▌RealityCapture 튜토리얼5편, 인트로(Intro)
포토그라메트리 스캐닝을 위한 사진 촬영의 최종 목적은 '노출이 높고 노이즈가 가능한 한 적은 선명하고 선명한 이미지를 촬영하는 것'입니다. 이를 위해서 "노출 삼각형"에 근거하여 카메라의 수동 설정을 사용법을 배우고 익숙해지는 것이 필요합니다. 카메라의 다이나믹레인지, 선명도, 조명과 피사계 심도 등의 세팅에 대해 심도있게 확인해봅니다.
▌▌노출 삼각형(Exposure Triangle)
RealityCapture를 통한 포토그라메트리 스캔을 위해 사진 촬영 시, 적절한 노출값이 있는 사진을 촬영하기 위해 균형을 이루어야 하는 세 가지 기본 카메라 설정이 있습니다. 바로 #조리개, #셔터스피드 그리고 #ISO입니다. 이 세 가지 설정은 "노출 삼각형"의 각 꼭지점을 형성합니다. 각 설정이 사진의 노출에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것은 리얼리티캡처를 통한 최고 품질의 스캔 데이터를 만들어내는데 꼭 필요합니다.
▲ 노출 삼각형 (Exposure Triangle)
리얼리티캡쳐가 포토그라메트리를 위해 촬영된 사진들을 해석하려면 이미지가 선명하고 피사계 심도가 깊어야 하며 흐릿함이나 디지털 노이즈가 없어야 합니다. 노출 삼각형을 토대로 본다면, 포토그라메트리를 위한 이상적인 카메라 세팅은 좁은 조리개, 빠른 셔터 스피드 그리고 낮은 ISO 값 으로 볼 수 있습니다.
이렇게 세팅을 바꾸다보면 빛 노출을 줄이게 되어 사진이 매우 어두워질 것입니다. 그래서 적절한 노출을 적용하기 위해서는 주어진 조명환경에 맞추어 조리개, 셔터 스피드 그리고 ISO설정 간의 균형을 잘 맞추는 것이 중요합니다. 포토그라메트리 용도로 촬영된 이미지에 대해 각각의 조리개, 셔터 스피드 그리고 ISO 설정이 어떻게 영향을 미치는지 하나하나 확인해 보겠습니다.
▌Aperture(조리개값) :
▲ 카메라 조리개 : 사진출처 : https://www.city-academy.com/news/what-is-aperture-in-photography/
조리개(카메라 렌즈에서 센서로 들어노는 빛의 양을 조절하는 곳)를 열거나 좁힘으로서 카메라의 센서에 들어오는 빛의 양을 조절할 수 있습니다. 조리개를 변경 하게되면 피사계 심도가 바뀝니다. 조리개를 좁게 조여 줄 수록 파사게 심도는 깊어집니다. 다만 조리개가 조여졌기 때문에 들어오는 빛의 양이 작아져 사진이 어두워 집니다.
포토그라메트리를 위한 사진을 촬영할 때에는 카메라 프레임 안에 피사체를 최대한 채워야 합니다. 사진 속 픽셀에 불필요한 배경 정보가 아닌 피사체의 디테일이 더 풍부하게 채워주여야 배경정보의 변경 혹은 흔들림 등의 문제에서 벗어나 피사체만의 정보를 프로세싱하여 데이터를 만들어냄으로써 오류발생이 적게 됩니다. 정확한 피사체 데이터를 컴퓨터에 제공하려면 깊은 피사계 심도가 중요합니다. 깊은 피사계 심도는 피사체 전체의 선명도를 보장하고 부분만 선명하고 주변이 흐려지는 것을 방지합니다. 피사계 심도가 너무 얕으면 이미지에 포함된 유용한 정보(선명한 부분)의 양이 줄어들어 사진 정렬(정합)이 실패하기 쉽습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 사진 촬영 시 조리개값은 가능한 F/13~F/22사이로 적용하는게 좋습니다. 그래야 피사계심도가 깊어져서 피사체의 부분만이 아닌 전체 부분이 모두 선명한 이미지를 촬영할 수 있습니다.
