필름 그레인

필름 그레인(film grain) 또는 필름 입상성(film granularity)은 처리된 사진 필름의 무작위적인 광학적 질감이다. 필름 그레인은 충분한 광자를 받은 할로젠화 은에서 생성된 금속성 은 또는 염료 구름의 작은 입자들이 존재하기 때문에 발생한다. 필름 그레인은 이러한 입자(또는 염료 구름)의 기능이지만, 입자가 아니라 광학적 효과이다. 효과의 크기(그레인 양으로도 알려짐)는 필름 스톡과 관찰되는 선명도에 따라 달라진다. 과도하게 확대된 필름 사진에서는 불쾌하게 눈에 띌 수 있다.

다양한 사진 필름의 입자 현미경 사진

예술적 효과를 위해 사용된 필름 그레인

화학적 배경

할로젠화 은 입자의 크기와 형태는 이미지 특성 및 노출 거동에 결정적인 역할을 한다. 결정 크기와 빛에 대한 민감도(감광 속도) 사이에는 상충 관계가 있다. 큰 결정은 현상 가능한 상태로 전환하기에 충분한 에너지를 받을 가능성이 더 높다. 이는 현상의 자가 촉매 과정을 시작하는 Ag₄ 클러스터 형성에 필요한 여러 광자를 받을 확률이 더 높기 때문이다.^[1] 따라서 큰 결정은 민감한 필름을 제공하지만, 눈에 띄게 더 거친 그레인을 갖게 된다. 미세한 그레인은 디테일을 더 잘 보존하지만 더 많은 빛을 필요로 한다.

타불라 그레인 필름은 폭-두께 비율이 최소 2 이상, 종종 훨씬 더 높은 평평한 형태의 결정을 사용한다. 평평한 형태는 결정의 더 나은 겹침을 허용하여 입자 간 공간을 줄이고 같은 양의 은으로 더 많은 검은색을 제공한다. 더 조밀한 구조는 더 얇은 에멀전 층을 허용한다. 또한 정착 단계에서 세척하기가 더 어렵다. 타불라 결정은 또한 감광 염료를 더 잘 흡수한다. 또한 빛을 덜 산란시켜 더 선명한 이미지를 제공하지만 계조는 덜하다. 타불라 결정은 또한 주변 및 우주 방사선으로부터 고에너지 광자를 흡수할 가능성이 적어 흐려짐 없이 더 긴 보관 수명을 제공한다. 타불라 결정은 합성 중 추가 단계를 통해 선호될 수 있는데, 이 단계에서는 원치 않는 형태의 형성된 결정 씨앗이 용해되고 나머지 씨앗은 제어된 오스트발트 숙성에 의해 성장한다.^[2]

"고전적인" 입방체 그레인 에멀전은 결정 모양과 크기의 더 무작위적인 분포를 제공하여 더 넓은 범위의 노출에 관대한 "관용적인" 필름을 만든다.

두 가지 형태 모두 코어-쉘 구조로 변형될 수도 있는데, 작은 할로젠화 은 입자가 하나 이상의 빛 포착 층으로 둘러싸여 있거나, 더 빛에 민감한 중심이 더 현상액에 민감한 쉘로 둘러싸여 있다. 이는 동일한 감광 속도에 대해 더 미세한 그레인을 제공한다. 가능한 방법 중 하나는 요오드화물-풍부 코어와 요오드화물-부족 쉘로, 내부는 빛에 높은 민감도를, 외부는 현상액에 높은 민감도를 제공한다.^[3]

두 가지 형태 모두 다른 크기 분포로 나타날 수도 있다. 결정 치수의 좁은 분포를 가진 "단일 크기"는 필름 속도 제어를 개선하고 그레인이 덜 눈에 띈다(더 큰 결정의 부재로 인해). 더 넓고 무작위적인 크기 변화는 노출에 대한 더 많은 관용(너무 적은 빛에는 큰 결정이 있고, 너무 많은 빛에는 작은 그레인이 있음)과 현상 과정에 대한 더 많은 관용을 제공한다.

타불라 그레인과 반대인 막대 모양의 그레인은 빛이 없는 경우에도 자가 현상되어 흐려짐을 유발할 수 있다.^[4]

측정

RMS 입상성

입상성 또는 RMS 입상성은 광학 밀도 비균일성을 수치적으로 정량화한 것으로, 농도계로 측정한 광학 밀도의 제곱 평균 제곱근(rms) 변동과 같다.^[5] 이 측정은 평균 밀도가 1.0 D(즉, 입사광의 10%를 투과)로 노출되고 정상적으로 현상된 필름 영역에서 직경 0.048mm(48마이크로미터)의 원형 조리개를 가진 마이크로덴시토미터로 이루어진다.^[6]

입상성은 때때로 "확산 RMS 입상성 곱하기 1000"으로 인용되는데,^[7] 이는 입상성 10인 필름이 표준 조리개 영역에서 0.010의 rms 밀도 변동을 의미함을 나타낸다.

