White Balance와 Black Balance에 대하여(AWB와 ATW와의 차이)

과거와 달리 영화촬영이나 일반 카메라에서 감광 필름(film)을 사용하던 시대는 지났다. 이제 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)라는 이미지 전하결합소자를 채택하고 감광 필름(film) 대신 받아들인 빛을 전자적인 전기신호로 바뀌어 저장하고, 편집하고, 송수신도 한다.

이러한 전하결합소자(CCD)는 1985년경부터 생산되기 시작하여 처음에는 픽셀(Pixel: 화소)수가 아주 적어 일반 가정용 카메라에 장착되기 시작하였지만 오늘날 기술의 발달로 일반 카메라, 전문적인 영화, 방송용 카메라까지 모든 분야로 사용 범위가 확대되고 있다. 특히 값이 싼 CMOS를 더욱 많이 사용하는 시대다.

그리고 일반 정지 카메라(Still camera)가 동영상 카메라로 진전돼 누구나 동영상을 촬영할 수 있는 시대가 됐다. 다만 자신이 의도하는 정지사진이나 동영상을 촬영할 때 기본적 전자적인 상식이 꼭 필요한 시대가 됐다.

물론 처음에는 아날로그 신호방식으로 출발했지만 이제 모두가 디지털 신호방식을 채택하고 있어 약간의 디지털 신호에 대한 상식도 필요로 한다. 우리가 카메라를 사용하여 컬러 영상을 수록할 때 주변의 변화하는 빛의 색온도(色溫度)에 따라 색상이 달라질 수 있다. 색온도는 피사체가 가지고 있는 원래의 고유한 색상(色相)을  변화시켜 그대로 촬영한다면 다른 색상으로 기록된다.

우리의 눈은 햇빛에 의해 반사되는 모든 물체의 고유한 색상을 미리 기억해 놓고 있어 태양광과 다른 불빛 속에서도 물체의 고유색상을 미루어 짐작하는 능력이 있어 색온도가 다른 형광등, 백열등, LED 조명 등등에서도 피사체 원래의 색상을 기억 속에서 찾아낸다. 태양광 아래에서도 색안경을 끼고 사물을 볼 때 색안경 없이 실체의 색상이 인식된 대로 사물의 색상을 기억해 내어 그 색상을 인식한다.

그러나 카메라는 하나의 물건이기 때문에 생각할 수 있는 능력이 전혀 없다. 태양광과 다른 빛(조명)에 의해 색온도가 변하면 피사체가 나타내는 색상을 있는 그대로밖에 표현할 수 없다. 그래서 White/Black Balance를 실행하지 않고 카메라를 동작 시켜 촬영하면 우리가 이미 알고 있는 원래의 피사체 색상과 전혀 다른 물체의 색상으로 나타낼 수밖에 없다. 이를 극복하기 위해 실행하는 것이 White/Black Balance조정이다.

그렇다면 일반 카메라나 캠코더, 야외용 카메라 EFP, ENG 카메라의 White Balance는 어떻게 이루어질까? 촬영하고자 하는 장소의 조명에 의해 나타난 어떤 색온도 상태에서도 우리가 알고 있는 원래의 흰색을 흰색으로 인식하도록 카메라를 조정할 필요가 있다.

그러기 위해 촬영하는 환경에서 우리가 알고 있는 무광택 흰색(white)을 카메라로 잡고 밝기를 가장 높은 상태(100%)가 되도록 조정해야 하는데 그러기 위해 렌즈의 아이리스를 열거나, 카메라의 빛의 감도를 조절하는 Gain 또는 ISO를 높이거나 해야 한다. 그리고 White balance 보턴을 선택하여 잠시 기다리면 R, G, B 색상을 동일한 레벨로 조정되어 White balance가 형성되어 white를 나타낸다.  

카메라의 자동  White balance 기능을 선택했을 때도 촬영하기 전에 먼저 우리가 알고 있는 무광택의 흰색(White)을 한 번 카메라로 잡고 100% 영상네벨을 유지하며 잠깐 기다리면 카메라가 자동으로 R, G, B 색상을 동일한 레벨로 맞추어 흰색상으로 인식한다. 이것이 White balance 자동조정이다. 촬영하기 전에 흰색을 카메라에 인식시켜 주지 않으면 어뚱한 색상으로 촬영될 수도 있다.  

