CG 피사계심도를 실사 렌즈와 맞추기: F값·초점거리·거리 계산

실사에서 50mm 렌즈를 F2.8로 열고 2m에 초점을 맞췄습니다. 같은 값을 CG 카메라에 넣었는데도 배경의 흐림 크기가 다르면 무엇을 더 맞춰야 할까요? 피사계심도는 F값 하나로 정해지지 않습니다. 센서 크기, 초점거리, 초점 거리의 단위, 출력 해상도까지 같은 기준으로 봐야 합니다.

아래 계산기는 선명하다고 볼 거리 범위와 특정 거리 물체의 블러 지름을 함께 보여줍니다. 계산 결과는 이상적인 얇은 렌즈 기준이므로, 실사 렌즈와 렌더러의 차이를 확인하는 출발점으로 쓰세요.

결과에서 과초점거리와 근점·원점은 입력한 허용 착란원보다 흐림 원이 작다고 보는 범위입니다. 계산으로 나온 거리가 선명과 흐림을 가르는 물리적 벽은 아닙니다. CoC를 줄이면 기준이 엄격해져 선명 구간도 좁아집니다.

피사계심도는 F값과 초점거리, 거리로 계산합니다

착란원(Circle of Confusion, CoC)은 초점이 맞지 않는 점이 이미지면에 맺는 흐림 원의 지름입니다. 센서 대각선의 1/1500은 널리 쓰이는 계산 예시 중 하나이며, 36 × 24mm 센서에서는 대각선 약 43.27mm, 기본 CoC 약 0.028844mm입니다. 출력 크기와 확대율, 원하는 선명도에 따라 이 기준은 바꿀 수 있습니다.

이 계산은 이상적인 얇은 렌즈 모델입니다. K는 초점거리 f의 제곱을 F값 N과 허용 CoC c로 나눈 값이며, 과초점거리 H는 K에 f를 더합니다. 초점거리 f, F값 N, CoC c, 초점 거리 s₀, 물체 거리 s는 모두 mm로 계산하고, 입력한 거리 m는 내부에서 1000을 곱해 변환합니다.

K = f² ÷ (N × c)
과초점거리 H = K + f
근점 = K × s₀ ÷ [K + (s₀ − f)]
원점 = K × s₀ ÷ (H − s₀)  (s₀ ≥ H이면 무한대)
피사계심도 = 원점 − 근점

CoC는 선명하다고 인정할 기준이고, 실제 블러 지름은 렌즈와 거리가 만듭니다. 초점에서 벗어난 물체가 이미지면에 만드는 이상적 블러 원은 다음과 같습니다.

블러 지름 b(mm) = f² × |s − s₀| ÷ [N × s × (s₀ − f)]
가로 픽셀 = b × 출력 가로(px) ÷ 센서 가로(mm)
세로 픽셀 = b × 출력 세로(px) ÷ 센서 세로(mm)

같은 물체가 초점 거리와 같으면 블러 지름은 0입니다. 초점 거리와 물체 거리가 다르면 F값과 초점거리, 두 거리의 차이에 따라 흐림이 커집니다. 센서 크기는 CoC 기본값과 mm를 픽셀로 환산하는 기준에 영향을 줍니다.

계산기 예시는 36 × 24mm 센서, 50mm 렌즈, F2.8, 초점 거리 2m, 1920 × 1080 출력입니다. 초점은 센서 대각선 ÷ 1500인 0.02884mm를 기준으로 잡았습니다.

계산 항목	결과
과초점거리	약 31.00m
근점	약 1.881m
원점	약 2.134m
허용 선명 구간 폭	약 0.253m
1m 발광점의 이미지면 블러	약 0.4579mm · 가로 기준 24.42px

24.42px는 1920px 출력의 가로 방향과 36mm 센서 폭을 기준으로 환산한 값입니다. 세로 기준으로 바꾸거나 해상도를 올리면 같은 이미지면 블러라도 픽셀 수가 달라집니다.

Blender 5.0에서 발광점 블러를 실측했습니다

Blender 5.0.0에서 CPU Cycles로 작은 발광 구체를 렌더했습니다. 렌즈는 50mm, 센서 폭은 36mm, F-Stop은 2.8, Focal Distance는 2m로 설정했습니다. 구체는 카메라에서 1m 떨어진 곳에 두고, 출력은 1920 × 1080, Sensor Fit은 Horizontal로 맞췄습니다.

