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Stories about photography and cameras/One more step

고해상력+ 광각 이미지 만들기의 사소한 팁(이미지 스티칭) 그리고 파노라마 사진에 대하여 - 이미지 센서 판형의 한계를 극복해 보자. / Image Stitching & Microsoft ICE(Image Composite Editor)

Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

 

이미지 센서의 판형이라는 물리적 크기의 차이로 인한 결과물 또한 시각적으로 유의미한 차이를 보인다. '중/대형 포맷만의 공간감'이나 '판형이 깡패'라는 속설?이나 일반적인 표현 등을 굳이 들먹이지 않더라도 이미지 센서의 물리적 크기(판형) 차이는 동일한 초점 거리의 렌즈를 장착하였을 때(물론 판형에 따라 이미지 서클의 크기 차이 등이 있지만, 모든 판형의 촬상소자 전체에 알맞은 이미지 서클이라는 전제 하에) 시야 범위 (FOV) 또는 화각(AOV -angle of view)은 판형의 물리적 크기에 비례해서 차이를 보인다. (판형의 차이에 따른 피사계 심도의 문제나 흔히 공간감으로 일컫는 구도/프레임 내의 피사체나 배치에 따른 구성감에 대해서는 이전 수다에서 지루하게 다루었으므로 이에 대해서는 더 이상 언급할 여력도 없고 추가할 마땅한 이야기도 없다)

 

이번에는 판형의 물리적 크기 차이에서 필연적으로 체감하게 되는 (작은 이미지 센서의 카메라 사용 시 시야 범위가 축소되는 문제) 결과물의 표현 한계를 극복할 수 있는 방법에 대해서 다루고 싶다. (무슨 거창한 비법은 아니고, 무수한 여러 방법 중에 아마추어 사진 애호가도 별 다른 소모 값 없이 그리고 수행 난도가 높지 않게 즐길 수 있을 만한 팁 수준에 불과하다) 이는 디지털 이미지 프로세싱이기 때문에 가능한 부분이고 한편으로는 편리한 후반 작업 소프트웨어 등장에 따른 부수적인 혜택이라고 해야 할 듯싶다. 또한 디지털 이미지의 변형과 합성 방식이며 흔히 '포샵질'로 불리는 디지털 후보정 작업이 개입된 이미지는 진정한 사진이 아니라고 믿는 굳건한? 신념을 가진 분에게는 그리 적합하지 않은 방식일 테다. 신념에 대해 당부를 따지고 싶은 마음은 없지만, 디지털 자체가 아날로그 정보/신호를 디지털적 기호/숫자로 치환하여 전자 신호로 바꾸는 (A/D) 변형을 근간으로 하며, 이로써 생성된 디지털 신호 즉, 데이터를 재 변형하는 것에 너무 인색하게 굴 이유는 없지 싶다. 

 

"존재하는 모든 것은 변할 수 밖에 없고, 기술은 이 시기를 좀 더 앞당기거나 변화를 부추기는 보조적인 것에 불과하지 않을까."

 

팁만을 다루는 것보다는 관련되어 흥미를 유발할 만한 몇 가지 사진과 디지털 기술에 대해서도 함께 정리하고 가자. 이해하는데 솔솔찮게 도움이 되는 측면이 있다. 

 

 

파노라마 사진 (Panoramic photography)

 

일반 용어로 파노라마 사진은 자주 사용되지만 규격이나 특징을 정의할 만한 공인된 기준은 없다. 일반적으로 가로로 길고 넓은 시야 범위로 촬영된 풍경 조망 사진 등을 일컬으며, 종횡비와 가로로 넓은 시야 범위 정도가 파노라마 사진으로 정의하는 약한 범주/특징이 아닐까 싶다. 개인적인 생각을 정리하면  초광각으로 촬영된 이미지 등도 많지만 이런 이미지를 모두 파노라마라고 부르지 않는 사실 등에 견주어 볼 때, 일반적인 사람의 양안 시야각(약 130도 내외)을 초과하는 넓은 시야 범위와 종횡비에서 가로의 비가 세로 보다 아주 긴(두루마리를 펼쳐 놓은 듯하게 가로로 긴) 형태의 사진이라고 정의하는 것이 타당해 보인다.

