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원리 이야기! ‘3D 영화의 원리’

  • 2015.07.13.
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3D 영화의 원리

 

가끔 영화를 보러 갈 때면 한 가지 고민이 생기곤 합니다. 지금 내가 봐야 할 영화를 그냥 볼지, 큰 화면(아이맥스)으로 볼지 아니면 3D로 봐야 할지 말입니다. 거대한 스케일의 블록버스터 영화들은 3D, 아이맥스로 보고는 하는데요.

일전에 개봉한 <어벤저스 2>를 당시에 3D로 관람을 했던 것이 떠오릅니다. 당장이라도 화면을 박차고 뛰어나올 것 같은 히어로들의 모습에 영화 관람이 더욱 즐거웠는데요. 이런 3D영화는 어떻게 만들어진 것일까요?

오늘은 이 3D영화의 원리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

3D 영화의 원리

 

◆ 생각보다 오래된 3D영화의 역사

입체 영화라고도 하는 3D 영화는 의외로 오랜 역사를 가지고 있습니다. 19세기 중반부터 사진이나 그림을 입체적으로 볼 수 있는 장치를 만들어 즐기기 시작했으며 1922년에 최초의 상업용 3D 영화로 알려진 ‘the power of love’가 상영되기에 이르렀습니다.

이런 3D영화의 원리를 알아보기 위해서는 우선 사람이 세계를 ‘입체(3D)’로 인식하는 이유를 알아볼 필요가 있습니다.

사람은 두 개의 눈으로 사물을 바라봅니다. 이 때 오른쪽 눈과 왼쪽 눈으로 보는 사물은 차이가 있는데 앞에 놓인 물체를 오른쪽 눈을 가리고 왼쪽 눈으로 보고 다음에는 왼쪽 눈을 가리고 오른쪽 눈으로 보면 사물의 위치가 각각 다르다는 것을 알 수 있습니다.

이렇게 위치가 달라 보이는 이유는 바로 두 눈 사이의 간격(거리) 때문에 생기는 것입니다.

 

우리가 세계를 입체로 인식하는 것도 이 6.5cm 정도의 간격 차이가 있는 눈으로 들어온 2차원 영상 신호가 뇌에서 합쳐져서 입체감, 원근감으로 완성되는 것이기 때문입니다.

그러므로 우리가 입체감을 느끼는 3D 영화를 즐기기 위해서는 좌우 차이가 있는 영상을 만들어야 하고, 두 눈이 이 영상을 각각 받아들여야 합니다. 차이가 있는 영상 신호의 가장 원시적인 형태가 ‘애너그리프(anaglyph)‘ 이미지입니다.

두 대의 카메라를 이용해 좌우의 차이가 있는 영상을 각각 붉은색 필터와 푸른색 필터를 이용해 촬영하고 이 영상을 겹쳐놓고 특수 안경으로 관찰하면 영상은 입체적으로 느껴집니다.

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 없습니다. 두 눈에 각각 다른 영상이 들어오고 뇌에서 합쳐져 검은색의 3차원 영상으로 지각되는 것입니다.

 

◆ 편광필터를 이용한 3D 영화

오늘날 일반적이 3D 영화는 편광필터 방식을 이용합니다. 일반적으로 빛(태양광)은 모든 방향으로 진동하는 빛인데요, 한쪽 방향으로 진동하는 빛만 걸러내는 것이 바로 편광필터 입니다. 따라서 빛을 수직방향과 수평방향의 빛으로 나눠서 각각의 눈에서 보여주고, 이 두 영상을 뇌를 통해 합쳐지면서 모든 뱡향의 빛이 보이게 되면서 완성된 영상을 형성하는 것입니다.

이 편광필터를 이용한 3D 영화는 서로 다른 방향의 편광필터를 통과한 두 개의 영상을 화면에 영사합니다. 관객 역시 편광 필터 안경을 쓰고 영화를 관람해야 입체 영상을 즐길 수 있습니다. 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 있게 되었습니다.

편광 안경이 아닌 액정 셔터 안경으로도 3D 영화를 즐길 수 있습니다. 액정에 일정 전압이 걸리면 불투명해지는 성질을 이용해 시점의 차이가 있는 영상을 컴퓨터가 교대로 보여주고 이와 동조해 좌우 안경이 꺼졌다 켜졌다 하여 두 눈이 다른 영상을 보이는 방식을 이용하는 것입니다.

 

3D 영화의 원리

 

◆ 안경이 필요 없는 3D

안경이 필요 없는 3D 구현 방식에는 렌티큐라나, 시차장벽과 같은 광학판을 부착하는 다시점 표시기술, 집적 영상, 체적 영상, 홀로그램 등과 같은 3D영상을 만드는 방식에도 다양한 개발이 이뤄지고 있습니다.

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 한다는 단점이 있습니다.

집적 영상 방식, 체적 영상, 홀로그램은 사물을 3D로 인식하는데 보다 적합한 방식이지만 높은 기술력을 요구하고 비용이 높아 대중들에게 알려진 것에 비해 직접 경험해 보기가 쉽지 않습니다. 홀로그램의 경우 기술 전시회나 유명 가수들의 콘서트 등과 같은 정도에서 볼 수 있을 정도입니다.

그런데 이런 무안경 3D영상을 가장 쉽게 접할 수 있는 것이 바로 ‘게임’ 정확하게 말하면 ‘게임기’에서 볼 수 있습니다. 일본의 유명한 기업인 닌텐도의 닌텐도 3DS가 바로 이런 무안경방식의 3D기술을 접목한 게임기로 입체감을 주었지만 눈의 피로가 심하고 측면에서는 화면이 잘 보이지 않는다는 단점이 있습니다.

이제는 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 3D영화 지금의 단계보다 더 입체감을 주는 연구는 계속되고 있습니다. 언젠가는 3D영화를 보기 위한 안경 없이 편하게 3D영화를 보게 될 날도 멀지 않은 것 같습니다.

 

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