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3D 입체시의 해체 신서 - 입체시라는 지각(2)~단안 입체시(2)
[칼럼 핵심 요약]
일반적으로, 관측자로부터 보고 큰 것은 근처에 있고, 작은 것은 멀리 있다고 판단할 수 있다. 말하자면 투시도(Perspective)적인 원근판별 수단을 인간은 몸에 붙이고 있는 것이다.🌐 원문 링크: 3D立体視の解体新書 - 立体視という知覚(2)～単眼立体視(2) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2011-07-18 ｜ ✍️ 저자: 西川善司 (니시카와 젠지 / Zenji Nishikawa)
NOTE
💡 현대 그래픽스 관점에서의 발전사 (Modern Retrospective)
- 본 칼럼에서 다루는 핵심 렌더링 기법은 현대 실시간 렌더링 엔진(DirectX 12, Vulkan, Unreal Engine, Unity)의 기초 이론을 구성하고 있으며, 최신 하드웨어 가속 기법 및 컴퓨트 셰이더와 결합하여 고도화되었습니다.
📖 본문 해설
[원문 리드문] > 일반적으로, 관측자로부터 보고 큰 것은 근처에 있고, 작은 것은 멀리 있다고 판단할 수 있다. 말하자면 투시도(Perspective)적인 원근판별 수단을 인간은 몸에 붙이고 있는 것이다.
· 상대적인 크기 (Relative Size)
일반적으로, 관측자로부터 보고 큰 것은 근처에 있고, 작은 것은 멀리 있다고 판단할 수 있다.
말하자면 투시도(Perspective)적인 원근판별 수단을 인간은 몸에 붙이고 있는 것이다.
물체가 고정되어있는 경우 상대 크기의 크고 작은 판별은 관측자의 지식 모델에 따라 다릅니다. 즉, 오브젝트가 무엇인지를 인식한 후, 그 오브젝트가 크거나 작은지를 판단할 필요가 있다.
상대적인 크기. 인간에게 가장 친숙한 인체라면 그 크기는 미리 감각적 포착하고 있기 때문에, 그 보이는 방법의 크고 작은 입체감을 포착할 수 있다
· 상대 밀도 (Relative Density)
군생하고 있는 식물 등, 거의 크기가 동일한 것이, 같은 밀도로 존재하는 경우, 멀리 가면 멀리 갈수록, 시야에 있어서의 그 대상물의 존재 밀도가 높아져 보인다. 이 정보를 단서로 원근감이나 깊이를 판별할 수 있다고 한다.
또, 먼 쪽의 것만큼 넓은 범위가 시야에 들어오게 되기 때문에, 크기가 다른 것이 혼재하고 있어도, 먼 곳에 가면 갈수록 시야에 들어오는 오브젝트의 수는 많아지는 경향이 있다.
상대 밀도. 시야에서 원경만큼 물건이 많이 들어온다
・음영(Shading)
빛에 비추어진 물체는 음영을 발생하지만, 인간은 이 음영으로부터 경험적으로 요철감이나 입체감을 느낄 수 있다. 이것은 오브젝트 감의 전후 관계나 원근감이라기보다는, 그 오브젝트 단체의 입체적인 형상을 파악할 때에도 큰 단서가 되는 경우가 많다.
또한, 광원과 오브젝트들과의 상대 위치 관계에 따라 음영의 출방에 차이가 생기지만, 그 음영의 출방의 상관을 파악함으로써, 오브젝트 간의 전후 관계를 파악하는 것도 가능해진다.
음영. 오브젝트의 요철감(≒입체감)을 느낄 수 있다
음영의 출방으로부터 거리감이나 공간적인 위치를 느낄 수 있는 경우도 있다
・그림자(Shadows)
음영과 거의 동질의 것이지만, 인간은, 빛에 비추어진 오브젝트가 생성하는 그림자를 보는 것으로, 그 오브젝트의 공간적인 위치를 느낄 수 있다고 한다.
그림자. 그 오브젝트가 떠 있는지, 착지하고 있는지는, 그림자의 위치를 단서로 파악할 수 있다
단안 입체시를 응용 실천한 기술
이른바 입체시가 아닌 3D 그래픽스를 이용한 게임도 어떤 의미, 단안 입체시적인 의미에서는 충분히 입체시라고 할 수 있다.
플레이어 캐릭터를 움직여 게임 세계를 다른 시점에서 볼 수 있기 때문에 이것은 실질적으로는 "운동 시차"라고 말할 수 있으며, "시야의 높이", "차폐", "상대적인 크기", "상대적인 밀도"는 그래픽 프로 세서 유닛(GPU)이 제공하는 드로잉 시스템에 의해 자동으로 재현되며, 최신 게임 그래픽이라면 프로그래머블 셰이더 기능에 의해 '공기 원근', '음영', '그림자' 등도 실시간으로 재현된다.
평면 디스플레이에서만 표시되는 3D 그래픽에서는 유일하게 '수정체의 초점 조절'만 재현할 수 없다. 왜냐하면 사용자는 항상 수정체의 크기를 일정하게 유지하면서 고정 위치의 디스플레이 장치 내에 표시된 영상을 보게 되기 때문이다. "수정체의 초점 조절"을 지원하기 위해서는 홀로그래피에 대응하는 디스플레이 장치를 사용할 필요가있다.
그런데 한때 '신수의 입체시'로 주목을 끌었던 아이폰 앱의 'i3D'와 'HoloToy'는 이는 실제로 운동시차를 다룬 입체시다. 근본적으로는 3D 그래픽스를 이용한 게임과 하고 있는 것은 변함이 없다.
i3D나 HoloToy로 달랐던 것은, 실은 조작계(인터페이스 부분)뿐이다.
일반 게임에서 사용자는 조이패드를 조작하여 가상 공간에서 캐릭터를 움직여 캐릭터의 움직임에 연동된 연속적인 3D 그래픽을 보고 운동 시차를 얻습니다. 이에 대해 i3D와 HoloToy에서는 사용자는 iPhone 자체의 움직임과 사용자 자신의 머리의 움직임에 호응한 3D 그래픽 디스플레이를 연속적으로 보면서 운동 시차를 얻는다.
이 차이가 '신감각'이었던 것이다.
'HoloToy' 샘플 중 하나
그런데, 최근 대두해 온 기술로, 이 단안 입체시 기술을 바탕으로 한, 친밀한 예가 또 하나 있다.
그것은 3D TV에 내장되는 것 같은 '2D→3D 변환' 기능이다.
2D→3D 변환 기능에서는 입력되는 영상이 2D이므로, 그 입력 2D영상에서 3D 단서를 찾아가야 한다. 그 때에는, 여기에서 말한 것처럼, 인간의 단안 입체시의 지식이나 특성을 역이용해, 2D영상을 3D영상으로 변환하게 된다. 이 근처에 대해서는, 어쨌든, 회를 재차 해설해 가고 싶다.
(계속)
(트라이Z 니시카와 젠지)