 

초기 필름 사진 부터 카메라를 회전시키거나 특수한 구조의 렌즈/필름 로딩을 이용한 촬영 방법 등으로 다양한 방법의 파노라마 사진법이 있었지만, 방식에 대해 자세히 알지 못하고 단순히 종류나 촬영 방식을 언급하는 것은 큰 의미가 없지 싶다. 19세기 무렵에는 파노라마 방식의 벽화나 실내 장식 등이 유행했고 이런 유행의 연장선에서 파노라마 카메라와 사진도 인기를 끌었다고 한다. 필름 카메라의 대중화에 발맞춰 파노라마에 특화된 카메라도 만들어졌지만, 한편으론 초광각(울트라 와이드) 렌즈와 대체제 성격이 있고, 따라서 초광각 렌즈들이 속속 등장하면서 파노라마 사진은 가로로 회전하면서 시야에 보이는 전경을 촬영하는 풍경 사진 용도로 개념이 좁아지게 된 것이 아닐까 생각한다.

 

180˚ 수준의 AOV를 갖는 (35mm 필름 규격 기준에서 약 7mm에 근접하는 초*2 광각) 어안렌즈의 촬영 이미지를 가로 비율이 긴 이미지로 만든다면 이를 파노라마 사진이라고 할 수 있을까? 이에 대한 공식적인 기준이나 해답 또한 없겠지만, 수다쟁이의 짧은 생각으로 '사람 시야 범위의 조망 사진'이라는 점에 주목해서, 어안(fish-eye)의 왜곡되고 과장된 표현을 감안하면 이는 파노라마 사진이라고 부르기엔 적당하지 않지 싶다.

 

<출처> Wikimedia

 

 

 

디지털 파노라마 사진

 

필름 카메라에서는 파노라마 촬영용 카메라의 경우 특별한 광학적 구조나 파노라마 촬영 만을 위한 편의적인 장치 등이 없이도 최근의 디지털 카메라에서는 파노라마 사진 촬영 메뉴를 기본 탑재한 경우가 꽤 있는데, 이는 디지털 이미지의 특성과 파노라마 촬영을 위한 소프트웨어로 가능했지 싶다. 즉, 한 방향으로 일정하게 회전하며 연속적으로 이미지를 촬영하고 이를 자연스럽게 연결하는 방식/이미지 스티칭(Image stitching)이 대표적이다. 

 

  

  •  이미지 스티칭 (Image/photo stitching) 

이미지 스티칭은 우리말로 하면 사진 짜집기? 정도를 의미하는 것일 테고, 연속된 여러 장의 사진을 중첩된 부분 중심으로 결합하여 파노라마 사진이나 고해상도 이미지를 만드는 방법을 말한다. 이미지 스티칭은 꽤 많은 분야에서 활용되는데 구글 어스 등에서 보는 위성사진 이미지나 디지털 방식의 이미지 안정화 장치(흔히 디지털 손떨방이라 불리는...) 등에도 활용되는 방식이다. 기술적인 내부 알고리즘은 어리석은 수다쟁이에게는 매우 복잡해서 정리하거나 설명하기에는 역부족이다. 

 

<출처> Wikimedia

 

 

이번 수다에서는 이미지 스티칭을 활용하여 카메라의 최고 고해상력을 넘어서는 고해상도의 이미지와 이미지 센서의 판형의 물리적 크기 한계를 넘어서는 즉, 중/대형 포맷으로 촬영된 듯한 사진 효과를 얻어 보자.

