아바타2, 영화를 더 빛내주는 3D 안경의 원리는? 2편 - 두 눈을 속여라

 

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두 눈이 다르게 볼 수록 입체효과는 커진다.

지난 시간에 우리는 원근감을 느끼는 원리를 알아보았습니다.
또한 비슷해 보이지만 원근감과는 다른 입체감이라는 현상을 바로 따라해볼 수 있는 몇가지 예시로 쉽게 이해해보는 시간을 가졌습니다.

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결론적으로, 우리 두 눈이 다른 이미지를 볼 수록 입체감을 크게 느낀다 라고 정리 할 수 있습니다.

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같은 위치에서 바라본 물체, 두 눈에서 보는 이미지가 많이 다르므로

뇌에서는 입체감을 크게 느낄 것이다.

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그런데 3D 안경으로 바라보는 영상은 우리가 실제로 바라보는 세계와는 다른 이질감을 줍니다.
이 이질감은 누구나 약간 씩은 느끼셨을 겁니다.
화려하고 강렬하긴 하지만 내가 실제로 저런 광경을 본다면 이런 느낌은 아닐 것 같은 특유의 이질감이 있습니다.
이 특유의 이질감은 왜 발생하는 것일까요?

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이유는 아바타도 마찬가지고 거의 모든 3D 영화는 과하게 입체감을 주려한다는 것입니다.
사실 우리는 평소에 눈 바로 앞에 있는 물체 정도를 볼 때가 아니면 입체감을 느낄일이 별로 없습니다.

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사실 우리 눈에서도 이 사진 정도의 원근감은 느끼지만,

3D 안경을 쓰고 보면 맨앞의 캐릭터는 완전히 눈앞에 있는 것처럼 왜곡되어 표현된다.

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실제로는 대부분 적당히 먼 거리에 있기 때문에 두 눈의 망막에 비슷한 이미지가 맺히고 이러한 이미지는 원근감은 주지만 입체감은 주지 않습니다.

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그런데 3D 영화는 비교적 먼 거리에 있는 대상까지도 입체감을 주려고 과도하게 두 눈에 서로 다른 이미지를 쏳아주기 때문에 우리가 평소에 느끼는 입체감과는 이질적인 감각으로 다가오게 되고 영화를 보고나면 뭔가 굉장히 좁은 시야로 영화를 보았다는 느낌만 강하게 남게 됩니다.

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여기서 말하는 두 눈에 다른 이미지를 준다는 개념을 이해하시려면 1편을 꼭 읽어보시기 바랍니다.

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그러면 어떻게 두 눈에 다른 이미지를 보여줄 것인가?

두눈에 각 각 다른 이미지를 보여주는 방법은 가장 간단한 것이 VR 장비를 통해 양 눈에 직접 오른쪽 눈으로 바라보는 세상의 이미지와 왼쪽 눈으로 바라보는 세상을 넣어주면 됩니다.

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그래서 오큘러스 같은 VR 장비들의 3D 효과는 매우 자연스럽고 실제와 비슷한 원근감과 입체감을 동시에 느낄 수 있게 해줍니다.

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그러나 오큘러스 같은 VR 장비는 비싸고, 무겁고, 개인화된 장치입니다.
영화관 같은 넓은 공간에서 동시에 많은 사람들이 함께 3D 경험을 느끼게 하는 것과 애초에 목적이 다른 장치입니다.

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그래서 우리는 영화관의 스크린을 개개인이 착용하는 3D안경을 통해 두 눈에 서로 다른 이미지를 넣게하는 방식을 택합니다.

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생각해봅시다.

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3D안경을 쓰고 영화관에 모여서 모두 같은 스크린을 보는데 두 눈에서는 각기 다른 이미지를 동시에 보는 방법을 말입니다.

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첫번째 방법! 곰곰히 생각해보면 두 눈에 차례차례로 순차적으로 다른 이미지를 주는 방식이 있을 것입니다.
이러한 방식을 Active 3D 안경 방식이라고 하는데 조금 더 자세히 살펴봅시다.

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우리 눈은 초당 30개 이상의 이미지를 잘 구분하지 못하는 특징을 가지고 있습니다.

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그래서 옛날 VCR 비디오 같은 경우에 초당 30개의 이미지를 보여주어 만들어내는데 우리는 초당 30회의 이미지 변환에도 '영상이 움직이고 있구나' 라고 느끼기 충분합니다.

*물론 120Hz 갤럭시 스마트폰을 쓰다가 60Hz 갤럭시를 쓰면 역체감으로 쳐다보기도 싫은 것을 보면 초당 30회의 이미지는 너무 부족하긴 하다.

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그러나 최근에는 기술이 좋아지면서 TV의 주사율(초당 이미지 개수, Hz)이 60Hz가 기본이 되었고, 게이밍 모니터의 경우 144Hz가 넘는 주사율로도 이미지를 표현하고는 합니다.

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그러면 적어도 1초에 60개의 이미지를 오른쪽 영상 30개와 왼쪽 영상 30개로 나누어 순차적으로 영사기에 쏘고 이 타이밍에 맞게 3D 안경에 셔터를 달아서 깜빡깜빡 이미지 셔터 역할을 한다면 우리는 입체 영상을 볼 수 있게 될 것입니다.