공간, 건물의 포토그라메트리 스캔의 경우에는 사진 한장에 모든 부분이 선명한 사진을 담는게 목표입니다. 사진 한장에 촬영된 모든 부분이 선명해야 합니다. 하여 조리개값을 최대한 좁히는 것이 중요합니다.
사물의 포토그라메트리 스캔의 경우에는 사물이 찍힌 부분의 전체적인 부분이 선명해야 합니다. 다만 배경이나 주변은 흐리거나 어두워도 상관이 없습니다. 그 정도의 조리개값을 세팅해 주세요.
▌Shutter Speed(셔터스피드) :
▲ 셔터 스피드에 따른 사진변화(출처 : https://themodestphotographer.com/what-is-shutter-speed-in-photography/)
셔터스피드는 카메라의 촬영버튼을 눌렀을 시 순간적으로 센서를 개방해주는 셔터의 여닫는 속도를 말합니다. 셔터 스피드가 빠르다면 순간적으로 셔터가 열고 닫히는 속도가 빨라 카메라의 작은 진동에도 피사체를 선명하게 촬영할 수 있습니다. 다만 셔터 스피드가 빠르면 센서내로 들어오는 빛의 양이 빠르게 차단되어 적어지게 됩니다. 이로서 사진은 어두워 집니다.(노출이 적어집니다.) 이와 반대로 셔터 스피드가 느리다면 센서내로 들어오는 빛의 양이 많아지고 밝아지지만 카메라를 쥔 사람의 조그만 진동에도 노출이 길어 사진은 블러된 느낌으로 초점이 흐리게 나올 수 있습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 가능한 한 셔터스피드를 빠르게 세팅하는게 좋습니다. 추천하는 셔터 스피드는 125 ms (1/8 s) 이지만, 주변 조명환경 혹은 삼각대를 설치했는지 여부에 따라 셔터스피드는 자유롭게 조절하시면 되겠습니다.
건출물과 같은 공간을 스캔할 결우에는 셔터 스피드를 빠르게 세팅하고, 사전에 이동하며 사진을 10장 정도 촬영해 보시는 것을 추천 드립니다. 촬영한 10장의 사진을 미리보기로 보았을 경우, 사진의 초점이 맞지않아 흐린 사진이 다반사이면 셔터 스피드를 더 빠르게 조정하시고 사진이 어두워지면 ISO 혹은 조리개값을 변경하여 노출을 세팅합니다.
사물을 스캔할 경우에는 삼각대를 이용하는 것을 추천 드립니다. 그리하여 진동을 최소화 할 수 있어 셔터 스피드를 적당히 세팅할 수 있으며 노출값을 밝게 할 수 있습니다.
▌ISO 세팅 :
▲ ISO(센서빛민감도)변화에 따른 사진변화(출처 : https://www.fat-creative.com/blogpost/2018/09/what-is-iso)
ISO 값(또는 게인)은 빛에 대한 카메라 센서의 감도를 제어하며 디지털 노이즈를 방지할 수 있을 만큼 낮아야 합니다. ISO 값을 너무 높게(고감도) 설정하면 센서가 디지털 노이즈도 포착합니다. 노이즈가 있는 이미지는 거칠고 품질이 낮아 피사체의 기하학적 구조와 질감의 디테일에 영향을 미칩니다. ISO 값이 낮으면 캡처된 노이즈가 줄어들지만 빛 노출도 줄어듭니다. 좋은 조명장치 또는 플래시를 사용하여 이를 보완할 수 있습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 ISO값을 1000 이하로 낮추어 세팅하는 것을 추천 드립니다. 가능한 500 아래로 내릴 경우 노이즈가 없이 선명한 사진을 찍을 수 있습니다. 다만 어쩔 수 없는 조명환경에서는 1000 이하로 세팅하거나, 부득이한 경우에는 1500이하까지도 세팅하여 사용하시기 바랍니다. 노이즈 없는 사진을 찍는게 목표입니다. 노이즈가 많이 끼면 RealityCapture와 같은 포토그라메트리 소프트웨어는 사진과 사진의 정합에서 오류가 나 정합이 실패할 수 있습니다. (아니 실패를 많이 합니다.)
