3D 입체영상 콘텐츠 제작기술과 활용
<패럴렉스(Parallax)의 설명도>
3D입체 기술의 역사
3D 입체영상 기술은 1838년 영국의 물리학자 찰스 휘트스톤(Charles Wheatstone, 1802~1875)에 의해 최초로 고안된 이후 1950년대에 애너글리프(Anaglyph)방식으로 다수의 입체영화가 개봉되는 등, 그 역사가 꽤 오래된 기술이다.
<그림 좌. Charles Wheatstone의 스테레오스코프 장치> <그림 우. Charles Wheatstone (1802-1875)>
1950년대 이전까지 입체영상 기술은 마술이나 트릭쇼처럼 인식되어 박람회장 등에서 흥미를 유발하는 도구로 사용되는 초기단계를 지나, 1952년부터 55년까지 4년 동안 무려 50여 편이 넘는 입체영화가 제작되는 등 첫 번째 부흥기를 갖게 되었다. 그러나 입체품질이 열악해 관객들의 어지럼증을 유발하는 문제와 낮은 영화적 완성도로 관객에게 외면당해 한 때의 유행으로 그치고 말았다. 그러나 최근 디지털 입체촬영 및 디지털 프로젝터 기술에 힘입어 입체영상 기술은 새로운 국면에 접어들게 되었다. 디지털 촬영과 발달된 컴퓨터 그래픽(CG)기술은 입체감을 구현하는 작업과정을 보다 더 용이하게 해 주었고 디지털 프로젝터와 새로운 입체영사 장비, 그리고 최근에 보급되기 시작한 디지털 입체TV 등의 제품들은 관객의 어지럼증을 감소시켜 장시간 관람을 가능하게 해 주어 입체영상의 콘텐츠의 새로운 부흥을 예고하고 있다.
3D입체영상 기술의 원리
3D입체영상 기술을 이해하기 위해서는 먼저 입체영상의 습득과 인지원리를 알아야 한다. 우리가 영상을 보면서 입체감을 체험하는 과정은 당연하게도 우리의 눈이 하나가 아닌 둘이라는 데서 시작한다. 우리의 좌,우 두 눈은 서로 약간의 간격(대략 6.5cm)을 갖고 벌어져 있으며 이로 인해 각각 다른 시각정보를 얻게 되기 때문이다. 이 두 눈 사이의 간격을 안간(眼間,Interocular Distance)이라고 부른다. 인간의 두 눈은 이러한 안간(眼間)을 통해 서로 조금씩 차이가 있는 두 개의 이미지를 받아들이게 된다. 우리가 두 눈을 깜박여 번갈아 사물을 볼 때 이미지가 약간의 차이를 갖고 움직이게 되는 것을 볼 수 있게 되는데 이를 시차(時差), 즉 패럴렉스(Parallax) 라고 부른다.
이렇게 발생된 시차(時差)를 통해 발생된 두 이미지는 시신경을 타고 뇌의 시피질(visual pathway)로 전달되어 시각담당 영역에서 최종적으로 합쳐지게 되는데 이를 융합(Fusion)이라고 부르며, 이 좌우 이미지의 융합을 통해 입체감이 느껴지게 된다.
<입체영상을 콘텐츠를 제작, 활용하는 다양한 방법들>
입체를 보는 방법들은 위의 표에서 보는 바와 같이 크게 안경식과 무안경으로 구분 할 수 있다.
안경방식
애너글리프(Anaglyph) 방식은 입체 영상 재현 방식 중에 가장 오래된 것으로 적(赤),청(靑) 안경을 쓰고 보게 된다. 이 방식은 왼쪽 시야 장면을 청색으로, 오른쪽 시야 장면을 적색으로 생성한 후 이를 겹쳐 스크린에 재생하는 방식을 쓰고 있는데, 일반 영화관 스크린, TV에서 손쉽게 재생할 수 있으며 안경도 저가라는 장점이 있어, 1950년대부터 극장 상영에 사용되었다.
그러나 크로스 토크(Cross talk, 좌우 영상이 겹쳐 보이는 현상으로 어지러움을 일으키는 주범)가 자주 발생하며 색 품질이 떨어진다는 치명적인 단점으로 초기의 애너글리프 방식 입체 영화는 관객에게 외면받게 되었으며, 현재는 제한적인 상업적 용도로 사용되는 실정이다.
