색수차(Chromatic Aberration), 배율 색수차(Lateral CA) 그리고 축상 색수차(Axial CA)

색수차(Chromatic Aberration), 배율 색수차(Lateral CA) 그리고 축상 색수차(Axial CA)

빛의 수차는 기본적으로 광학계에서 발생하는 현상으로, 렌즈의 설계와 재질에 따라 그 정도가 크게 좌우됩니다.
특히 색수차(Chromatic Aberration)는 가시광선의 파장(색)에 따라 렌즈의 굴절률이 달라지는 데서 기인하며, 모든 파장이 동일한 초점에 모이지 않아 생깁니다.
이로 인해 명암이 뚜렷한 경계부에서 청황, 적청, 또는 녹보색의 번짐 현상이 나타나곤 합니다.

색수차는 발생 원리에 따라 두 가지로 나뉘는데, 하나는 명암이 뚜렷한 경계부에서 청황, 적청이 생기는 배율 색수차(Lateral CA), 다른 하나는 명암이 뚜렷한 경계부에서 녹보색 번짐이 보이는 축상 색수차(Axial CA)입니다.
배율 색수차는 주로 이미지의 주변부에서 발생하며, 조리개 값에 영향을 받지 않는 특성이 있습니다.
반면 축상 색수차는 이미지 전반에 걸쳐 나타나며, 조리개를 조이면 크게 줄어드는 경향이 있습니다.

렌즈 제조사가 사용하는 비구면 렌즈, 저분산(ED) 유리, 아포크로마트(APO) 설계, 회절 광학(DO, PF) 등의 기술은 이러한 색수차를 효과적으로 억제하기 위한 방법들로, 특히 색수차 제어 성능을 강조하는 의미로 해석할 수 있습니다.

디지털 시대에 접어들며 후보정 기술이 보편화되면서, 최근 렌즈 설계는 축상 색수차 제어에 더 많은 비중을 두는 추세입니다.
배율 색수차는 파장에 따라 이미지 크기가 달라지는 원리로, RGB 채널이 외곽으로 갈수록 어긋나는 현상인데, 이는 각 채널을 기하학적으로 재정렬함으로써 비교적 쉽게 보정할 수 있습니다.
실제로 많은 카메라는 렌즈 데이터를 기반으로 사전 정의된 값으로 자동으로 보정을 수행합니다.

반면 축상 색수차는 색 자체가 초점 전후로 번지는 형태이기 때문에, 특정 색상의 채도를 낮추는 방식의 정밀한 처리가 필요합니다.
이는 전체 이미지에 일괄 적용하기 어렵고, 픽셀 단위의 분석이 요구되기 때문에 후보정으로 완전히 제거하기가 까다롭습니다.

카메라에서 배율 색수차를 보정하는 방식은 크게 두 가지 였습니다.
하나는 명암 경계에서 특정 색상의 채도를 낮추는 것이고, 다른 하나는 렌즈 정보를 바탕으로 초점 거리와 피사체 거리를 계산해 선택적으로 보정하는 방식입니다.
초기 디지털 카메라를 제외하면 대부분 후자 방식을 채택하고 있습니다.
그러나 마운트 어댑터를 통해 타사 렌즈를 사용하거나, 렌즈시판 훨씬 이전에 출시한 카메라를 펌웨어 업데이트 없이 연결할 경우 보정 정보가 없어서 색수차가 나타날 수 있습니다.
동일한 마운트 규격이라도, 예를 들어 마이크로포서드 시스템처럼 OM시스템(올림푸스)과 파나소닉이 각각 독자적으로 카메라와 렌즈를 개발하는 경우, 제조사 간 정보 공유 수준이나 이미지 처리 방식의 차이로 인해 색수차 억제 성능에 차이가 발생할 수 있습니다.