▌피사체 노출 :
최고품질의 포토그라메트리 스캔 결과를 얻어내려면 촬영한 사진들이 지나치게 어두운 부분이나 지나치게 밝은 하이라이트가 없이 균일하게 노출되어야 합니다. RAW 형식을 사용하여 후보정으로 이미지의 어두운 정보를 밝힐 수 있지만 이럴경우 디지털 노이즈를 만들어낼 수도 있습니다.
포토그라메트리를 위한 사진 촬영을 하기 전 카메라의 설정이 피사체에 적절한 노출값으로 찍히는지 확인해야 합니다. 흐린 날씨에 숲속에서 촬영할 경우 분명 매우 어두운 사진이 촬영될 것입니다. 반대로, 화창한 날 현장에서 스캔하면 노출이 과도하게 높은 결과가 생성됩니다. 따라서 노출을 설정할 때 조명 조건과 피사체의 재질을 고려하여야 합니다.
▶ 현장에서 환경에 맞추어 카메라 세팅 후 테스트 샘플 촬영을 합니다. 카메라에서 루미너시티 히스토그램(Luminosity Histogram)을 확인하고 이미지가 과도하게 노출되었는지 또는 미달되었는지 판단합니다. 필요한 경우 카메라 설정을 조정하여 적당한 노출값으로 촬영합니다.
▌루미너시티 히스토그램(Luminosity Histogram) :
루미너시티 히스토그램은 이미지의 조명 값을 차트로 표시하여 노출이 너무 밝거나 너무 어두운지 나타냅니다. 어두운 대상은 "오른쪽으로 노출(exposing-to-the-right)" (이미지를 의도적으로 과도하게 노출하여 적절하게 촬영하는 것)이 필요할 수 있으며, 밝은 하이라이트를 방지하기 위해 "왼쪽으로 노출(exposing-to-the-left)" (이미지를 의도적으로 과소 노출)이 필요할 수도 있습니다.
피사체에 적절한 노출 범위를 찾기 위해 설정을 여러 번 조정해야 할 수 있습니다. 설정 조정 후 테스트 촬영 후 확인하는 과정을 반복하여 히스토그램의 양 끝 잘림이 없도록 세팅합니다. 완벽한 정답은 없습니다만 한쪽으로 치우치지 않은 히스토그램을 유지하는게 목표입니다.
▶ 루미너시티 히스토그램은 현장에서 포토그라메트리를 위한 사진촬영 돌입 전에 자신이 찍고 있는 사진이 크게 노출, 하일라이트 등의 문제에서 크게 벗어나는게 있는지 확인할 수 있는 좋은 방법입니다. 카메라 설정을 조정한 후에도 촬영한 사진의 피사체의 어느 한 부분은 그림자가 지거나 어두운 부분이 있을 수 있습니다. 이러한 부분이 크지 않다면 문제가 되지 않습니다. 후보정을 통해 살짝 사진을 보정할 수 있습니다.
📋 참고 : 카메라 뷰파인더에 표시되는 히스토그램은 RAW 파일의 JPEG 변환을 기반으로 하며 실제 RAW 파일은 훨씬 더 넓은 다이나믹 레인지를 갖습니다. 이는 히스토그램에서 클리핑되는 것이 실제 RAW 파일에서 클리핑되지 않을 수 있다는 것을 의미합니다. 여기에는 약간의 여유 공간(헤드룸이라고 함)이 있습니다. 그러나 카메라에서 이 헤드룸을 시각화할 수 있는 방법은 없습니다. 촬영자는 조명환경이 좋지 않아 후보정을 해야 한다면 RAW로 촬영하고, 헤드룸의 여유를 인식하고 히스토그램을 보는 연습도 필요할 수 있습니다.
▌RealityCapture 튜토리얼 5편 : Outro(나가며..)
5편을 통해 노출 삼각형을 기반으로 조리개 세팅, 셔터스피드 세팅 그리고 ISO 세팅에 대해 알아 보았습니다. RealityCapture 튜토리얼 6편에서는 '포토그라메트리 스캐닝 시 알아야할 주요사항(1)'에 대해 알아보겠습니다.
