UNDERSTANDING NOISE

'디지털 그레인' 효과에 대한 이해를 통해 사진의 품질 향상시키기

노이즈는 필름 그레인 효과의 디지털 버전이라고 할 수 있다. 그러나 필름 그레인은 사진의 분위기를 더해 주는 효과가 있어 사람들이 선호하지만 디지털 사진의 노이즈는 그다지 환영받지 못하는 요소이다. 노이즈는 디지털 카메라만의 특징은 아니다. 모든 전자기기에서 발생한다. 주요 요소는 바로 신호 대 노이즈비 (SNR, Siganl-to-Noise)이다. 디지털 카메라의 신호, 즉 센서가 받아들이는 빛의 강도가 전기/전자 회로로 인해 발생하는 배경노이즈 보다 훨씬 강할 때에는 촬영된 이미지의 품질이 떨어지지 않는다. 신호 대 노이즈비가 낮아질수록 실제 이미지의 정보와 노이즈를 구분하는 것이 힘들어진다. 화상에 노이즈가 발생하는 이유는 여러 가지가 있다. ISO값을 증가시키는 것과 특히 연관이 있다. 감도가 높아질수록 신호 뿐만 아니라 노이즈도 증폭된다. 노이즈가 이미지에 영향을 크게 미치기 시작하는 감도값은 카메라마다 다르다.

일부는 다른 카메라에 비해 훨씬 더 높은 ISO값에서도 깨끗한 이미지를 잡아내기도 한다. 물론 거의 대부분의 카메라는 ISO 800 이하의 낮은 감도에서 깨끗하고 노이즈가 거의 없는 이미지를 만들어 내고, 800~3,200 사이 값으로 촬영한 경우에는 그럭저럭 받아들일 만한 수준의 노이즈 간섭 효과가 나타난다. 이는 어떤 카메라를 사용하느냐에 따라서 차이가 꽤 있다. 카메라에 장착되는 이미지 센서의 크기나 해상도도 여기에 상당한 영향을 끼친다. 센서의 크기가 작고 해상도가 높은 경우에는 노이즈가 잘 발생한다. 노출 시간이 길수록 노이즈 또한 강하게 발생한다. 노출 중에 센서가 열을 받기 때문이다. 특히 따뜻한 환경에서 사용할 때 이 문제가 더 잘 발생한다. 이런 상황에서 발생한 노이즈는 ISO감도를 높게 설정해서 발생한 노이즈보다 보정하기가 훨씬 더 쉬운 편이다.

좌)무작위적 발색: 사진에서 발생하는 일부 노이즈는 특정한 색상의 점 형태로 나타나기도 한다. 밤하늘을 찍을 때에는 노이즈와실제 별을 구분하는 것이 매우 힘들어진다. 카메라의 노이즈 감소 기능이나 보정이 도움이 된다. 우)거친 질감: 노이즈가 심해지면 사진의 표면이 마치 사포 표면 같은 느낌이 들게 보인다. 특히 그림자나 중간톤 영역에서 심해진다.
좌)무작위적 발색: 사진에서 발생하는 일부 노이즈는 특정한 색상의 점 형태로 나타나기도 한다. 밤하늘을 찍을 때에는 노이즈와실제 별을 구분하는 것이 매우 힘들어진다. 카메라의 노이즈 감소 기능이나 보정이 도움이 된다. 우)거친 질감: 노이즈가 심해지면 사진의 표면이 마치 사포 표면 같은 느낌이 들게 보인다. 특히 그림자나 중간톤 영역에서 심해진다.

노이즈는 사진의 밝은 부분보다는 어두운 부분에서 특히 강하게 나타난다. 바로 이 때문에 촬영할 때부터 적정 노출을 잡기위해 시간과 노력을 들여야 하는 이유다. 사진 편집 소프트웨어를 통해 편집하기에 좋은 RAW 파일로 촬영하더라도 가급적 처음부터 적절한 노출값으로 촬영하는 것이 좋다.

