LED 조명의 특성: 색온도, 연색성, CRI vs TLCI, 혼합조명 등

[사진,영상이론과장비/VDSLR] - VDSLR 촬영을 위한 장비목록 정리중

본 문서에서는 LED 조명의 색온도(단일 vs Bicolor), CRI vs TLCI, 혼합조명 등 사진/영상 분야에서

사용되는 조명 중에서 LED 조명을 설명하는데 필요한 얕은 지식과 고려해야 할 사항을 적어보았습니다.

 

1. 색온도 

색온도는 숫자값이 낮아질수록 더 붉은 색상이 강조되고 높아질수록 푸른 색상이 강조됩니다.

일반적으로 사진.영상 촬영에서 이를 바로 잡는 방법으로 화이트밸런스라는 것이 알려져 있고,

어떤 경우에는 의도적으로 색온도를 달리하여 드라마틱한 장면을 연출하거나 특정 시간대의

느낌이 들도록 하는 경우가 있습니다.

색온도(출처: 인터넷)

1.1 단일색온도 조명

 

1.1.1 3200K 전후의 텅스텐광에 가까운 색온도의 조명

 

3200K 전후의 조명은 일반적으로 동일회사 동일 모델의 5500K 조명에 비해 CRI가 약간 더 높습니다.

따라서 색재현이 아주 중요한 경우에 3200K 전후 조명만으로 구성해서 스튜디오에서 촬영하는 것이 좋습니다.

 

1.1.2 5500K 또는 6500K의 주광색에 가까운 색온도의 조명

 

일반적으로 사용하는 주광색의 다른 조명(형광등, LED)이나 자연광과 섞어서 사용할 수 있고

야외에서도 큰 무리없이 사용할 수 있습니다.

일반적으로 색온도가 높아지면 색온도가 낮은(3200K 전후) 조명에 비해서 CRI는 약간 떨어지는데

특히 피부색조와 관련이 있는 R9에서 두드러진 차이를 보입니다.

  

1.2. Bicolor 조명(3200K~5500K 또는 3200K~6500K로 색온도를 조절할 수 있는 조명)

 

Bicolor 조명이란 2가지 색상의 LED를 장착하여 두 조명의 설정비에 따라 중간색온도를

사용할 수 있도록 제작한 것입니다. 즉, 3200K-5500K 조명이라면 3200K 부터 5500K 사이의 색온도를

원하는 대로 사용할 수 있는 장점이 있습니다.

하지만 3200K나 5500K 한 가지 색온도를 사용하는 경우에는 LED의 절반만 사용하게 되고 중간 색온도를

사용하는 경우에도 두가지 색상의 LED가 모두 풀발광을 하지 않는 이상 단일색상의 조명보다 어두운

상태가 됩니다.

극단적으로는 3200K나 5500K에서는 단일색상 조명에 비해 밝기가 절반이 됩니다.

 

1.3. 조명이 허용하는 범위를 벗어나는 색온도의 사용

 

만일 단일색온도 조명에서 다른 색상을 사용하거나 Bicolor 조명에서 허용범위를 벗어나는

색온도를 사용하려면 앞 부분에 필터를 달아서 사용하게 됩니다.

 

 

 

2. 연색성, CRI, TLCI?

CRI와 TLCI는 태양광을 100(기준값)으로 조명의 연색성을 알려주는 기준을 제시하는 방법이며

각 조명들이 얼마나 태양광에 가깝게 색을 표현하는지를 알려주는 방법이지만 약간의 차이가 있습니다.

태양광은 우리가 인지하는 가시광선 전역에 걸쳐서 스펙트럼을 제공합니다.

인공조명 중에서 텅스텐은 태양광에 가장 닮은 방식으로 전 색역에 걸쳐서 연속적인 스펙트럼을 생성하지만

일부 조명은 그렇지 못하며 형광등이나 LED 조명은 특정 색상만으로 구성된 불연속 스펙트럼을 생성하는데

이 스펙트럼은 보정이 불가능합니다.

조명의 종류에 따른 연색성의 차이(출처: 인터넷)

 

또 LED 조명이라고 하더라도 색온도에 따라서 연색성에 차이가 있습니다.