<그림3. 애너글리프(Anaglyph)방식 안경과 이미지>
편광안경 방식은 passive 방식이라고도 불리는데, 입체안경이 편광 플라스틱 소재로 만들어져 안경 내에서 어떤 전자적 조작도 이루어지지 않는 수동적 방식이라는 의미에서 붙여진 용어이다. 편광안경 방식은 영화관에서는 편광면을 안정시키기 위해 실버타입이라 불리는 금속 가루로 코팅된 실버스크린을 구축해야 하며, 가정용 편광 LCD TV에는 편광필름을 부착해야 한다. 상대적으로 저비용으로 구현 가능하고 어지러움도 비교적 적지만 수직해상도가 떨어진다는 단점이 있다. (편광안경 방식이 해상도가 떨어진다는 의미에 대해서는 최근 디지털 입체TV를 생산하는 전자회사들 사이에서 자사의 무안경 방식(셔터방식과 편광방식) 입체TV의 우월성을 홍보하기 위해 치열한 논란을 벌이고 있는 실정이다.)
이 방식은 스크린이나 TV 수상기 비용이 상승하는 데 비해 안경은 플라스틱 소재의 편광 안경을 사용해 매우 저렴하기 때문에 하나의 화면을 여러 명의 시청자가 이용하는 경우에 적합하다고 할 수 있다. 이 때문에 편광방식은 TV에도 부분적으로 쓰이지만 주로 입체 영화관용 방식으로 많이 사용되고 있다. 셔터 방식(shutter, active)은 전자적인 제어 장치가 탑재된 셔터 안경을 통해 보는 방식으로, 안경 자체에 전자적으로 능동적(active)제어 기능이 들어간다는 의미에서 액티브(active) 방식으로도 불리고 있다. 셔터 방식은 영화관의 경우, 별도의 실버 스크린을 구축할 필요없이
구현 가능하며 TV의 LCD 패널도 낮은 비용으로 양산이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 셔터안경의 가격이 비싸고 사용할 때마다 세척해야 한다는 단점 때문에 극장상영 설비로 많이 보급되지 못하고 있는 실정이다. 반면에 입체TV 분야에서는 저 비용으로 패널 양산이 가능하다는 장점 때문에 많은 제조사들이 셔터 방식을 채택하고 있음
무안경(autostereoscopic) 방식
무안경 방식에는 렌티큘러 렌즈 방식과 시차-패럴렉스(Parallax)배리어 방식이 있다. 무안경 방식은 안경이 필요없다는 큰 장점에도 불구하고 높은 가격, 대형화가 힘들다는 문제 때문에 현재 상용화 사례가 많지 않다. 대화면의 영화관 스크린에서는 무안경 방식이 구현된 사례가 아직 없는 상태다. TV용 무안경 입체 디스플레이 개발은 국내외의 몇 개 회사가 적극적으로 개발에 나선 바 있으나 아직 위와 같은 단점으로 인해 개발부서를 잠정 패쇄하거나 안경방식의 제품 양산에 더 힘을 쏟고 있는 상황이다. 전문가마다 의견이 다르지만 향후 5~10년 이내에는 대화면 무안경 방식 디스플레이가 상용화될 수 없을 것으로 전망하고 있다.
< 상 : Parallax Barrier 무안경 입체방식 구조도> < 하 : Lenticular Lens 무안경 입체방식 구조도>
3D 입체영상 콘텐츠 제작기술
3D 입체영상 콘텐츠 제작기술은 크게 실사촬영 기반의 제작기법과 CGI (Computer Generated Imagery)- 컴퓨터 영상 합성기술 – 기반의 제작기법, 그리고 이 둘이 합친 형태의 실사+CGI 합성 방식의 제작기법으로 크게 3가지 방식으로 나눌 수 있다.
실사촬영 기반의 제작기법은 말 그대로 기존 실사영상 촬영 방식과 동일한 과정을 거치되 2대의 카메라가 각각 좌우의 영상을 담당하도록 하여 시차가 있는(양안시차) 이미지를 얻도록 한다. 이를 위해 2대의 카메라를 동시에 고정시키고 조절하는 리그(Rig)라는 특수한 카메라 거치대를 사용하게 된다.
언뜻 보면 시차의 원리를 적용하기 때문에 간단한 제작 방법처럼 보일 수 있지만 수준높은 품질의 실사촬영 영상물을 제작하기 위해 여러 가지 문제를 해결해야 한다. 기계적 결함에서 오는 좌우영상의 불일치, 예를 들어 색깔의 차이, 좌우영상 프레임의 비동기화 등 1대의 카메라에서 촬영할 때와는 비교하기 힘든 제작과정이 기다리고 있다. 이러한 문제를 극복하고 원하는 입체영상을 제작하기 위해 숙련된 카메라 스탭과 리그 스탭은 물론이고 스테레오그래퍼(Stereographer) 라는 리그 조작에서부터 편집과 상영까지 3D 입체 전반의 관장하는 3D영상총괄 감독이 참여한다. 이는 CGI 기반의 입체영상 기법에서도 동일하게 적용되는데 Full-CG 애니메이션의 경우 입체영상 구현이 실사보다 훨씬 수월하고 효과적이라는 장점이 있다. 3D CG의 가상 공간에서는 물리적인 제약이 존재하지 않기 때문에 실사 촬영에서 닥칠 수 있는 여러 촬영 변수들로부터 벗어날 수 있으므로, 현재는 실사촬영 기반의 3D입체 영상물보다 Full-CG 애니메이션 방식의 입체 영상물이 더 많이 제작되고 있다.
