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해상도에 대해 이렇게 말할 수밖에 없었던 사연(이준화님에 대한 답변)


“글에 쓰신 것처럼 SL 이나 1/SL 은 '최대 해상도(또는 해상력)', resolution 은 그냥 '해상도' 로 표현 하시는 것이 적당해 보입니다.”

“해상도, 해상력.....전 박병우님께서 왜 이 용어에 집착하시는지 아직 이해하지 못하고 있습니다.”

이 두 답변 글을 보건데, 준화님이 이 분야를 접한 것은 아니라고 생각합니다만 위의 문장에서 항목 두개를 나누어 생각하자고 한 것을 보고 깜짝 놀랐습니다. 뭔가 감을 감으신듯합니다. 우와~ 정말로 대단합니다. 아마 제 글만 보시고 감을 잡으셨다면, (1)머리가 아주 우수하거나 (2)이런 감각이 탁월하거나(머리가 나빠도 감각이 좋은 사람이 있음) (3)이 분야에 아주 고심을 많이하였거나, 이 세가지 중의 하나입니다. 틀림없습니다. 빈말이 아닙니다. 제가 잘나서 그런 것은 아니니까 부디 오해를 말아주세요.

이게 모르는 사람들은 이해하기에 아주 힘듭니다. 그래서 저도 초반부터 어떻게 쉽게 설명할려고 고심고심하다가 ‘옥이방 창살’ 이야기를 생각했던 것입니다. 그러니까 이선생님 자료를 보기 전의 일이고, 이선생님 자료는 정말로 제가 얻고자하는 정보에서는 그냥 참고였습니다. 전 그래프를 보지 않아도 그런 예상치가 나온다는 것을 알고있었습니다. CT가 전달계수라는 것도 당연히 잘 압니다. 이것을 이해하느냐 못하느냐가, 현상을 파악하느냐 못하느냐의 전부라고 해도 과언이 아닙니다. 전 제 논리가 99.99% 맞다고 생각하고 있습니다. 단 0,001%는 광학설계자의 이야기를 직접 듣지 못했으므로 단순히 남겨둔 수치일 뿐입니다.

그럼 이 사실을 설명드리겠습니다.

준화님 이야기대로 최대해상도와 그냥 해상도는 확연히 다르고 그 현상도 완전히 다른 엉뚱한 세계입니다. 이 현상은 기계에서는 공진현상에서 볼 수있고, 전기에서는 라디오 동조회로의 공진에서 볼 수있고, 소리에서는 공명현상에서 볼 수있습니다.

그럼 다시 용어를 정리합시다. 최대해상도(x축 180)를 이제는 원래 말로 바꿉니다. ‘고유해상도(natural resolution)’라고하고, x축 0~179.9999 해상도를 ‘가진해상도(가진 resolution)'이라고 합시다.

180은 이 망원경이 가지는 고유해상도와 가진해상도가 서로 같은 지점입니다. 즉 공명(resonance)가 일어난 point입니다.
..................

자동차를 시동할 때, 처음에 부르르 떨리는 회전수 구역이 있습니다. 이것이 무엇이냐하면 그 자동차가 가지는 고유진동수와 엔진에서 가하는 가진진동수가 같을 때 일어나는 공진현상입니다.

또 지진이 일어나면 거대한 빌딩도 그대로 무너집니다. 그것은 그 건물이 가지는 고유진동수와 외부의 지진에서 가하는 가진진동수가 같을 때 공진이 일어나서 그렇습니다. 라디오 동조회로도 같습니다.

공진이 일어날 때는 Y축의 확대계수(magnification factor)는 분야에 따라 다르지만 무한대 또는 0으로 수렴합니다. 여기서는 전달계수(CT)가 그 역할을 하고 있습니다. 그러므로 전달계수의 개념은 제가 파악하고있습니다요.
......................

이런 원리로 광학계에서도 고유해상도가 각각 결정되어집니다. 이 고유해상도에 외부에서 가진해상도를 보내는 것입니다. 이러면 그 값이 같아지는 180은 공진역이 되어 아무런 의미가 없는 희한한 세상이 되어버립니다. 그야말로 ‘흐리멍텅하게’ 되어버립니다. 흡사 멀쩡하게 정신이 맑다가 마취약 먹고 혼수상태에 빠진 것과 같습니다. 179.999...는 그렇지 않습니다. 이 구역은 눈에 보이지는 않지만 상이 맺어집니다. 간발의 순간에 딱 180이 되면 이런 현상이 일어나는거지요.

이래서 이걸 쉽게 설명하기 위해 옥이방 창살은 고정되어 있다. 단지 명암에 따라 안보일 뿐이다는 억지 예를든겁니다. 고유해상도를 설명할 방법이 마땅찮았지요. 통상 가진해상도 영역에서는 이 고유해상도가 숨어있습니다. 즉 고유해상도는 렌즈의 물성치인 분해능에서 도출되었는데, 목표물의 최소각에서 분해된 각점들이 가진해상도에 숨어있는 것입니다. 그러다가 가진해상도가 같은 값인 180 수치가 들어오면 공진이 일어나버리는거지요.
.....................