▌RealityCapture 튜토리얼5편, 인트로(Intro)
포토그라메트리 스캐닝을 위한 사진 촬영의 최종 목적은 '노출이 높고 노이즈가 가능한 한 적은 선명하고 선명한 이미지를 촬영하는 것'입니다. 이를 위해서 "노출 삼각형"에 근거하여 카메라의 수동 설정을 사용법을 배우고 익숙해지는 것이 필요합니다. 카메라의 다이나믹레인지, 선명도, 조명과 피사계 심도 등의 세팅에 대해 심도있게 확인해봅니다.
▌▌노출 삼각형(Exposure Triangle)
RealityCapture를 통한 포토그라메트리 스캔을 위해 사진 촬영 시, 적절한 노출값이 있는 사진을 촬영하기 위해 균형을 이루어야 하는 세 가지 기본 카메라 설정이 있습니다. 바로 #조리개, #셔터스피드 그리고 #ISO입니다. 이 세 가지 설정은 "노출 삼각형"의 각 꼭지점을 형성합니다. 각 설정이 사진의 노출에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것은 리얼리티캡처를 통한 최고 품질의 스캔 데이터를 만들어내는데 꼭 필요합니다.
▲ 노출 삼각형 (Exposure Triangle)
리얼리티캡쳐가 포토그라메트리를 위해 촬영된 사진들을 해석하려면 이미지가 선명하고 피사계 심도가 깊어야 하며 흐릿함이나 디지털 노이즈가 없어야 합니다. 노출 삼각형을 토대로 본다면, 포토그라메트리를 위한 이상적인 카메라 세팅은 좁은 조리개, 빠른 셔터 스피드 그리고 낮은 ISO 값 으로 볼 수 있습니다.
이렇게 세팅을 바꾸다보면 빛 노출을 줄이게 되어 사진이 매우 어두워질 것입니다. 그래서 적절한 노출을 적용하기 위해서는 주어진 조명환경에 맞추어 조리개, 셔터 스피드 그리고 ISO설정 간의 균형을 잘 맞추는 것이 중요합니다. 포토그라메트리 용도로 촬영된 이미지에 대해 각각의 조리개, 셔터 스피드 그리고 ISO 설정이 어떻게 영향을 미치는지 하나하나 확인해 보겠습니다.
▌Aperture(조리개값) :
▲ 카메라 조리개 : 사진출처 : https://www.city-academy.com/news/what-is-aperture-in-photography/
조리개(카메라 렌즈에서 센서로 들어노는 빛의 양을 조절하는 곳)를 열거나 좁힘으로서 카메라의 센서에 들어오는 빛의 양을 조절할 수 있습니다. 조리개를 변경 하게되면 피사계 심도가 바뀝니다. 조리개를 좁게 조여 줄 수록 파사게 심도는 깊어집니다. 다만 조리개가 조여졌기 때문에 들어오는 빛의 양이 작아져 사진이 어두워 집니다.
포토그라메트리를 위한 사진을 촬영할 때에는 카메라 프레임 안에 피사체를 최대한 채워야 합니다. 사진 속 픽셀에 불필요한 배경 정보가 아닌 피사체의 디테일이 더 풍부하게 채워주여야 배경정보의 변경 혹은 흔들림 등의 문제에서 벗어나 피사체만의 정보를 프로세싱하여 데이터를 만들어냄으로써 오류발생이 적게 됩니다. 정확한 피사체 데이터를 컴퓨터에 제공하려면 깊은 피사계 심도가 중요합니다. 깊은 피사계 심도는 피사체 전체의 선명도를 보장하고 부분만 선명하고 주변이 흐려지는 것을 방지합니다. 피사계 심도가 너무 얕으면 이미지에 포함된 유용한 정보(선명한 부분)의 양이 줄어들어 사진 정렬(정합)이 실패하기 쉽습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 사진 촬영 시 조리개값은 가능한 F/13~F/22사이로 적용하는게 좋습니다. 그래야 피사계심도가 깊어져서 피사체의 부분만이 아닌 전체 부분이 모두 선명한 이미지를 촬영할 수 있습니다.