 

 

 

위 급조된 샘플 이미지는 17장의 사진을 이미지 스티칭하여 한장의 이미지(해상도 21532 x 9706) 로 만들었다. (블로그 업로드를 위하여 용량 줄임) 급조하느라 촬영 상의 구획 나누기에 실패한 감이 있고, 따라서 확대해서 보면 이미지가 겹친 부분에 소소한 오류가 있지만, 어설픈 수다쟁이가 하는 일에 허술함은 늘 있는 자연스러운 일이다. 소니 a7r2 85mm / f1.8로 촬영된 이미지 17장(한 장당 해상도 7952 x 5304)이며 합성된 이미지의 시야 범위와 피사계 심도의 묘사에서 자유도가 넓어지는 장점이 있다. 샘플 이미지는 중형(대략 6x9 정도?) 포맷에 85mm f/1.8의 렌즈를 장착의  시야 범위를 초과(가로는 초과하지 싶다)하고 피사계 심도라고 할 수 있겠다. (특히 중대형 포맷의 85mm에서 f/1.8 최대 개방 조리개 값은 상용 제품에서는 보기 어렵지 싶다) 

 

위의 이미지는 중대형 포맷 카메라에서만 가능하다고 말해지는 얕은 심도와 넓은 시야 범위를 35mm 풀프레임 또는 그 보다 작은 APS-C 규격 카메라에서도 이미지 스티칭 기능을 이용해서 표현 가능함을 말하고 싶었다. 사실, 소모값도 거의 없고 현재 가지고 있는 카메라와 렌즈를 그대로 활용하여 보다 색다른 묘사 방식이라 꽤 쓸만했다. 얕은 심도 촬영을 즐기는 편이라면 얕은 심도에 광활한 광각 촬영으로 탁 트임 시야 범위를 확보할 수 있어서 독특한 분위기의 이미지를 얻을 수 있겠다. (일명 중/대형 판형에서만 가능했던 넓은 시야 범위 + 얕은 심도 효과를 맛보기에 적절하다) 그 외 조리개를 조여서 깊은 심도의 촬영 또는 피사체 거리 별로 초점을 달리하여 이미지 전체의 포커스를 정확하게 하는 스테틱 포커스 기능으로도 활용 가능하다. 원활한 이미지 스티칭을 위하여 연속되는 이미지의 중첩 부분을 일정 부분 이상 확보하고, 되도록이면 움직임이 없는 고정된 피사체에 효과적이고 삼각대 등을 사용하는 것이 좋겠다. 그리고 WB과 노출, 포커싱, ISO 설정 등 메뉴얼 설정으로 고정 값으로 촬영하는 것이 연속된 이미지의 일관성을 유지하고 이미지를 병합(stitching)하는데 유리하지 싶다.

 

아래 이미지는 위 이미지와 시각적 비교를 위한 대조군으로 35mm 풀프레임 규격 카메라에 85mm f/1.8 렌즈 장착의 일반적인 이미지의 시야범위와 비교해 보자. 물론 피사체와의 촬영 거리를 더 증가시키 보다 넓은 시야 범위를 확보할 수 있지만, 피사계 심도는 깊어질 것이다.

 

 

 

  •  마이크로소프트 아이스 (Microsoft ICE - Image Composite Editor)

이미지 스티치에는 포토샵을 활용할 수도 있지만, 좀 더 간편하고 무료로 사용할 수 있는 소프트웨어를 소개하려고 이번에는 마소(마이크로 소프트)의 ICE(Image Composite Editor)를 활용해 보았다. 마소 공식 홈페이지에서 무료로 다운로드 가능하다. 사용법이 워낙 직관적이고, 간편하며, 생각보다 강력한 기능이므로 추천한다. 그리 장황하게 설명할 거리는 별로 없다. 간단한 사용법에 대한 참고 이미지를 덧붙여 보자. (Raw 포맷은 지원하지 않는다. 마소에서는 JPEG)

 

프로그램 다운로드는 마소 공식 홈페이지에서 받을 수 있다. 아래 링크 첨부

 

https://www.microsoft.com/en-us/research/product/computational-photography-applications/image-composite-editor/?from=http%3A%2F%2Fresearch.microsoft.com%2Fen-us%2Fum%2Fredmond%2Fprojects%2Fice%2F

 

 

- Import /입력

 

 

- Stitch / 짜집기

 

 

 

- Crop / 자르기

 

 

 

- Export / 출력의 4단계로 구성되며, 순차적으로 진행하면 된다.   

 

 

 

조리개를 조이고 일반적인 파노라마 사진을 만들 때도 유용하다. 사실, 이런 파노라마 사진 활용법이 더 잘 어울린다.

 

 

 


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