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좋은글 3D영화의 원리

2011.07.22 08:25

chanyi 조회 수:771

3D영화의 원리

입체 영화라고도 하는 3D 영화는 의외로 오랜 역사를 가지고 있다. 1800년대 중반부터 사진이나 그림을 입체적으로 볼 수 있는 장치를 만들어 즐기기 시작했으며 1922년에 최초의 상업용 3D 영화로 알려진 ‘the power of love'가 상영되기에 이르렀다. 1950-60년대 매우 활발하게 제작되었던 3D 영화는 침체기를 지나 2000년대 컴퓨터 기술의 힘으로 새로운 시대를 열고 있다. 사람이 보는 세계는 모두 3차원이다. 그러나 영화관의 스크린에 펼쳐지는 영상은 깊이가 없는 면으로 이루어진 2차원이다. 그런데 3D 영화의 영상은 우리가 마치 실제의 세계를 보는 것처럼 입체로 지각된다. 그 원리는 무엇일까?

 

 

우리가 보는 세계는 입체

우선 사람이 세계를 3D로 인식하는 이유를 알아보자. 사람은 두 개의 눈으로 사물을 본다. 이 때 오른쪽 눈과 왼쪽 눈으로 보는 사물은 차이가 있다. 앞에 놓인 물체를 오른쪽 눈을 가리고 왼쪽 눈으로 보고 다음에는 왼쪽 눈을 가리고 오른쪽 눈으로 보자. 두 눈이 보는 사물이 각각 다르다는 것을 알 수 있다. 6cm 정도 되는 두 눈 사이의 거리 때문에 이러한 차이가 생기고, 차이가 있는 두 눈의 2차원 영상 신호가 뇌에서 합쳐져서 입체감, 원근감으로 완성되는 것이다.

 

그러므로 3D 영화를 즐기기 위해서는 좌우 차이가 있는 영상을 만들어야 하고, 두 눈이 이 영상을 각각 받아들여야 한다. 차이가 있는 영상 신호의 가장 원시적인 형태가 '애너그리프 (anaglyph)‘ 이미지이다. 두 대의 카메라를 이용해 좌우의 차이가 있는 영상을 각각 붉은 색 필터와 푸른 색 필터를 이용해 촬영한다. 이 영상을 겹쳐놓고 특수 안경으로 관찰하면 영상은 입체적으로 느껴진다. 특수 안경은 한 쪽에는 붉은 필터, 다른 쪽에는 푸른 필터가 끼워 있으므로 붉은 필터로는 붉은 영상을 볼 수 없고, 푸른 필터로는 푸른 영상을 볼 수 없다. 두 눈에 각각 다른 영상이 들어오고 뇌에서 합쳐져 검은 색의 3차원 영상으로 지각된다.

 

두 대의 카메라를 이용해 좌우의 차이가 있는 영상을 각각 붉은 색 필터와 푸른 색 필터를 이용해 촬영한 소스 이미지.(좌)
이 두 이미지를 겹쳐놓고 특수 안경으로 관찰하면 영상은 입체적으로 느껴진다.(우) <출처: wikipedia>

 

 

편광필터를 이용한 3D 영화

최근의 3D 영화는 편광필터를 이용한다. 빛은 전기장자기장이 진동을 하면서 전파되는 횡파의 일종인 전자기파이다. 이 때 전기장과 자기장의 진동 방향은 항상 수직을 이루며 그 크기는 같다. 전기장이 진동하는 방향을 편광 방향이라고 한다. 우리 주위의 자연광은 제멋대로의 편광이 어우러져 있는 편광 되지 않은 빛이다. 편광 필터는 편광 되지 않은 빛을 특정한 방향의 빛으로 선택적으로 통과시켜 한 방향으로 편광된 빛을 만들 수 있다. 편광 필터를 이용한 3D 영화는 서로 다른 방향의 편광필터를 통과한 두 개의 영상을 화면에 영사한다. 관객 역시 편광 필터 안경을 쓰고 영화를 관람해야 입체 영상을 즐길 수 있다. 이 때 안경 오른쪽 렌즈와 왼쪽 렌즈에 사용되는 편광 필터는 편광 방향이 서로 90도 어긋나 있다. 편광필터는 다른 방향으로 편광된 빛은 통과시키지 못하므로 관객은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈으로 차이가 있는 영상을 보게 되어 뇌는 영상을 입체적으로 지각하게 된다.

 

선격자 편광자를 통과하는 빛의 편광

 

이러한 방식은 두 대의 영사기가 필요한 반면에 영상이 한 개의 렌즈를 통해 1초에 144번 편광 방향이 번갈아 바뀌어 영사되는 Real D 방식은 한 대의 영사기로 입체 영상을 구현할 수 있다. 편광 안경이 아닌 액정 셔터 안경으로도 3D 영화를 즐길 수 있다. 액정에 일정 전압이 걸리면 불투명해지는 성질을 이용한다. 시점의 차이가 있는 영상을 컴퓨터가 교대로 보여주고 이와 동조해 좌우 안경이 꺼졌다 켜졌다 하여 두 눈이 다른 영상을 보게 하여 입체로 지각할 수 있다.

 

 

안경이 필요 없는 3D

안경이 필요 없는 3d 구현 방식에는 렌티큐라나 시차장벽과 같은 광학판을 부착하는 다시점 표시기술, 집적 영상, 체적 영상, 홀로그램 등이 있다. 렌티큐라 시트나 시차장벽 플레이트를 이용하면 영상을 왼쪽 눈의 영상은 왼쪽 눈에 오른쪽 눈의 영상은 오른쪽 눈에 각각 분할하여 표시하여 입체감을 느낄 수 있으나 화면에 수직한 좁은 각도의 영역에서 관람해야 한다. 집적 영상 방식, 체적 영상, 홀로그램은 사물을 3D로 인식하는데 보다 적합한 방식이지만 높은 기술력을 요구해 아직은 연구 개발 단계에 있다.

 

관련링크 : 통합검색 결과 보기

 

 

  1. 애너그리프(anaglyph)

    왼쪽 눈에 해당하는 영상은 빨강, 오른쪽 눈에 해당하는 영상은 청록이나 파랑으로 중첩시켜 인쇄하는 입체 이미지의 한 표현 방식,

 

 

 

이화정 / 금옥여자고등학교 교사, 서울과학교사모임
서울과학교사 모임은 딱딱한 과학수업을 재미있게 풀기 위해 모인 수도권 지역 과학선생님들의 모임이다. 재미있는 과학 교육을 위해 [묻고 답하는 과학 톡톡 카페1,2], [숨은 과학] 등을 출간하였다.





원문출처 : http://www.soonpeng.co.kr/index.php?document_srl=1045198
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