공간, 건물의 포토그라메트리 스캔의 경우에는 사진 한장에 모든 부분이 선명한 사진을 담는게 목표입니다. 사진 한장에 촬영된 모든 부분이 선명해야 합니다. 하여 조리개값을 최대한 좁히는 것이 중요합니다.
사물의 포토그라메트리 스캔의 경우에는 사물이 찍힌 부분의 전체적인 부분이 선명해야 합니다. 다만 배경이나 주변은 흐리거나 어두워도 상관이 없습니다. 그 정도의 조리개값을 세팅해 주세요.
▌Shutter Speed(셔터스피드) :
▲ 셔터 스피드에 따른 사진변화(출처 : https://themodestphotographer.com/what-is-shutter-speed-in-photography/)
셔터스피드는 카메라의 촬영버튼을 눌렀을 시 순간적으로 센서를 개방해주는 셔터의 여닫는 속도를 말합니다. 셔터 스피드가 빠르다면 순간적으로 셔터가 열고 닫히는 속도가 빨라 카메라의 작은 진동에도 피사체를 선명하게 촬영할 수 있습니다. 다만 셔터 스피드가 빠르면 센서내로 들어오는 빛의 양이 빠르게 차단되어 적어지게 됩니다. 이로서 사진은 어두워 집니다.(노출이 적어집니다.) 이와 반대로 셔터 스피드가 느리다면 센서내로 들어오는 빛의 양이 많아지고 밝아지지만 카메라를 쥔 사람의 조그만 진동에도 노출이 길어 사진은 블러된 느낌으로 초점이 흐리게 나올 수 있습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 가능한 한 셔터스피드를 빠르게 세팅하는게 좋습니다. 추천하는 셔터 스피드는 125 ms (1/8 s) 이지만, 주변 조명환경 혹은 삼각대를 설치했는지 여부에 따라 셔터스피드는 자유롭게 조절하시면 되겠습니다.
건출물과 같은 공간을 스캔할 결우에는 셔터 스피드를 빠르게 세팅하고, 사전에 이동하며 사진을 10장 정도 촬영해 보시는 것을 추천 드립니다. 촬영한 10장의 사진을 미리보기로 보았을 경우, 사진의 초점이 맞지않아 흐린 사진이 다반사이면 셔터 스피드를 더 빠르게 조정하시고 사진이 어두워지면 ISO 혹은 조리개값을 변경하여 노출을 세팅합니다.
사물을 스캔할 경우에는 삼각대를 이용하는 것을 추천 드립니다. 그리하여 진동을 최소화 할 수 있어 셔터 스피드를 적당히 세팅할 수 있으며 노출값을 밝게 할 수 있습니다.
▌ISO 세팅 :
▲ ISO(센서빛민감도)변화에 따른 사진변화(출처 : https://www.fat-creative.com/blogpost/2018/09/what-is-iso)
ISO 값(또는 게인)은 빛에 대한 카메라 센서의 감도를 제어하며 디지털 노이즈를 방지할 수 있을 만큼 낮아야 합니다. ISO 값을 너무 높게(고감도) 설정하면 센서가 디지털 노이즈도 포착합니다. 노이즈가 있는 이미지는 거칠고 품질이 낮아 피사체의 기하학적 구조와 질감의 디테일에 영향을 미칩니다. ISO 값이 낮으면 캡처된 노이즈가 줄어들지만 빛 노출도 줄어듭니다. 좋은 조명장치 또는 플래시를 사용하여 이를 보완할 수 있습니다.
▶ 포토그라메트리 스캔을 위해서는 ISO값을 1000 이하로 낮추어 세팅하는 것을 추천 드립니다. 가능한 500 아래로 내릴 경우 노이즈가 없이 선명한 사진을 찍을 수 있습니다. 다만 어쩔 수 없는 조명환경에서는 1000 이하로 세팅하거나, 부득이한 경우에는 1500이하까지도 세팅하여 사용하시기 바랍니다. 노이즈 없는 사진을 찍는게 목표입니다. 노이즈가 많이 끼면 RealityCapture와 같은 포토그라메트리 소프트웨어는 사진과 사진의 정합에서 오류가 나 정합이 실패할 수 있습니다. (아니 실패를 많이 합니다.)
