작은 대 큰"픽셀 논쟁이 더 복잡해집니다.