6 장 . 카메라 6.1 카메라의 종류 · 카메라 위치시키고 정의하면서 렌더링 과정의 시작 의미 · 대부분 3D 프로그램은 기본 / 표준 카메라 제공 - medium focal length 의 가상

1. 6장. 카메라 6.1 카메라의 종류 · 카메라 위치시키고 정의하면서 렌더링 과정의 시작 의미 · 대부분 3D 프로그램은 기본/표준 카메라 제공 - medium focal length의 가상 렌즈가 장착되며, perspective projection 사용  →3D 환경의 모든 물체를 영상 평면에 투영.   - 일반적으로 앞, 위, 옆의 정사영(orthographic projection) 뷰 제공 (그림)   - 기본 카메라는 마우스 동작이나 수치 입력에 의해 수정, 편집 가능 - 일단 기본 카메라가 정의되면 3D 공간상의 다른 물체처럼 이름이 정해지고 변수와 위치가 독립적으로 저장 · 3D 공간에서 카메라에 잡히는 부분은 image aspect ratio, 렌즈 타입 등의 변수에 의해 정의 (마야 예제에서 확인)

2. cf. How Cameras Work · real camera vs. CG camera - pinhole camera a. 초창기 카메라는 빛을 집중시키기 위해 빛과 판 사이에 박스를 끼우고박스에 구멍 하나를 뚫어 빛이 통과하도록 함. b. 빛이 노출되는 시간이 길어서 흐릿한 영상 취득 c. 사물이나 카메라가 움직일 때 심한 blurring - lens-base camera 렌즈의 탄생으로 좀 더 많은 빛을 짧은 시간 내에 모을 수 있게 됨. → 1초보다 짧은 시간 노출로 필름에 상이 맺도록 함. - in 3D S/W (Maya, etc.) : CG 카메라는 표면 자체로부터 밝기정보 얻으므로 다른 제약 없이 pinhole 카메라 모델 쓸 수 있음. - camera by OpenGL

3. · angle of view & film back - film back/ film gate (in Maya) : 필름이 위치하는 판 - focal length : 카메라의 바늘구멍과 film back 사이의 거리 - angle of view - aperture : film gate의 길이 및 폭 정의 cf. Cameras Moves · framing the shot : 촬영 화면 연출 시, 장면과의 거리, angle of view, 초점거리 등 선택 - normal lens: 인간 눈에 가장 유사. 비교의 기준 - wide angle lens: 전경이나 사물의 원근법 살려 배경과 사물을 봄. - telephoto lens: 원근법 표현 ×, 심도가 얕아서 사물간 거리 구별 어려움.

4. 6.2 시야의 피라미드 = 시야의 원추(cone of view) · 카메라에 의해 보여지는 3D 장면의 일부분 · 카메라의 위치와 특성을 조절하는 여러 변수(시점 및 관심을 두는 부분, 시선, 근/원 단면, 시야, 시야각, 초점 거리, 심도 등)에 의해 정의 · 시점(POV: Point of View or Viewing Point): 카메라의 위치 - 관심점(POI: Point of Interest or Center of Interest)은 카메라가 초점 맞추고 있는 곳에 위치 - 시선(line of sight): 카메라(시점)로부터 관심점까지 잇는 수직선

5. · 단면(Clipping Planes) - 시선과 수직 - yon plane = 원단면(far clipping plane): 카메라에 잡히는 가장 먼 영역 - hither plane = 근단면(near 〃) : 가장 가까운 영역 - viewing angle (시야 각) a. 근/원 단면 사이의 크기 관계 정의 b. 시야 피라미드의 너비 분포와 초점거리 정의 · 시야(field of vision)   - 단면들은 시야의 피라미드를 절단하고 시야, 즉 이미지 평면 정의 ⇒ 시야의 피라미드 내부의 3D 물체들은 이미지 평면에 투영 - 이미지 평면의 너비와 높이 사이의 관계는 화면 비율 정의 - 풍경(landscape) style : 시뮬레이션된 모든 카메라가 가지는 수평 방향의 직사각형 화면 비율 - field guide : 프레임 내 정지 요소나 액션의 위치를 정하는 데 사용되는 중앙집중적 사각형 그리드 (그림 6.2.2)