통상 제품 설계에서는 주로 일어나는 가진진동수 영역에 고유진동수를 맞추면 안됩니다. 그러면 파손되니까요. 이 한계치가 고유진동수의 1/루트2 = 약 70%지점입니다(이 수치가 기억에 확실치는 않습니다만 맞다고 생각합니다). 이 지점이 오면 확대계수에 뭔가 변동이 옵니다. 그 아래에 오도록 설계를 해야합니다. 이선생님 그래프를 보더라도 약 80% 지점부터는 그래프가 일직선이 되지않습니다. 여기도 같은 현상이 있는겁니다. 따라서 제가 그은 붉은 직선이상은 기계분야에서는 검토에서 제외합니다. 이런 언급은 하지않았지만 이런 의미도 숨어있었습니다. 그러나 ccd 사용 영역은 이 한계를 넘어서는 구역이므로 어떻게 보면 일반적인 설계 영역과는 비정상적인 영역입니다. 이러니 차폐가 있으면 더 CT가 올라갑니다. CCD 사용영역은 일반적인 기준으로 봤을 때 비정상적인 영역을 이용하려고 하는 것입니다. 극한의 세상이지요.

이걸 컴퓨터 시뮬레이션하려면 2계미분방정식을 풀어야합니다. 제가 그래프에서 광량손실이 없는 광학계라고 이야기한 것은 2계미분방정식에서 상수항인 감쇄계수(damping factor)를 제로로 둔다는 이야기입니다. 감쇄가 없으면 180에서는 계속 공진입니다.
...........

이런 관점에서 논리를 풀어나가려니 애로사항이 많았습니다. 고유해상도를 설명하기도 힘들고, 가진해상도를 말하기도 힘들지요. 아마 모두 해상도에 대해 이해가 힘들었다고 생각합니다. 왜냐하면 곰곰이 생각안하면 그 해상도인 것같기도하고 아닌 것같기도하고, 두개 있는 것같기도하고, 180에서는 왜 흐리멍텅하게 보일까 도저히 답이 안나옵니다.

그럼 왜 제가 해상도, 해상도 한줄 아시겠지요. 전 사실 이런 관점에서 그래프도 보았고, 분해능, 해상도를 보았기 때문입니다. 고유해상도를 최대해상도라고 하다가 마지막에는 ‘최대(고유)해상도’라고 하여 고유라는 말을 넣었습니다.  


CCD가 극한으로 가면 망원경이 커도 별 소용이 없을 것같습니다. 어차피 망원경의 최대 해상도를 100% 뽑기는 힘든데, 감도 좋고 해상도가 좋은 CCD를 작은 경통에 부착해도 현재보다 뛰어난 화질을 얻을 수있는 시점이 조만간 올 것같습니다. 워낙 CCD의 진보가 빨라서요. 그 때는 4인치 경통에다 고급 CCD 얹어서, 시잉만 좋으면 될 것같습니다.

참 설명이 어려운 것같습니다.

  • 이준화 2003.05.01 21:08 (*.249.97.68)
    이제는 모든 분들의 글들을 정확히 이해 할 수 있겠습니다. 이전부터 생각하고 있었지만, 모든분들이 모두 같은 생각을 하고 계시다고 알고 있었습니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:09 (*.249.97.68)
    단지, 사용하는 용어및 표현방법의 차이로 인해서 이견이 있었던 것으로 보입니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:10 (*.249.97.68)
    특히 분해능에 대해서는 저와 박병우님은 같은 생각이셨던것 같고, 이건호님과는 조금 다르게 생각하고 있었습니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:11 (*.249.97.68)
    제가 볼때 이정도면 이견이 없다는 것이 확인된것으로 보입니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:11 (*.249.97.68)
    그동안 좋은 글연재해주신 박병우님과 좋은 덧글을 쓰셧던 이건호님에게 감사드립니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:14 (*.249.97.68)
    낙동강님의 좋은 사진들 살롱에만 보관하지 마시고, 여기에도 올려주세요. 특히 m64 올려주시기 바랍니다.^^
  • 이준화 2003.05.01 21:17 (*.249.97.68)
    맨 마지막 내용은 제가 항상 염두에 두고 있는 것이었습니다. 100% 동감입니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:18 (*.249.97.68)
    앞으로 100만원 근처에서 좋은 사진을 찍는 장비를 모두 장만할 수 있는 날이 올것이라 확신하고 있습니다.
  • 이준화 2003.05.01 21:20 (*.249.97.68)
    위에서 5번째 글에 황형태님에 대한 감사가 빠졌습니다. ^^;;

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