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http://www.debevec.org/Research/LS3

합성 과정을 소개하는 시그래프 2002 비디오 자료 (DivX, 66MB)

지난 시그래프 2001, 2002에서 라이트 스테이지(light stage)라는 라이팅 재생 합성 장치가 소개돼 주목을 받아왔다. 라이트 스테이지는 배경에서의 빛을 합성된 사물에 정확히 반영하기 위한 도구로서, 구(球)형 장치의 내부로 빛을 발하는 156 개의 라이트 소스가 컴퓨터의 제어에 의해 장치 내 중앙에 있는 인물을 조명하도록 설계되었다.

그림 0-1  라이트 스테이지 3

시그래프 컨퍼런스에서 University of Southern California Institute for Creative Technologies 팀(이하 USCICT 팀)은 인물의 실제 행동이 가상으로 조성된 환경과 일치하는 조명을 유지한 채 합성되는 과정을 시현했다. 이 작업에 사용된 라이트 스테이지는 지름이 2 미터이고 내부로 향하는 RGB 라이트가 인물을 집중 조명하는 구조로 되어 있다.

그림 0-2  라이팅 컨트롤 프로그램

그림 0-3  가시광선 및 적외선 라이트

각각의 라이트는 그림 0-3과 같은 모습을 하고 있으며, 실제 세계에서 추출한 환경이나 가상으로 만들어진 환경에서의 라이팅 부분을 복제하기 위해 임의의 또는 개별적인 컬러와 강도로 조정될 수 있도록 만들어졌다. RGB LED로 이루어진 156 개의 라이트와는 별도로, 그림 0-3의 가운데에 위치한 것과 같은 적외선 라이트 여섯 개를 배치해 놓았다. 적외선 라이트는 검은 테이프로 둘러쌓여 있는데 그 이유는 다른 라이트 소스에 영향을 주지 않고 적외선만 감지하도록 하기 위해서이다.

* LED(Light Emitting Diode) : 발광 다이오드. 화합물 반도체로 만든 다이오드에는 전류를 흘리면 캐리어(전자와 정공(hole))의 과잉에너지에 의해 효율적으로 발광하는 것이 있는데, 이것을 이용한 발광소자를 발광 다이오드라 한다. 발광다이오드는 전기에너지를 광에너지로 직접 변환하므로 효율이 좋고 전력소비가 적으며, 신뢰성이 높고 고속응답을 하는 등의 특징이 있다.

그림 0-4  카메라 시스템

USCICT 팀은 또한 라이팅 장치와는 별도로 그림 0-1의 좌측에 보이는 두 개의 디지털 카메라로 이루어진 적외선 매팅(matting) 시스템을 가동했다. 이 시스템은 가시 스펙트럼 조명이 인물에게 영향을 미치지 않게 하면서, 인물을 배경이 되는 환경에 합성한다. 그리고 환경에 의해 조명되는 인물의 적절한 컬러를 연출해내기 위해서 실시간으로 컬러 반응을 기록한다.

* Matte :  원본 이미지 위에 새로운 이미지를 그려넣기 위해 원본의 일부분을 가리거나 희미하게 하는 마스크(mask) 기법을 말한다.

그림 0-5  매팅 과정

USCICT 팀은 기계를 작동시켜 원하는 환경에서의 조명, 시뮬레이션, 그리고 인물의 연속된 컬러 이미지를 얻어내었다. 그리고 배경 위에 놓여질 인물의 실제 행동을 합성하기 위해 매팅 시스템을 가동했다.

그림 0-6  회전 시퀀스 결과

그림 0-7  이동 시퀀스 결과

최종 합성이 성공적으로 이루어졌을 때, 합성된 환경에 부합하는 적절한 컬러, 하이라이트, 그림자 등을 보여주면서 배경과 조화를 이룬 인물의 모습이 실제로 나타났다.

USCICT 팀은 실제 또는 가상 환경에서 추출한 라이트의 재생과 함께 인물을 조명함으로써, 인물의 행동과 배경 환경을 실사적으로 합성할 수 있는 방법을 제시했다. 비록 아직 완벽하지는 못하지만 이 기술의 잠재력을 보여주기에는 충분했으며, 앞으로 이들은 라이트 스테이지가 유용한 합성 도구로서 보다 발전해나갈 수 있도록 꾸준히 연구하고 개발할 것이라 한다.