일반적인 CG 애니메이션을 제작할 때와 마찬가지로 Maya, Max와 같은 3D CG 소프트웨어를 이용하되 기본적으로 탑재되어 있거나 플러그인 형태로 제공되는 가상 CG카메라를 이용해 입체영상을 구현한다. 가상의 카메라를 사용한다는 점 말고는 과정과 원리에서 실사입체영상을 제작하는 것과 거의 동일하다.
그림4. 3D소프트웨어(Maya)를 이용한 입체에니메이션 제작장면 ‘스튜디오W바바’ 의 ‘마스크마스터’ 프로젝트
CGI 기반의 입체영상이라고 해서 쉽게 제작 될 수 있는 것은 물론 아니다. 이 역시 고품질의 영상을 얻기 위해 숙련된 제작진과 노련한 스테레오그래퍼(Stereographer)의 세심한 공정을 필요로 한다.
마지막으로 현재 3D입체영상 제작에 있어서 가장 난이도가 높은 방식이 실사와 CGI의 합성 방식이다. 이러한 실사+CGI 합성방식은 현재 여러 영상 분야에서 다양하게 사용되고 있지만, 입체영상 분야에서는 그 난이도가 급상승한다. 기존의 2D영상 제작기술에 입체값이 더해진 3D합성 방식은 실사촬영 카메라와 CG소프트웨어의 두 카메라가 동일하게 링크되어야 함은 물론 빛과 그림자의 일치 여부, 3D 입체값의 일치 여부 등 해결해 나가야 할 난제가 많다. 국내외적으로 아직까지 활발한 입체영상 콘텐츠 제작이 어려운 상황에서 전문인력들의 노하우가 아직 부족한 형편이며 많은 테스트와 연구가 필요한 시점이다.
3D 입체 기술, 콘텐츠의 파급효과
과거의 3D 입체영상 콘텐츠가 영화 장르, 테마파크 상영관 등에서 주로 사용되었다면, 최근 3D 입체 기술은 영화 뿐만 아니라 방송, 게임, 가정용 홈비디오(블루레이), TV 등 영상 콘텐츠가 사용되는 모든 분야로 적용되는 양상을 보이고 있다.
3D 입체 기술의 폭발적인 성장세에 도화선을 당긴 것은 제임스 카메론 감독의 입체 영화 ‘아바타 -AVARTA’로 볼 수 있으며, 사실상 ‘아바타’가 개봉하기 전까지만 해도 전문가들 사이에서는 과거 50, 80년대 그랬던 것처럼 3D 입체 콘텐츠가 한때의 유행에 그치고 마는 것이 아니냐는 우려도 있었으나 극장의 최신 입체상영 설비확충이 빠르게 진행되고, 방송사의 촬영 장비 인프라도 입체 기술로 진화했으며, TV, 모니터등을 생산하는 전자회사를 비롯해 콘솔, 휴대용 게임기 관련 제작사들도 입체기술 적용을 선언하면서 모든 분야에서 입체 기술과 입체콘텐츠 분야가 바야흐로 본 궤도에 진입했다는 전망이 나오고 있다.
그러나 입체기술 인프라가 빠르게 확장되고 있는 것과 달리 입체로 즐길 수 있는 콘텐츠는 매우 적은 실정이다. 입체 영화의 선봉자가 된 ‘제임스 카메론’은 “현재 나와 있는 입체 콘텐츠들은 하루 종일 이용한다고 가정했을 때 3일이면 다 소비할 수 있을 정도로 매우 부족하다.”라고 언급 할 정도로 현재 입체콘텐츠는 양적, 질적으로 많이 부족한 실정이다.
이에 따라 향후에는 입체 콘텐츠 제작이 본격적으로 진행될 것으로 예상되며 영화사, 방송사, 게임업체 등과 같은 콘텐츠 제작사들의 입체콘텐츠 확보 전쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망된다.
[ 용어풀이 사전 ]
글 / 윤유병 ㈜스튜디오W바바 감독, 스테레오그래퍼 |
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