▌피사체 노출 :
최고품질의 포토그라메트리 스캔 결과를 얻어내려면 촬영한 사진들이 지나치게 어두운 부분이나 지나치게 밝은 하이라이트가 없이 균일하게 노출되어야 합니다. RAW 형식을 사용하여 후보정으로 이미지의 어두운 정보를 밝힐 수 있지만 이럴경우 디지털 노이즈를 만들어낼 수도 있습니다.
포토그라메트리를 위한 사진 촬영을 하기 전 카메라의 설정이 피사체에 적절한 노출값으로 찍히는지 확인해야 합니다. 흐린 날씨에 숲속에서 촬영할 경우 분명 매우 어두운 사진이 촬영될 것입니다. 반대로, 화창한 날 현장에서 스캔하면 노출이 과도하게 높은 결과가 생성됩니다. 따라서 노출을 설정할 때 조명 조건과 피사체의 재질을 고려하여야 합니다.
▶ 현장에서 환경에 맞추어 카메라 세팅 후 테스트 샘플 촬영을 합니다. 카메라에서 루미너시티 히스토그램(Luminosity Histogram)을 확인하고 이미지가 과도하게 노출되었는지 또는 미달되었는지 판단합니다. 필요한 경우 카메라 설정을 조정하여 적당한 노출값으로 촬영합니다.
▌루미너시티 히스토그램(Luminosity Histogram) :
루미너시티 히스토그램은 이미지의 조명 값을 차트로 표시하여 노출이 너무 밝거나 너무 어두운지 나타냅니다. 어두운 대상은 "오른쪽으로 노출(exposing-to-the-right)" (이미지를 의도적으로 과도하게 노출하여 적절하게 촬영하는 것)이 필요할 수 있으며, 밝은 하이라이트를 방지하기 위해 "왼쪽으로 노출(exposing-to-the-left)" (이미지를 의도적으로 과소 노출)이 필요할 수도 있습니다.
피사체에 적절한 노출 범위를 찾기 위해 설정을 여러 번 조정해야 할 수 있습니다. 설정 조정 후 테스트 촬영 후 확인하는 과정을 반복하여 히스토그램의 양 끝 잘림이 없도록 세팅합니다. 완벽한 정답은 없습니다만 한쪽으로 치우치지 않은 히스토그램을 유지하는게 목표입니다.
▶ 루미너시티 히스토그램은 현장에서 포토그라메트리를 위한 사진촬영 돌입 전에 자신이 찍고 있는 사진이 크게 노출, 하일라이트 등의 문제에서 크게 벗어나는게 있는지 확인할 수 있는 좋은 방법입니다. 카메라 설정을 조정한 후에도 촬영한 사진의 피사체의 어느 한 부분은 그림자가 지거나 어두운 부분이 있을 수 있습니다. 이러한 부분이 크지 않다면 문제가 되지 않습니다. 후보정을 통해 살짝 사진을 보정할 수 있습니다.
📋 참고 : 카메라 뷰파인더에 표시되는 히스토그램은 RAW 파일의 JPEG 변환을 기반으로 하며 실제 RAW 파일은 훨씬 더 넓은 다이나믹 레인지를 갖습니다. 이는 히스토그램에서 클리핑되는 것이 실제 RAW 파일에서 클리핑되지 않을 수 있다는 것을 의미합니다. 여기에는 약간의 여유 공간(헤드룸이라고 함)이 있습니다. 그러나 카메라에서 이 헤드룸을 시각화할 수 있는 방법은 없습니다. 촬영자는 조명환경이 좋지 않아 후보정을 해야 한다면 RAW로 촬영하고, 헤드룸의 여유를 인식하고 히스토그램을 보는 연습도 필요할 수 있습니다.
▌RealityCapture 튜토리얼 5편 : Outro(나가며..)
5편을 통해 노출 삼각형을 기반으로 조리개 세팅, 셔터스피드 세팅 그리고 ISO 세팅에 대해 알아 보았습니다. RealityCapture 튜토리얼 6편에서는 '포토그라메트리 스캐닝 시 알아야할 주요사항(1)'에 대해 알아보겠습니다.