차후에 과소노출된 이미지의 밝기를 향상시키는 과정에서 암부 노이즈 또한 더욱 선명하게 보일 수도 있다. 노이즈는 언제나 발생한다. 디지털 사진 촬영시에는 크게 두 가지 원인으로 인해 발생한다. 빛으로 인한 노이즈와 색상 노이즈이다. 컬러 노이즈는 가장 피해야 할 요소이다. 컬러 노이즈가 발생하면 이미지 전체에 크고 작은 반점이나 얼룩이 발생해 디테일을 떨어트리며 자연스럽지 못한 디지털 이미지처럼 보이게 만든다. 다행히 이런 컬러 노이즈는 소프트웨어를 이용해 이미지의 품질에 큰 영향을 끼치지 않으면서도 대부분 제거할 수 있다.

그러나 빛으로 인해 발생하는 노이즈에는 이런 해결 방식을 적용할 수가 없다. 빛으로 인한 노이즈는 색상 노이즈에 비해서는 양호한 편이다. 아날로그 카메라 특유의 필름 그레인 효과에 더 가깝다. 그러나 이를 보정하는 과정에 디테일을 유지하는 것도 쉽지 않다. 현재 노이즈 보정 기술은 세밀한 디테일과 노이즈를 구분하는 능력이 부족해 둘 다 부드럽게 처리해 버리는 식으로 해결한다. 그래도 최소한 소프트웨어적 수단으로 노이즈를 해결할 때에는 전체 화면에 적용할 노이즈 보정의 수준을 조정한 다음 필요에 따라 원하는 부위에 더 강한 노이즈 보정 효과를 적용해 디테일을 살릴 곳은 살리고 버릴 곳은 버릴 수 있다. 카메라의 자체적인 노이즈 보정 옵션은 소프트웨어에 비해 세밀하지는 못하지만 훨씬 더 광범위하게 영향을 끼친다는 특징이 있다. 고감도로 인해 발생하는 노이즈을 제거/보정하거나 아예 보정하지 않도록 효과의 강도를 조정할 수 있다. 이는 화이트밸런스와 비슷하게 이미지 프로세스 과정에 해당되는 옵션이다보니 JPEG 포맷으로 사진을 저장할 때에만 적용이 된다. 물론 RAW 포맷 파일로 촬영하는 경우에는 촬영 후, 편집이 가능하다.

사용하는 카메라는 모델마다 기본적으로 멀티샷(다중 촬영) 노이즈보정 기술을 갖추고 있지만 조금씩 다른 방식의 고감도 노이즈 보정 기술을 적용하여 성능 차이가 다소 있다. 이 기능을 작동시킨 상태로 피사체를 촬영하면 카메라가 자체적으로 일반적인 상황에 비해 훨씬 더 짧은 노출시간으로 여러 장의 이미지를 촬영한다. 이렇게 촬영된 여러 이미지를 조합하여 노이즈는 낮추면서도 디테일은 잘 살려낸다. 다만 한 가지 단점은 촬영 절차가 종료될 때까지 카메라의 위치와 세팅을 유지해야 한다는 것이다.

마지막으로, 장노출 노이즈 보정 기능을 활용하면 장시간 저속 노출 이미지를 촬영한 뒤에 셔터를 닫고 다시 한 번 노출을 실시한다. 이렇게 해서 만들어진 ‘블랙 프레임’을 이용해 핫 픽셀의 위치를 잡아낸 뒤 촬영된 이미지에서 발생한 핫 픽셀을 제거한다.

 

노이즈의 원인
가장 영향이 큰 부분은 ISO 감도를 높이는 것과 노출 시간을 길게 늘리는 것이다.

노이즈는 이미지의 품질을 망치는 주요 원인이다. 촬영 후에 일부 조정할 수도 있지만 촬영 시에 카메라 세팅을 완벽하게 조정해 파일 편집 시간을 최대한 줄이는 것이 중요하다. 아래에서 보듯 높은 ISO값과 긴 노출 시간이 노이즈를 발생시키는 주요 원인이다. 이로 인해 발생한 노이즈는 사진을 확대해 볼 때 확실하게 구분할 수 있다. 확대하지 않은 일반적인 크기로 볼 때에는 이를 찾기가 힘들다.

