인공위성과 카메라의 차이점
그리고 카메라의 작동원리 인공위성의 카메라와 일반 카메라는 분명 방식이 다릅니다. 그 기반에는 빛을 사용하는 방법에 있어 차이가 있다는 것인데요. 오늘은 그에 대한 차이점과 카메라의 작동원리에 대해 알아보겠습니다. 먼저 중요한 결론은 각 파장에서 햇빛에 반응하는 성질에 대해 어떤 물질인지를 구분하느냐 못하느냐의 차이가 큽니다. 인공위성의 경우 거리와 범위 해상도 등을 고려하여 지구의 사진을 보내고 있습니다. 이것 자체만으로도 일반 카메라와 다를 수 밖에 없는 이유인데요. 인간의 눈과 카메라는 분명 닮아 있습니다. 가시광선을 받아들이는 센서가 공통점에 해당하는데요. 이는 카메라의 기본 원리와 동일합니다. 그런데 차이점은 카메라의 경우 가시광선 뿐만이 아닌 적외선과 자외선 등 다양한 파장의 빛을 인식할 수 있다는 것입니다. 인간의 눈이 가시광선에 집중을 하게 된 이유는 무엇일까요? 바로 태양에 있습니다. 태양은 우리의 유일한 광원 입니다. 태양이 방출하는 전자기 에너지는 짧은 파장과 고주파 감마선의 긴 파장, 저주파 전파에 이르기까지 광범위한 전자기 스펙트럼을 방출합니다. 그 중에서도 가시광선의 영역의 에너지가 집중되어 있기 때문에 인간의 눈은 이러한 가시광선의 파장에 의해 진화되어 왔습니다. 가시광선은 적외선, 자외선 등 다양한 파장을 갖고 있습니다. 그 외에도 적색, 녹색, 청색의 3원색으로 나눌 수 있습니다. 그런데 우리의 눈은 색깔 별로 구분을 할 수는 없습니다. 그런데 카메라는 이를 인식하고 기록을 남길 수 있습니다. 그 예로 위성 영상의 각 대역에 표시된 표면의 반사 특성을 통계적으로 분석하는 랜드 피복은 유사한 특성을 가진 픽셀을 동일한 범주로 분류를 합니다. 여기에 위성카메라는 일반카메라와 달리 더 중요한 역할을 할 수 있는데요. 위성 이미지 적색 대역에서는 반사율이 낮고 근적외선 대역이 높은 픽셀을 녹색 영역으로 분류하고, 적색, 녹색, 청색 및 근적외선 대역에서는 반사율이 매우 낮은 픽셀을 하천이나 호수 같은 물체로 분류하게 됩니다. 태양 방사선은 지구를 비추며 그것은 땅이나 표면 물질에 의해 흡수되고, 다른 형태의 에너지로 전환되거나, 우주로 반사됩니다. 그래서 지구의 관측 위성이 반사된 모습을 포착할 수 있습니다. 인공위성이 가시광선 센서를 통해 이 빛을 포착하면 가시광선으로 촬영하고, 근접 적외선 센서를 통해 이 빛을 포착하면 근접 적외선으로 촬영할 수 있습니다. 원래 표면의 모든 물체는 성분, 질감, 구조, 색, 물리적, 화학적 환경 요인에 따라 태양 복사 파장에 다르게 반응하기 때문입니다. 이는 우리에게 매우 큰 정보가 될 수 있습니다. 원격탐사는 일사량이 지상에 닿아 침투하거나 흡수한 뒤 위성에 반사된 카메라 센서를 타격할 때 기록한 값을 다룹니다. 또한 센서가 감지한 반사 특성에 따라 표면 재료의 종류와 상태를 거꾸로 추정할 수 있습니다. 천연잔디인지 인공잔디인지는 알 수 없지만 인공위성의 근적외선 센서는 곧바로 구별할 수 있을 정도 인데요. 예를 들어 사람은 보는 것으로 천연잔디와 인조잔디를 구분하기 어렵습니다. 이유는 둘 다 녹색으로 보이기 때문인데요. 그러나 천연 잔디는 근적외선 파장의 인조 잔디에 비해 반사율이 뚜렷하게 높습니다. 다시 말해, 거의 적외선 센서가 달린 위성사진을 보면 천연잔디가 빛을 많이 반사하고, 인조잔디가 빛을 많이 흡수해서 어둡게 보이는 거죠. 또 다른 예로 잎 속의 엽록소가 가시광선을 흡수하고 근적외선 빛을 반사하기 때문에 이것은 식물의 광합성과 관련이 있습니다. 인공물체는 콘크리트, 벽돌, 아스팔트 등에 따라 가시광선 파장이 다르다. 하지만 적외선 영역으로 들어갈 때 콘크리트와 벽돌의 성질이 비슷하다는 것을 알 수 있습니다. 인공위성에 가시광선 센서가 부착된 콘크리트와 벽돌 사진을 보면 구분이 가능하지만 적외선 센서가 장착된 사진을 보면 구분이 안 됩니다. 참고로 카메라의 어원은 라틴어의 카메라 옵스큐라 입니다. 카메라는 방을 의미하며 옵스큐라는 어둠을 뜻합니다. 이는 카메라가 이미지를 포착하는 방식을 반영한 단어라 할 수 있는데요. 방은 상자를 의미하며 어둠은 빛이 들어오는 구멍을 대표하여 표현한 단어입니다. 그런데 포인트는 이러한 빛을 얼마만큼 정확하게 받아들일 수 있는지에 달려 있습니다. 그렇기에 진화되고 개발된 것이 바로 렌즈입니다. 즉 한장의 사진을 만드는데 있어 빛을 모을 수 있는 렌즈와 빛을 감지하여 상을 맺게하는 감광물질과 빛을 한곳으로 집중 시킬 수 있는 공간이 바로 카메라의 기본원리 입니다. 우리가 사용하는 카메라는 초점과 빛의 양을 자동으로 조정하는 자동카메라와 사용자가 직접 조작하여 설정하는 수동카메라가 있습니다. 수동카메라는 다시 필름을 사용하는 기계식 카메라와 전자광학센서를 이용하는 디지털 카메라로 분류를 합니다. 기계식의 수동카메라는 뷰파인더를 통해 물체를 인식하는 SLR(일반반사식)과 DSLR(디지털 반사식)으로 구분이 됩니다. SLR카메라는 촬영용 렌즈에서 들어오는 빛이 미러와 프리즘에 반사되어 뷰파인드로 접수가 되며 우리는 이러한 모습을 카메라 화면을 통해서 볼 수 있습니다. 그리고 셔터를 눌러서 기록을 하게 됩니다. 그렇기에 보이는 이미지가 한 장의 사진으로 남게 됩니다. 빛은 다른 성질의 물질에 통과를 하게 되면 굴절을 하게 됩니다. 이러한 원리를 이용하여 탄생하게 된 것이 바로 렌즈 입니다. 오늘은 인공위성의 카메라와 일반 카메라의 차이점과 카메라의 작동원리에 대해 알아보았습니다.
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