6. · 초점 길이: 근/원단면 사이의 관계에 의해 정의 ⇒ 3D 환경의 물체가 가상 카메라의 투영면이나 실제 카메라의 필름에 투영되는 방법. 렌즈의 곡률과 형태에 의해 결정  · 심도(Depth of Field)   - 렌즈의 초점면은 뚜렷한 이미지가 맺히는 카메라에 수직인 면 - 3D 공간에서 하나의 평면만이 정확한 초점 상에 있을 수도 있지만, 초점면 주변 영역도 초점 안에 있다.   - 심도 : 근/원 초점면 사이의 초점 맞은 영역  6.3 카메라 샷의 종류 · interactive camera placement : 카메라를 위치시킬 곳을 찾는 과정 - 카메라 통해 3D 공간을 보면서 이동하므로 navigation이라고도 함. - 물체와 가상의 배우, 장면을 효과적으로 구성하기 위해 필수적 - 스토리의 효과적 전달 위해 렌더링 과정 전이나 도중에 실행 - 모든 카메라의 이동은 평면이동과 하나/여러 개의 축을 둘레로 한 회전으로 표현 가능 (구면 또는 방위 좌표 시스템 사용)

7.   - 정지 카메라의 샷은 고유의 이야기 구조와 심리적 효과가 있다. : 대부분은 시점과 관심점, 물체와의 거리, 사용된 렌즈의 유형을 기준으로 기술.   - 카메라에서 물체까지의 거리와 사용된 렌즈의 유형은 그 장면에서 카메라가 포착할 수 있는 영역 정의 - 이미지 내부에서 구성된 장면의 영역을 기반으로 : extreme close-up, close-up, medium close-up, waist, medium, knee, wide, long, medium long, extreme long 등으로 구분   - 정지 카메라의 샷은 고유의 이야기 구조와 심리적 효과가 있다. : 대부분은 시점과 관심점, 물체와의 거리, 사용된 렌즈의 유형을 기준으로 기술.   - 카메라에서 물체까지의 거리와 사용된 렌즈의 유형은 그 장면에서 카메라가 포착할 수 있는 영역 정의 - 이미지 내부에서 구성된 장면의 영역을 기반으로 : extreme close-up, close-up, medium close-up, waist, medium, knee, wide, long, medium long, extreme long 등으로 구분 · 시점 샷(point of view shot) : 활성화된 캐릭터가 액션의 앞부분에 있기 때문에, 시점 샷에서는 종종 동작을 똑바로 바라볼 수 있는 눈높이에 카메라 설치 - 활성화된 캐릭터, 나레이터, 가상 카메라맨이 보고 있는 것을 보여줌.   - 카메라를 활성화된 캐릭터의 눈이 있는 곳에 위치시키고, 카메라 방향은 활성화된 캐릭터나 나레이터가 보는 방향에 따라 설정

8. · 저 앵글 샷과 고 앵글 샷 : 카메라가 경사지게 액션을 포착 - 저 앵글 샷이 관심점의 아래쪽에서 올려다 보도록 카메라 위치 결정.   - 반드시 XYZ 좌표상의 위치나 특정한 각도를 표시하여 명확히 정의 · 역 앵글 샷 : 두 사람이 대화하는 장면에서 샷이 두 사람의 얼굴을 번갈아 가며 잡을 때 사용 · 클로즈업 샷 : 카메라를 대상과 가까운 영역에 위치, 세밀한 부분 표현 - 중간 크로즈 샷 : 배경이 약간 보일 정도로 여백을 남겨둔 채 클로즈업 - head shot : 캐릭터 얼굴을 중간 클로즈업, 안면표정과 머리동작에 초점 · 허리 샷 : 캐릭터의 허리 윗부분을 보여 줌. - 캐릭터 상체 표현과 몸짓에 초점을 두고 3D 환경의 많은 부분을 포함 - 머리와 얼굴이 잘리면 안됨. · 중간 샷 : 캐릭터의 엉덩이 위. cf. 무릎 / 광각 샷 · 롱 샷 : 배경에 초점 맞추고 각 캐릭터는 겨우 알아볼 수 있을 정도 - 광각/롱 샷 : 애니메이션 시퀀스에 장면이 일어날 곳을 소개하기 위한 샷 설정 시 사용.