 

고감도 노이즈

조리개와 셔터 스피드 제어를 통해 카메라의 이미지 센서로 와서 닿는 빛의 양을 조절할 수 있다. ISO는 얼마나 많은 빛이 ‘필요한지’ 결정하는 역할을 한다. 낮은 ISO 감도값은 품질이 매우 뛰어나지만 빛이 적은 곳에서 제대로 이미지를 잡아내지 못한다는 문제가 있으며, 선명한 사진을 찍기 위해 조리개를 넓게 열거나 셔터스피드를 증가시키는 등의 행위를 할 수가 없다. 따라서 이런 경우에는 감도를 높여야 한다. 카메라마다 고감도 조건에서 발생하는 노이즈를 제어하는 성능이 다르므로 보유한 카메라가 어느 감도 범위부터 품질이 급격히 떨어지기 시작하는지 미리 알아두는 것이 좋다.

 

장노출 노이즈

따뜻한 곳에서 사진을 촬영하거나 라이브뷰 모드를 자주 사용하거나 장노출 사진을 촬영하기 전 동영상을 촬영하게 되면 카메라 내부 온도를 높이게 돼 노이즈가 쉽게 발생한다. 카메라에서 자체적으로 장노출 노이즈 감소 기능이 탑재된 경우가 있지만 이 기능을 사용하면 사진을 촬영하기 위해 시간을 두 배 가까이 들여야 한다. 별의 움직임 등 나중에 합성하는 것으로 완성되는 사진을 촬영할 때에 이 기능을 사용하면 중간에 이미지 합성이 어려울 수 있으므로 이 기능을 꺼 두는 것이 낫다.

 

 

노출의 문제
과소 노출된 이미지를 소프트웨어를 이용해 밝게 만드는 과정에 노이즈가 더 발생할 수 있다.

사진을 촬영할 때 노출을 잘못 설정했어도 사진편집 소프트웨어를 이용해 이를 보정할 수 있다. 과소 노출된(어두운) 사진의 밝기를 증대시키는 것이 과다 노출된 사진의 디테일을 복구하는 것보다 훨씬 쉽다. 그러나 밝기를 증대시켜 어두운 음영 부분의 디테일을 살려낼 수 있는 동시에 노이즈 또한 높아질 수 있는 위험성이 있다.

(좌)흐릿한 하늘로 인해 이미지의 노출 수준이 크게 떨어졌다. (중앙)RAW 파일로 촬영한 덕분에 소프트웨어를 이용해 노출도를 조정할 수 있는 유연성을 확보해 밝기를 조정했다. (우)그러나 사진 촬영 단계에서 노출도를 제대로 조정해 촬영한 사진이 훨씬 깨끗한 결과물을 보여준다.
(좌)흐릿한 하늘로 인해 이미지의 노출 수준이 크게 떨어졌다. (중앙)RAW 파일로 촬영한 덕분에 소프트웨어를 이용해 노출도를 조정할 수 있는 유연성을 확보해 밝기를 조정했다. (우)그러나 사진 촬영 단계에서 노출도를 제대로 조정해 촬영한 사진이 훨씬 깨끗한 결과물을 보여준다.

 

노이즈 보정
보정 소프트웨어를 이용해 노이즈 보정 및 제거하기

디지털 카메라는 높은 ISO 감도값이나 장노출로 인해 발생하는 노이즈를 보정하는 기능이 있다. 그러나 사진 편집 소프트웨어에서 제공하는 기능을 활용하면 보다 세밀한 보정이 가능하다. 여기서 우리는 라이트룸의 보정 옵션을 이용해 RAW 파일을 대상으로 극단적인 보정 작업을 했을 때 어떤 상황이 발생하는지 보려 한다.

