3D 입체 영상 이론 2

 

 3D 입체 영상 촬영 시 리그에 설치된 두 대의 카메라를 조절하는 주시각 제어(Vergence controls) 방법에 따라 평행 방식, 복합 방식, 폭주 방식으로 구분합니다.

 

주시각 구성

◈ 평행 방식

  컨버전스 방식이 아닌 수평 상태로 카메라를 나란히 놓는 평행 방식에서는 이론적으로 습득된 영상의 0점은 존재하지 않으며 모든 피사체가 스크린 밖으로 돌출되어 보이는 영상을 획득하게 됩니다. 또한 촬영된 양쪽 끝부분에서 불일치 현상(Floating Steroscopic Window)이 발생하게 됩니다.

 

◈ 복합 방식

 왼쪽의 카메라에서 촬영되는 영상데이터는 한 대로 촬영하는 영상과 같은 데이터를 가지지만 오른쪽 영상데이터는 키스톤(Keystone) 왜곡이 발생하여 왼쪽 상하에서 영상의 불일치 부분이 발생합니다.

키스톤 왜곡이란 렌즈와 표면 간의 각도가 맞지 않거나, 영사 시 렌즈 축과 영사막 사이의 각도가 일치하지 않았을 때 나타나는 영상의 왜곡 현상을 말합니다.

 

◈ 폭주 방식

 두 대의 카메라가 수렴점을 향해 같은 각도로 함께 움직여 조절하는 폭주 방식의 경우, 촬영한 영상화면 좌우측의 상하에서 키스톤 왜곡이 발생합니다.

 

3D 입체 카메라 시스템

카메라 배열에 따른 분류

 입체 영상을 촬영할 때는 두 대의 카메라가 같은 영상 데이터를 저장해야 하므로 두 대의 카메라를 리그(Rig)라는 장비 위에 고정하여 촬영합니다. 리그는 카메라를 배치하는 형태에 따라 수직 리그(Beam split Rig)와 수평 리그(Side-by-side Rig)로 나뉩니다. 그리고 촬영 시 사용하는 리그에 따라 수평식 촬영법과 수직식 촬영법으로 구분합니다.

 

◈ 수평식 촬영법

 두 대의 카메라를 인간의 눈처럼 수평으로 배열하여 촬영하는 방식으로 입체 영상 촬영을 위해 가장 먼저 개발된 기초적인 방식입니다.

하지만 카메라 렌즈의 크기 때문에 두 카메라 간의 축간거리를 좁히는 데 한계가 있습니다.

촬영 시 근접 촬영을 위해서는 두 카메라 간의 축간 거리를 좁혀줘야만 하기 때문에 수평식 리그를 사용한 촬영으로는 피사체에 대한 근접 촬영에 제약이 생깁니다.

 

◈ 직교식(수직)촬영법

 수평식 촬영법이 지닌 축간거리의 한계를 극복하기 위해 50%의 반사윤과 투과율을 갖는 하프미러(Half Mirror)를 중심으로 두 대의 카메라를 90˚로 배열하여 촬영하는 방식입니다.

이 시스템에서 한 대의 카메라는 투과된 빛을, 다른 한 대의 카메라는 반사된 빛을 통해 이미지를 만들어 내도록 고안되었습니다.

직교식 리그를 시용하면 두 대의 카메라 간의 축간거리를 거의 0에 가깝게 붙일 수 있어서 근접촬영에 제한이 없습니다,

 

구분	수평식 촬영	직교식(수직) 촬영
장점	- 리그 세팅과 얼라이먼트 정합이 편리. - 노출 감소 및 좌우영상 색상차이가 없음. - 그립장비(스테디캠, 지미집 등) 사용 용이. - 먼 거리의 풍경 촬영 용이.	- 축간거리 유연성에 따른 근접촬영과 높은 입체   품질 가능. - 다양한 카메라와 렌즈 선택이 자유로움.
단점	- 카메라 간 축간 거리 제약으로 근접 촬영 어려움   (사용 환경의 제약). - 근거리 촬영에 있어서 입체 안정성이 불리   (시야피로 발생).	- 하프 미러에 의한 광량 손실이 발생 (약 1/2 stop). - 미러 품질에 의한 L, R 영상의 색차 발생. - 부피 및 무게로 인한 기동성 저하. - 얼라이먼트 세팅이 어렵고 많은 시간 소요. - 인력 및 장비가 추가로 필요.

 

형태에 따른 분류

◈ 일체형 시스템

 일체형 시스템은 한 대의 카메라에 두 개의 렌즈와 두 개의 이미지 센서를 사용하여 입체 촬영을 하는 방식입니다.

일체형 3D 카메라를 활용하면 두 카메라 간의 동기화 부분이 자체적으로 해결되기 때문에 리그형 시스템 촬영에 비해 조작이 간편하고 기동력도 훨씬 우수하다는 장점이 있습니다.  그러나 일체형 시스템에서는 수평 리그를 사용할 때처럼 두 렌즈의 축간거리를 좁히는 데 한계가 있어서 근접촬영이 어렵다는 단점이 있습니다.

 

 일체형 시스템과 유사한 것으로 어댑터형 시스템도 있는데, 이것은 기존의 2D 카메라 몸체에 두 개의 렌즈가 묶여 있는 형태의 입체 전용 렌즈 어댑터를 부착하여 사용하는 방식입니다.

이 방식은 기존 카메라를 적은 비용으로 입체용으로 전환시킨다는 장점은 있으나 두 개의 렌즈를 통해 들어오는 빛을 하나의 이미지 센서에서 통합처리하기 때문에 해상도가 반으로 떨어지고 입체값 조절이나 0점 조절도 어렵다는 단점이 있습니다.

 

◈ 리그형 시스템

 리그형 시스템은 리그를 이용해 두 카메라를 동조결합하여 촬영하는 방식입니다.

리그를 사용하면 기존에 2D용 촬영에 이용했던 카메라를 장착해 3D 입체 촬영에 사용할 수 있습니다.

또한 수직 리그를 사용하면 두 카메라 렌즈의 축간거리를 좁히는 데도 제한이 없어 수평 리그 혹은 일체형 3D 카메라를 이용한 촬영에서 어려웠던 근접 촬영을 쉽게 해낼 수 있습니다.

그러나 리그를 사용할 결우 장착된 두 대의 카메라 간의 동조결합력을 높이기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하며, 크고 무거운 리그 시스템의 구조상 현장 기동력이 취약하다는 점은 극복해야 할 약점이라고 할 수 있습니다.

 

이번 글에서는 3D 입체 영상 시스템 이론에 대해 알아보았습니다.

읽어주셔서 감사합니다 :-D