9. - 중간 롱 샷 : 전형적으로 풍경, 지형과 하늘, 주위 조광, 날씨, 하루 중 어느 때인가 등의 특징에 초점 - 과도한 롱 샷 : 매우 떨어져 보이는 장면 (우주에서 바라본 지구) 6.4 카메라 렌즈의 종류 · 대부분의 S/W는 ①실용적(practical) 목적과 ②스타일을 살리는(stylistic) 목적으로 사용되는 무한 범위의 카메라 지원   ① 카메라 렌즈를 바꾸는 실용적 목적 : 카메라의 이동 없이 이미지에 있는 대상물의 크기를 수정하는 것   ② 스타일을 살리기 위해 서로 다른 렌즈 사용 : 서로 다른 투영을 시뮬레이션하여 장면의 분위기 전환 ex. 광각 렌즈의 감정적 효과는 매우 강렬하며 물체가 왜곡되어 보이므로 두려움을 주기도 하며, 망원 렌즈는 왜곡되지 않고 구성된 라인 대부분이 수평, 정적이므로 평화롭고 초월한 인상 · 카메라 렌즈는 3D 세계를 카메라의 투영면에 투영하는 방법을 정의하므로 카메라 시스템에서 가장 중요한 구성 요소

10. · 초점 거리 : 시점에서 초점면까지의 거리. - 시뮬레이션 렌즈는 실제 사진용 렌즈의 표준 초점거리에 제한 ×   - 일반적으로 초점 거리가 짧은 렌즈는 넓은 시야각과 늘어난 심도 제공  - 장면에서 이미지안에 잡힌 영역은 사용된 렌즈의 유형이나 카메라와 대상물간의 거리에 따라 정의 - 렌즈의 초점거리 사이의 관계는 렌즈 통해 보이는 장면의 확대비율과 비례 - 50mm일반렌즈를 통해 보여지는 범위의 내부는 실제 시야와 유사 - 28mm 광각렌즈는 부자연스런 왜곡 - 100mm원거리 렌즈는 시야각이 좁고 근단면과 원단면이 유사하므로 원경을 보다 평평하게 보임.

11. ·표준 렌즈 • - 초점 거리 50mm인 렌즈, 사람의 시야와 가장 근접한 영상 취득 • - 50mm를 기준으로 망원 렌즈, 광각 렌즈 구분 • ·광각 렌즈 : 초점거리가 가장 짧음. • 화각(필름에 맺히는 상의 각도) 가장 넓음. • 피사계 심도는 상대적으로 깊어짐. • 원근감 강조됨. 화각이 넓고 전체적으로 • 초점 잘 맞기 때문에 시원스럽고 경쾌한 • 느낌의 사진 촬영(단체 사진, 풍경 사진 등) • ·망원 렌즈 : 초점 거리가 가장 길고, 화각이 • 좁은 반면 초점이 먼 곳에 잡히게 되고 • 피사계 심도는 얕아지게 되면서 • 먼 거리에 위치한 피사체도 선명하게 보임.

12. 초점거리: 렌즈 중심에서 초점까지 거리 • - 그림에서 7.2-50.8mm, • 렌즈밝기: 1:2.8-3.5, 필터구경Ø49mm • - 줌배율: 최대망원 초점거리/최소 거리 • f값= 렌즈의 초점거리 ÷ 렌즈의 직경 • (그림에서 50.8/7.2=7.05556, 7배줌) • 초점거리: 무한대에 초점이 맞은 경우 렌즈와 필름간 거리 • → 초점거리 따라 시야 각(화각) 결정 • - 필름: 50mm표준화각 • - 짧은 초점거리: 각 증가 • - 긴 초점거리: 각 감소