 

빛으로 인한 노이즈를 보정하려면 매우 주의할 필요가 있다. 만약 보정 효과를 과도하게 줄 경우 디테일을 잡아내는 것과 별개로 모래 알갱이 같은 입자의 질감이 사진 전체에 적용된다. 이 현상이 얼마나 심한지 확인하려면 사진의 확대 배율을 100%로 두고 봐야 한다.
빛으로 인한 노이즈를 보정하려면 매우 주의할 필요가 있다. 만약 보정 효과를 과도하게 줄 경우 디테일을 잡아내는 것과 별개로 모래 알갱이 같은 입자의 질감이 사진 전체에 적용된다. 이 현상이 얼마나 심한지 확인하려면 사진의 확대 배율을 100%로 두고 봐야 한다.

 

디테일 세팅은 라이트룸의 ‘광 노이즈’ 인식 강도를 결정하는 역할을 한다. 세팅값을 높일수록 오른쪽 사진의 눈처럼 디테일이 향상된다. 다만 반대급부로 사진의 여운을 희생시킬 수도 있다.
디테일 세팅은 라이트룸의 ‘광 노이즈’ 인식 강도를 결정하는 역할을 한다. 세팅값을 높일수록 오른쪽 사진의 눈처럼 디테일이 향상된다. 다만 반대급부로 사진의 여운을 희생시킬 수도 있다.

 

낮은 대비는 부드러운 느낌을 주는 결과물이 나온다. 대비를 높일수록 선명해지지만 색감 이 뚝뚝 끊어지는 부자연스러운 느낌이 생긴다. 색상에 영향을 끼치지 않고 그 영향을 확인 해 보려면 Alt 키를 누른 상태로 옵션 슬라이더를 조정하면 된다.
낮은 대비는 부드러운 느낌을 주는 결과물이 나온다. 대비를 높일수록 선명해지지만 색감 이 뚝뚝 끊어지는 부자연스러운 느낌이 생긴다. 색상에 영향을 끼치지 않고 그 영향을 확인 해 보려면 Alt 키를 누른 상태로 옵션 슬라이더를 조정하면 된다.

 

라이트룸은 기본적으로 색상 노이즈 보정값을 25 정도로 적용한다. 대부분의 사진은 이를 통해 색상 노이즈로 발생하는 단색 픽셀을 제거할 수 있다. 그러나 그 강도가 강해지면 이 사진의 눈 부분에서 볼 수 있듯 원래 사진의 색감까지 손상시킨다.
라이트룸은 기본적으로 색상 노이즈 보정값을 25 정도로 적용한다. 대부분의 사진은 이를 통해 색상 노이즈로 발생하는 단색 픽셀을 제거할 수 있다. 그러나 그 강도가 강해지면 이 사진의 눈 부분에서 볼 수 있듯 원래 사진의 색감까지 손상시킨다.

 

이 옵션 또한 빛 디테일 조정 옵션과 비슷한 방식으로 작동한다. 즉, ‘색상 노이즈’의 인식 강도를 조절한다. 색 디테일을 향상시킬수록 인공적인 색의 느낌이 강해진다. 이 원숭이의 눈꺼풀에서 이를 확인할 수 있다.
이 옵션 또한 빛 디테일 조정 옵션과 비슷한 방식으로 작동한다. 즉, ‘색상 노이즈’의 인식 강도를 조절한다. 색 디테일을 향상시킬수록 인공적인 색의 느낌이 강해진다. 이 원숭이의 눈꺼풀에서 이를 확인할 수 있다.

 

부드러움 조절 옵션은 장파장 색상을 약화시키는 역할을 한다. 사진을 확대해보면 왼쪽 사진에는 얼룩이 발생했다는 것을 알 수 있다. 부드러움 조절 옵션을 높이면 이런 반점이 사라진다. 다만 그 과정에 원래 사진의 색상이 다소 희생되기도 한다.
부드러움 조절 옵션은 장파장 색상을 약화시키는 역할을 한다. 사진을 확대해보면 왼쪽 사진에는 얼룩이 발생했다는 것을 알 수 있다. 부드러움 조절 옵션을 높이면 이런 반점이 사라진다. 다만 그 과정에 원래 사진의 색상이 다소 희생되기도 한다.

(출처: 영국 Digital Camera / 편집•정리: 유진천 기자)

 

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