은 입자가 작으면 표준 조리개 영역이 많은 입자의 평균을 측정하므로 입상성이 작다. 입자가 크면 표준 영역에서 평균화되는 입자가 적어 무작위 변동이 더 크고 입상성 수치도 더 높다.

셀윈 입상성

필름 그레인은 때때로 마이크로덴시토미터가 측정하는 조리개 크기와는 상대적으로 독립적인 방식으로 정량화되는데, 이는 R. 셀윈의 관찰(셀윈의 법칙으로 알려짐)을 사용한다. 셀윈의 법칙은 너무 작지 않은 조리개에 대해 RMS 입상성과 조리개 면적의 제곱근 곱이 조리개 크기와 독립적인 경향이 있다는 것이다. 셀윈 입상성은 다음과 같이 정의된다.

$${\displaystyle G=\sigma {\sqrt {2a}}}$$

여기서 σ는 RMS 입상성이고 a는 조리개 면적이다.^[8][9]

필름 및 디지털에서의 그레인 효과

아래 이미지는 극단적인 필름 그레인의 예시를 보여준다.

• 
  Agfa 1000 RS 슬라이드에 찍힌 랠리크로스 차량
• 
  그레인을 더 잘 보여주기 위한 동일한 사진의 디테일
• 
  코닥 필름 1000 ASA로 촬영, 암스테르담, 그래피티 1996

디지털 사진은 필름 그레인을 나타내지 않는다. 필름이 존재하지 않아 그레인이 생길 수 없기 때문이다. 디지털 카메라에서 필름 그레인에 가장 가까운 물리적 등가물은 이미지 센서(예: 전하결합소자 셀)의 개별 요소인 픽셀이다. 작은 그레인 필름이 큰 그레인 필름보다 해상도가 좋지만 민감도는 떨어지는 것처럼, 더 많은 요소를 가진 이미지 센서는 더 나은 해상도를 가진 이미지를 생성하지만 픽셀당 빛은 적다. 따라서 필름 그레인처럼 물리적 픽셀 크기는 해상도와 민감도 사이의 타협을 나타낸다. 그러나 필름 그레인은 무작위로 분포하고 크기 변화가 있는 반면, 이미지 센서 셀은 동일한 크기이며 그리드 형태로 배열되어 있어 필름과 디지털 해상도의 직접적인 비교는 간단하지 않다. 대신, 디지털 카메라의 ISO 설정은 칩의 판독 회로에 있는 전자 증폭기의 게인을 제어한다. 궁극적으로 저조도 조건에서 작동하는 디지털 카메라의 높은 ISO 설정은 노이즈가 많은 이미지를 초래하지만, 시각적 모습은 전통적인 사진 필름과는 다소 다르다.

필름 그레인의 시각적, 예술적 효과는 일부 디지털 사진 조작 프로그램에서 디지털 이미지 촬영 후 그레인을 추가하여 시뮬레이션할 수 있다. 다양한 Raw 이미지 포맷 소프트웨어 패키지(예: RawTherapee 및 DxO PhotoLab)는 그레인 효과를 포함한 다양한 필름 브랜드의 특성을 적용하는 "필름 시뮬레이션" 기능을 제공한다. 동일한 목적을 위한 플러그인도 포토샵과 같은 다양한 이미지 편집기(예: Nik Collection의 Analog Efex 및 Silver Efex)에 존재한다.

디지털 사진에서 이미지 노이즈는 때때로 "그레인과 유사한" 효과로 나타난다.

필름 그레인 오버레이

필름 그레인 오버레이(때때로 "FGO"라고 불림)는 필름 에멀전 특성을 다양한 수준의 불투명도를 사용하여 디지털 파일 위에 겹쳐 입히는 과정이다. 이 과정은 필름 그레인 특성을 추가하며, 움직이는 이미지의 경우 더 깔끔해 보이는 디지털 매체에 미묘한 깜빡임을 더한다.

컴퓨터 플러그인과 달리 FGO는 일반적으로 그레이 카드를 배경으로 실제 필름 그레인 샘플을 필름에서 추출하여 얻는다.

필름 그레인은 무작위적인 특성 때문에 인코딩하기 어렵기 때문에, 특히 AV1과 같은 일부 비디오 코덱은 필름 그레인 합성을 포함한다. 여기서 필름 그레인은 인코딩 중에 제거되고 입자의 모양과 밀도를 설명하는 매개변수로 대체되며, 재생 중에 디코더는 이 매개변수를 사용하여 필름 그레인을 재합성한다.

같이 보기

• 감광 속도
• 필름 에뮬레이션