계산기는 이미지면 블러를 0.4579mm, 가로 픽셀 기준 24.42px로 예측했습니다. 실제 렌더의 알파 최대값을 기준으로 50% 밝기 경계의 지름을 측정했을 때 24px로 관측됐습니다. 이 조건에서는 계산값과 렌더의 보케 크기가 거의 같았습니다.

이 실측은 한 설정의 점광원에 가까운 작은 구체를 측정한 사례입니다. 블러 경계는 샘플링과 렌더 설정, 측정 임곗값에 따라 달라집니다. 24px를 다른 렌더러나 장면에도 그대로 적용되는 보증값으로 보지 마세요.

Blender와 Maya의 카메라 입력을 대응시킵니다

실사 렌즈 값	Blender 5.0	Maya 카메라
초점거리	Camera Data Properties의 Lens, mm	Focal Length, mm
F값	Depth of Field의 F-Stop	Depth of Field 활성화 후 F Stop
초점 거리	Focal Distance, 씬 길이 단위	Focus Distance, 현재 선형 작업 단위
초점 범위 보정	—	Focus Region Scale (기본값 1)
센서·filmback	Sensor Width 또는 Height, mm	Film Aperture, inch
출력 화면비 맞춤	Sensor Fit	Film Fit

Blender에서는 F-Stop 숫자를 그대로 입력합니다. 초점거리도 실제 렌즈 값인 mm를 넣고, Focal Distance에는 카메라에서 초점 지점까지의 거리를 씬 길이 단위로 넣으세요. Focus Object가 지정돼 있으면 그 오브젝트가 초점 지점을 정하므로, 거리 값을 조정하기 전에 연결 상태를 확인하세요.

예를 들어 Blender 씬에서 1 Blender Unit을 1m로 쓰면 2m 초점 거리는 2입니다. 1 Blender Unit이 1cm가 되도록 씬을 만든 경우에는 2m가 200이므로, 씬의 길이 단위와 오브젝트 스케일을 먼저 확인하세요.

Maya에서 초점거리 50mm는 Focal Length에 50으로 입력합니다. Autodesk 문서에서 Focus Distance는 선형 값이고, 기본 작업 단위는 cm입니다. 따라서 기본 cm 씬에서 2m에 초점을 맞추려면 Focus Distance는 200입니다. F Stop은 비율값이라 단위 변환을 하지 않습니다.

Focus Region Scale은 Focus Distance를 조정하는 계수이며 기본값은 1입니다. 이 값은 선명하게 보이는 거리 범위도 늘리거나 줄이므로, 렌즈 기준 비교에서는 우선 1로 두세요. 여기서 말한 Maya 카메라 DOF는 뷰포트와 Maya Hardware 2.0 기준이며, Arnold 렌더에서는 Arnold 카메라 속성을 별도로 확인해야 합니다.

Maya filmback의 Horizontal·Vertical Film Aperture는 inch 단위입니다. 센서 폭을 filmback까지 옮길 때 단위를 다시 변환하세요. 여기서는 필름백 화각보다 피사계심도와 블러 크기에 집중합니다.

두 프로그램 모두 출력 해상도와 카메라 fit을 맞춰야 픽셀 블러 비교가 의미 있습니다. Autodesk 카메라 문서는 Maya Film Fit의 Horizontal과 Vertical 설정을 따로 정의하며, Blender 매뉴얼도 센서가 출력 비율에 맞춰지는 Sensor Fit을 설명합니다.

계산값이 실제 렌즈와 다를 수 있는 경우

이 계산은 이상적 얇은 렌즈 모델입니다. 실제 렌즈는 초점 위치와 렌즈 구조에 따라 입사동공, 유효 F값, 초점거리 변화가 생길 수 있습니다. 특히 근접 촬영이나 매크로에서는 단순식과 실측 차이가 커질 수 있습니다.

같은 블러 지름이어도 조리개 날 수와 렌즈 수차에 따라 보케의 가장자리와 밝기 분포는 달라집니다. 렌더러마다 DOF 샘플링 방식도 다릅니다. 숫자를 시작점으로 맞춘 뒤에는 초점 앞의 물체, 초점 지점, 뒤쪽 발광점의 흐림을 플레이트와 비교하세요.

실사와 CG의 피사계심도를 맞추려면 F값만 복사하지 말고 센서 크기와 거리 단위까지 맞춘 뒤 결과를 확인하세요.

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