캠코더를 수동으로 White balance를 사용할 경우 카메라의 모든 자동기능(AUTO)을 해제한 후 Iris를 이용해 충분히(100%) Video level(1Vp-p)이 되도록 조정하고 AWB를 조정할 A 또는 B를 선택한 후 AWB 버튼을 살짝 눌러 줌으로서 그 조명상태에서 카메라가 White Balance를 맞추어 기억하도록 한다.

이때 카메라로 잡은 무광택의 흰 차트를 충분한 밝기로 해야 한다는 의미는 Video level이 가장 높은 상태(100%)에서 White를 나타내도록 해야한다는 의미다.  좀더 구체적으로 말하면 충분한 Video level(아날로그 Wave form monitor에서 100 IRE 정도)이 아니면 카메라의 제대로 된 White Balance를 유지할 수 없다. 충분한  Video level에서 가장 충실한 Green 영상 level에 Red와 Blue의 영상 level을 일치시켜주는 작업이 White Balance다. 

물론 수동으로 정확하게 조정하는 것이 제일 좋다. 그러나 고가의 카메라가 아니면 수동조정 기능이 없을 수도 있다. 또 하나의 기능으로 캠코더 등에서 카메라의 Preset 선택이 있는데 이는 조명한 스튜디오 색온도가 3200 캘빈도가 되어 있는 상태에서 White Balance가 되도록 공장에서 맞추어준 것으로 우리가 임의로 변경할 수 없다. 스튜디오에서 촬영할 때는 Preset를 선택해 사용한다면 편리할 뿐이다. 다만 오래된 카메라는 이 기능이 변화될 수 있어 사용하지 않는 것이 좋다.

물론 Black Balance는 카메라의 Lens cap을 닫아주면 자동으로 Black Balance를 맞춰 주는 카메라도 있고, 그렇지 않고 Black Balance 버튼을 이용해 맞춰 주어야하는 카메라도 있다. 물론 스튜디오 카메라에는 자동이란 기능이 전혀 없어 일일이 수동으로 조정해 맞추어야 한다. 이유는 자동보다 수동조정이 훨씬 정확하기 때문이다.

우리가 일반적으로 쓰는 카메라는 ATW(Automatic Tracking White Balance) 기능을 가지고 있다. 그 기능은 카메라의 White Balance를 일일이 맞추지 않아도 색온도의 변화에 따라 자동으로 White Balance를 맞춰주는 편리한 기능이다. 그런데 어떻게 White Balance를 카메라의 움직임에 따라 자동으로 맞출 수 있을까? 우리가 여러 피사체를 잡는 동안 가장 Video level이 높은 흰색을 잡게 되는데 그때 흰색인 영상의 R, G, B를 비교 검출해서 White Balance가 일어나도록 하는 작용이다. 그러나 카메라를 켜서 한 번도 흰 색상을 잡히지 않는다면 White Balance를 조정할 기회가 없어 촬영된 영상이 아주 다른 색상을 갖게 된다.

앞서 언급했지만 자동으로 White Balance를 맞춘다는 것은 정확하지 못하다. White Balance를 수동으로 맞출 시간이 없을 때 응급조치로 사용할 수 있는 기능일 뿐이다.

그리고 AWB와 색온도 보정 filter와 관계가 있다. 색온도에 따라  R, G, B 영상신호의 차가 심하게 나타날 수 있는데 이런 경우 AWB의 조정 범위를 벗어나 White Balance를 시행할 수 없는 경우도 있다.

그런 경우 색온도 보정 Filter를 적당히 선택함으로 R, G, B video level 차이를 좁혀주어 AWB가 쉽게 이루어질 수 있도록 해야 한다.

 색온도 보정 Filter에는 다음과 같이 여러 가지 경우가 있어 그때마다 선택해 사용한다.

 1) 3,200 켈빈도 : 일반 스튜디오

 2) 5,600 켈빈도 : 옥외 태양광

 3) 5,600 켈빈도 + ND Filter  ; 눈, 모래밭 등