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이 방법은 3D 안경과 영사기의 영상과 완벽하게 타이밍이 맞아야한다는 전제조건 있습니다.
최소한 초당 30번을 안경이 깜빡여야하는데 조금이라도 타이밍이 늦거나 빠르면 원하는 입체 효과를 얻기는 커녕 굉장히 혼란스러운 영상을 보게 될 겁니다.

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따라서 Active 3D 안경방식은 안경 자체에도 영사기와 타이밍을 맞춰줄 센서가 들어가게 되고, 또한 셔터방식이기 때문에 자체 전원이 들어가야하며, 렌즈 또한 셔터 기능을 할 수 있는 액정이 들어가야 하는 등 3D 안경 자체가 완전한 전자기기가 되어야합니다.

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그렇기 때문에 Active 3D 안경은 안경 자체의 비용도 상당할 뿐더러 다수가 사용하는 영화관에서 사용하기에는 파손, 충전 등 다양한 문제가 있기 때문에 적용할 수가 없습니다.

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3D TV가 유행했던 2009~2011년도에 등장했던 3D TV 중 삼성 3D TV들이 이러한 액티브 3D 안경 방식을 사용하곤 했습니다만 지금은 3D 기능 자체를 TV에서 빼고 있는 추세고, 3D 안경 자체의 가격도 상당하기에 영화시장 뿐만 아니라 TV 시장에서도 거의 철수된 방식입니다.

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두번째 방법! 음.. 이건 좀 설명하기가 조금 복잡하긴 합니다.
바로 편광이라는 현상을 이용하는데 편광이라는 현상이 대부분의 대중들에게 익숙하지 않은 물리적 현상이기 때문입니다.

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https://allled.tistory.com/146

 

31. LCD 원리 알아보기 (2) - 편광이란?

지피지기면 백전불태!! OLED의 라이벌 LCD에 대해서 알아보자지난 시간 액정(Liquid Crystal)에 대하여 알아본 결과 우리는 액정의 광학적, 전기적 특성을 이용하여 디스플레이 재료로서 응용될 수 있는 포인트들에 대해 알아보았습니다.
그러나 지난 포스팅 말미에도 언급했듯이 액정이라는 놈의 전기적 광학적 특성들만 가지고는 빛을 조절해야하는 디스플레이로서의 역할을 제대로 수행할 수 없습니다.
컬투는 정찬우, 김태균이 함께해야 컬투이고, 다이나믹 듀오는 최자와 개코가 함께 해야 다이나믹 듀오인것 처럼 LCD도 액정과 함께 편광...

allled.tistory.com

 

 

 

편광에 대한 자세한 내용은 제 블로그의 위 포스팅을 참고 바라며, 최대한 간단하게 설명을 해보겠습니다.

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빛은 자기장과 전기장이라는 두 에너지 장이 서로 직각으로 영향을 주며 끝없이 나아가는 존재입니다.
자기장과 전기장은 수많은 방향으로 진동하면서 나아갑니다.

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이 수많은 방향들 중 하나하나의 방향들을 모두 편광이라고 합니다.

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우리 태양 빛은 대표적으로 무편광된 빛으로 이러한 모든 방향으로 진동하는 빛으로 구성된 빛입니다.
이 태양빛을 위 사진과 같이 45도 편광판을 거치게 되면 45도 편광상태의 진동 성분의 빛만이 통과하게 됩니다.

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이러한 현상은 직관적으로 이해하시기는 조금 어려울 수도 있으나 편광이란 특정 성분의 빛만 통과시키는 현상이구나 하고 이해하시면 편하실 겁니다.

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그러면 결론적으로 왼쪽눈과 오른쪽 눈 렌즈를 각기 다른 각도의 편광판으로 만들어주면 왼쪽눈을 통해 들어올 수 있는 빛과 오른쪽 눈을 통해 들어올 수 있는 빛을 나눌 수가 있는 것이죠.

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이 편광판은 매우 저가인데다가 얇고 가벼워서 우리가 극장에서 보는 3D안경은 모두 이 편광 방식 3D 안경으로 Passive 3D 방식이라고 합니다.

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Active는 안경자체가 셔터역할을 하는라 바쁘지만 Passive는 이름답게 안경은 그냥 통로역할만 하고 영사기의 영상을 높은 주사율로 각 눈에 맞는 편광으로 된 영상을 뿌려주면 되는 것입니다.

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현재 일반적인 3D 상영관에 보급된 영사기는 144Hz 주사율로 초당 144개 영상 즉, 초당 72개의 영상이 한쪽눈으로 들어오게 되는 것이죠.

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이렇게 3D 안경은 각 눈에 뿌려지는 영상을 선택적으로 통과시켜서 우리눈에 뿌려주는 역할을 하여 양쪽눈의 이미지 차이로 인해 입체감을 유도하는 장치가 되겠습니다.

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아바타2는 최초 기획이 무안경 방식 3D였던 것으로 아는데 현실적인 기술장벽이 컸는지 지금과 같이 안경방식으로 결정되었습니다.
이러한 기술 구현 때문에 13년이라는 세월이 걸렸던 것으로 아는데 13년이란 시간을 투입해도 영화관에서 모두가 만족스러운 무안경 3D 수준에 이르기는 어려웠나봅니다.