 

 

HIGH CRI LED에서 색온도에 따른 차이(출처: Yuji LED)

2.1. CRI

 

1964년 만들어진 CRI는 점수가 높을수록 보다 정확한 색상의 재현이 가능한 것을 말하며

CRI에 의한 혼합광이 육안으로 볼 때 흰 빛이라고 하더라도 카메라에 의해 촬영된 빛은 센서의

허용오차범위를 벗어나는 경우를 감안하지 못하는 단점이 있습니다.

색조를 중요하게 여기는 촬영에서CRI(평균값), R9, R13, R15 모두 높은 조명을 선택하는 것이 좋은데

평균값은 높더라도 색온도에 따라서 R9, R13, R15가 떨어지는 경우도 많습니다.

따라서 피부색조 범위 중요시하는 영상제작자는 R9, R13, R15도 관련값을 찾아보고

상대적으로 높은 제품을 선택하는 것이 좋습니다.

물론 이런 조명은 상대적으로 더 비쌉니다.

 

또 동일 모델의 조명 중에서는 색온도가 낮은 제품이 상대적으로 R9, R13, R15 값이 더 높은 경향이 있습니다.

이와같은 특성은 색상이 중요시 되는 스튜디오 촬영에서 3200K 전후로 조명을 선택하는 이유중

하나로 보입니다.(이는 위 1.1.1 항목에서 언급한 부분)

2.2. TLCI

 

TLCI는 CRI와 비슷한 방식을 사용하지만 소프트웨어를 사용하여 비디오 카메라를 사용할 때의 색응답을 측정합니다.

TLCI의 값을 기준으로 85-100은 색상 보정이 필요 없는 조명, 70-85년 보정하기 쉬운 조명,

50-70는 복잡한 색상보정이 필요한 조명, 25-50은 보정해도 결과가 좋지 않은 조명,

25 미만은 보정이 불가능한 조명에 해당합니다.

당연히 TLCI 값도 높을수록 좋으며 90이상이면 아주 좋습니다.

 

2.3. CRI와 TLCI를 기준으로 보는 영상용 조명 선택의 기준은?

 

LED 조명에서 CRI 95 이상, TLCI 90 이상이면 더할나위없이 좋은 조명입니다.

가능하다면 위 성능을 만족시키는 조명을 구입하는 것이 좋지만 일반적으로 비쌉니다.

예산 등의 문제로 구입이 불가능하다면 CRI 90이상, TLCI 85 이상으로 타협하시기 바랍니다.

 

 

일반 LED와 High CRI, TLCI LED의 비교(출처: Yuji LED)

 

3. 혼합광원(여러 조명을 섞어서 쓰는 경우)

 

색온도가 다른 조명이나 종류가 다른 조명 심지어 동일 제조사의 다른 모델이나 구입시기가 다른 동일모델이라도

조명을 섞어서 사용하려는 경우는 여러 문제가 발생할 수 있으므로 반드시 사전에 테스트 후 사용해야 합니다.

설령 CRI와 TLCI 값이 동일한 다른 제조사의 제품이라도 세부항목은 다를 수 있으므로 혼합광원에서는 문제가 될 수 있습니다.

 

일례로 APUTURE사의 300와트 조명은 120와트 제품(120d cri > 95, tlci > 90)과 비교할 때

그린 프린지가 발생하는 문제로 이슈가 된적이 있습니다.

동일 LED를 사용한 것으로 보이는 다른 회사의 제품도 동일한 문제가 발생하는 것으로 보아

제조사의 문제라기 보다는 LED 자체의 문제로 받아들여지고 있지만 APUTURE사에서는 이 문제에 대해

광원 앞쪽에 글래스 필터를 제공하여 바로잡았습니다.

하지만 동일 LED를 사용한 것으로 보이는 다른 브랜드의 300와트 조명은 여전히 해당 문제를 안고 판매되고 있습니다.

그린 프린지 발생 스샷(출처: 유튜브 캡쳐, Erik Naso)

 

 

필터 제공후의 스샷(출처: 유튜브 캡쳐, Bart Johnson Productions)