13. 화각은 15mm어안렌즈에서 180도, 50mm에서는 46도, 100mm에서는 24도, 200mm에서는 12도와 같이 초점거리가 길어짐에 따라 좁아짐. 초점거리가 2배로 늘어나면 화각은 1/2로 줄어들게 되며, 전체적으로 보여지는 화면은 1/4이 됨. Modulation Transfer Function 샘플영상, 콘트래스트, 해상력

14. - 고정된 렌즈의 초점거리가 늘어남에 따라 시야각이 줄어듬. - 장면에서 이미지 안의 영역은 사용된 렌즈의 유형, 카메라와 대상물간의 거리에 따라 정의됨. a. 렌즈 유형이 다양, 카메라와 대상물간의 거리는 일정 b. 더 많은 이미지를 프레임에 담기 위해 카메라와 관심점간 거리 다양, 렌즈의 초점거리는 고정 c. 카메라의 위치가 대상물로부터 멀어짐에 따라 더 많은 영역이 프레임 안에 들어 옴. d. 렌즈와 관심점 모두 바뀌는 경우 (배경요소에 많은 변화)

15. · 표준 렌즈(50, 55mm): 표준 심도에서 거의 왜곡 없이 46°시야각 제공 중간/광각 샷에 유용 · 광각 렌즈(24, 28mm): 83 °의 넓은 시야각과 뛰어난 심도 제공 광각 장면의 강제 투영으로 인한 가장자리의 작은(부자연스러운) 왜곡 · 망원 렌즈(135mm): 원경을 단조롭게 함. 5 °정도 좁은 시야각과 심도 제공 6.5 카메라 애니메이션 · 카메라는 강력한 내용 전달 효과 있으며, 애니메이션된 카메라의 동작은 위치, 방향 변화에 기반 cf. Maya에서는 motion path 설정 및 카메라 이동 가능 · 카메라 위치에 따른 카메라의 동작 - dolly : 수평축을 따라 평면 이동 - truck = traveling shot a. 대상물과 함께, 대상물을 따라 dolly가 움직일 때. b. 깊이 축을 따라 카메라가 평면이동 c. 장면의 안으로 들어가거나 나올 때 사용       - boom : 수직축을 따라 카메라가 평면이동 - crane shot

16. · 방향 변화에 따른 카메라의 동작 - tilt = pivot: 수평축을 중심으로 한 회전이동. 올려보거나 내려다볼 때 사용 - roll: Z축을 중심으로 카메라를 회전. fly-through 시뮬레이션시 사용 - pan: 수평축 중심으로 한 회전이동에 의해 생성 - 플라잉 카메라를 시뮬레이션할 때, tilt → pitch. pan → yaw라고 함.   - zoom: 위치, 방향의 변화 ×, 초점 길이만을 애니메이션 6.6 준비하기  · 화면 비율(aspect ratio) 을 먼저 설정하라 : 가상 카메라의 화면비에 따라 최종 이미지의 너비와 높이 결정 · 구성 기법 - 정지 영상 구성 시, 영상의 프레임 안에서 각 구성요소들을 정렬하는 것은 영상에 담겨 있는 스토리를 말하고 감정을 표현하는 데 기본적인 역할을 담당 ⇒ 전경에 있는 대상물의 선명도, 전경과 배경 사이에 있는 이미지 계층 수, 배경의 농도, 전경과 배경 사이의 관계, 이미지 중심과 가장자리의 관계, 이미지 영역과 이미지 비율 사이의 관계 등 고려

17.   - 구성의 긴장감과 혼란스러움을 피하고 싶으면, 가장자리에 대해 수평이거나 수직인 긴 직선을 유지 - head shot에서 대상물의 머리가 잘리거나 close-up shot에서 물체의 부분이 잘려나가도록 화면 구성하는 것은 대개 어수선. 그러나 기술적으로 처리하면, 이미지 느낌을 강화 가능 - 물체에 매우 가깝게 카메라를 위치시키면, 초점이 맞춰지지 않은 넓은 영역에 대상물이 채워져 있는 영상 : 나머지 영역을 압도. 침입, 걱정, 불안과 같은 효과 - 이미지를 명확히 보여줄 때 : 밋밋한 배경에 장면의 중심되는 대상을 위치시킴.