3D 스캐닝

3D 스캐닝

[ 3D Scanning ]

3D 스캐닝(3D Scanning)¹⁾은 하드웨어 장비를 이용하여, 물체의 3D 형태를 측정하는 방법이다. 3D 스캐닝은 레이저를 발사하여 물체에 맞고 돌아오는 시간으로부터 물체까지의 거리를 측정하거나, 특별히 고안된 패턴광을 이용하여 물체까지의 거리를 측정하는 방법이다. 패턴광을 이용하여 거리를 잴 때는 미리 고안된 여러 가지 무늬의 빛을 물체에 가한 뒤, 빛이 물체에 맺힌 형태로부터 물체까지의 거리를 측정한다.

3D 스캐닝은 마이크로 미터 단위로 매우 정밀하게 물체의 3D 데이타를 획득할 수 있는 장점이 있으나, 장비가 고가이며 장비의 이동이 어려워 보통 실내에서만 측정이 가능하다는 단점이 있다. 최근에 노트북에 연결하여 사용할 수 있는 휴대용 스캐너가 소개되고 있어 이동성은 많이 개선되었으나, 물체에 그림자가 진다든지 물체 표면이 털로 덮여 있거나 반짝거리는 재질인 경우에는 데이터를 얻는 데 많은 어려움이 있다.

그에 따라 3D 스캐닝은 현재 디지털 캐릭터 구성과정에서 기하 모델링 작업에 참조하기 위한 기본 모델을 얻는 데 사용되며, 특히 배우의 얼굴 등과 같이 섬세한 디테일이 요구되는 캐릭터에는 3D 스캐닝을 활용하여 정밀한 모델을 얻는다. 한편 콘텐츠 제작 용도 외에도 3D 스캐닝은 문화재 복원, 정밀 계측 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 아래 사진들은 영화 〈중천〉의 디지털 액터 개발을 위해 3D 스캔을 수행하는 모습을 나타낸다.

〈사진 1〉 영화 〈중천〉의 디지털 액터 개발을 위한 출연배우의 3D 스캔 과정

〈사진 2〉 ARGOS 제어 시스템 부분(좌), ARGOS의 3D 스캔 카메라 부분(우)

〈사진 3〉 아르고스 스캔 파트암실 속의 회전 선반과 카메라에 의해 3D스캔 수행

〈사진 4〉 실제 강아지 인형(좌), ARGOS가 만들어낸 3D 강아지 인형(우)

ETRI ETRI에서 개발한 3D 스캐닝 장비 : 아르고스(ARGOS)

기존의 3D 스캐너는 물체에 그림자가 지거나 물체 표면이 반짝거리거나, 물체가 털로 덮여있는 경우에 물체 표면 특성에 따라 정확한 측정 결과를 얻기 힘든 단점이 있었다. 이러한 문제 때문에 그 동안은 물체 표면이 반짝거리거나 털로 덮여있는 물체의 경우에는 3D 스캐닝을 할 수가 없었다.

아르고스(ARGOS)는 기존 3D 스캐너의 단점을 극복하기 위해 새롭게 제작한 하드웨어 시스템을 말한다(〈사진 2〉 참조). 아르고스는 헬름홀츠 상호교환 조건²⁾이라는 물리법칙을 적용한 새로운 스캐닝 장비로서 물체 표면이 어떻게 구성되어 있는가에 상관 없이 물체의 3D를 측정할 수 있다. 이 기술은 털 인형, 반짝이는 도자기와 같은 물체를 3D 모델링 할 수 있고, 사람의 눈동자, 눈썹, 머리카락 부분과 같이 기존의 스캐너로 측정이 어렵던 영역의 3D 모델링을 가능하게 하였다.

아르고스는 세계적으로도 최근에 들어서야 연구가 시작된 3D 획득 방식을 사용하기 때문에 아직까지 상용화된 제품은 나와 있지 않다. ETRI에서 제작한 장비도 연구 목적으로 제작된 하드웨어 시제품이기 때문에 아직 다양한 테스트를 통해 성능을 검증하고 있는 단계에 있다.

[네이버 지식백과] 3D 스캐닝 [3D Scanning] (훤히 보이는 디지털 시네마, 2006. 11. 25., 김현빈, 김기호, 김진서, 김해동, 박창준, 이지형, 정일권, 추창우, 이민기)