3D 및 가상 제작에서의 카메라 트래킹

현대 3D 제작은 급속히 발전하고 있으며, 이 변화의 중심에는 마치 마법 같은 과정이 있습니다: 카메라 트래킹입니다. 3D 요소를 실사 영상에 합성하거나, 언리얼 엔진에서 몰입형 환경을 구축하거나, LED 볼륨에서 XR 촬영을 원활하게 진행하는 등 어떤 작업을 하더라도, 가상 카메라가 실제 세계의 움직임을 얼마나 정확히 반영하는지에 따라 성공이 결정됩니다. 이 글을 통해 VFX, 가상 제작, AR 파이프라인에서의 역할을 살펴보고, 이를 가능하게 하는 기술을 탐구하며, 트래킹 워크플로우와 하드웨어 호환성에 대한 주요 질문의 해답을 알아보겠습니다.

‍

카메라 트래킹의 정의와 3D 제작에서의 작동 방식

카메라 트래킹은 실사 영상의 카메라 움직임을 분석하고 카메라 움직임, 렌즈 데이터, 때로는 씬의 깊이를 추출하여 3D 공간 내에서 카메라의 움직임을 재현하는 과정입니다. 이 과정을 통해 3D 요소를 실제 영상에 적절한 시점, 움직임, 조명과 함께 배치할 수 있습니다. 두 가지 주요 카테고리로 나눌 수 있습니다:

• 2D 트래킹: 화면 공간 내의 특징을 트래킹합니다. 안정화나 오버레이 추가에 유용합니다. x 및 y 좌표, 회전 및 시점과 같은 추가 정보를 분석합니다.    
• 3D 트래킹: 3D 공간 내의 움직임을 트래킹하며, 종종 카메라가 씬에 대한 상대적 움직임을 해결합니다. 2D 트래킹과 달리 깊이 또는 z 좌표를 분석합니다.

이는 실제 세계에서 물리적 카메라가 어떻게 움직였는지 캡처한 후, 소프트웨어 내에서 가상 카메라에 동일한 움직임을 재현하는 것이라고 생각할 수 있습니다. 수집되는 주요 데이터에는 다음과 같은 항목이 포함됩니다:

• 카메라 본체 움직임    
• 렌즈 초점 거리 및 왜곡    
• 줌 동작    
• 센서 크기 및 구성

이 정보는 촬영된 세계에 자연스럽게 통합되도록 3D CG 요소(생명체, 소품, 환경 등)를 구현하는 데 필수적입니다.

가상 스튜디오를 위한 실시간 트래킹 기술

LED 화면의 확산과 그린 스크린 무대의 등장으로 실시간 카메라 트래킹 기술이 필수적이 되었습니다. 전통적인 후반 제작 파이프라인과 달리, 현장 가상 제작은 실제 카메라의 움직임에 즉시 반응해야 하는 엔진 내 가상 카메라(예: 언리얼 엔진)를 요구합니다. 이 분야에서 실시간 광학 트래킹 시스템과 Ncam 및 OptiTrack과 같은 하이브리드 솔루션이 빛을 발합니다.

가상 스튜디오 및 XR 스테이지

LED 벽면은 카메라 움직임에 실시간으로 반응하는 3D 배경을 표시합니다. 카메라의 위치 및 회전 데이터는 가상 카메라 시스템으로 전송됩니다. 적절한 보정과 렌즈 데이터를 통해 환상은 완벽하게 연결됩니다.

가상 스튜디오에서 실시간 트래킹

가상 스튜디오에서의 실시간 트래킹은 정확한 시차 및 관점 이동, 합성된 3D 씬의 실시간 미리보기, 방송이나 라이브 이벤트를 위한 실시간 AR 그래픽을 지원합니다.

트래킹 방법 및 카메라 보정 설명

카메라 트래킹은 일률적인 워크플로우가 아닙니다. 제작의 요구사항에 따라 팀은 여러 트래킹 방법 중 하나를 선택할 수 있으며, 각 방법은 각각의 장점과 단점을 가지고 있습니다.

광학 트래킹

• 적외선 카메라를 사용하여 카메라 리그나 환경에 부착된 반사 마커를 트래킹합니다.    
• 높은 정확도를 갖추었지만 명확한 시야가 필요합니다.    
• 모션 캡처(mocap) 볼륨에서 자주 사용됩니다.

센서 기반 트래킹

• 내장형 IMU(관성 측정 장치) 및 자이로스코프(gyroscopes)를 사용합니다.    
• 모바일 리그나 휴대용 장치에 통합될 수 있습니다.    
• 광학 트래킹이 신뢰할 수 없는 환경에서 유용합니다.

하이브리드 트래킹

• 광학 마커와 센서 데이터를 결합하여 더 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다.    
• Ncam과 같은 시스템은 마커 없는 트래킹과 마커 기반 트래킹을 결합하는 점에서 주목받고 있습니다.

카메라 보정

보정은 트래킹 시스템이 렌즈의 특성, 센서 크기, 왜곡 프로파일을 이해하도록 보장합니다. 이 과정은 일반적으로 다음과 같습니다:

• 보정 차트를 촬영합니다.  
• 렌즈 왜곡 계수를 계산합니다.    
• 알려진 렌즈 파라미터를 트래킹 소프트웨어에 입력합니다.

정확한 보정이 없으면, 최고의 트래킹 데이터조차 CG 요소가 정렬되지 않을 수 있습니다.

강력하고 유연한 카메라 트래킹: Ncam 및 OptiTrack과 같은 도구

좋은 트래킹 시스템은 단순히 트래킹하는 것 이상입니다. Ncam과 OptiTrack과 같은 솔루션은 유연성과 호환성을 고려해 설계되었습니다.

Ncam

• 모듈형 트래킹 시스템으로 전문 영화 카메라에 부착 가능합니다.    
• 라이브 컴포지팅, AR 오버레이, 렌즈 인코딩을 지원합니다.    
• 고급 라이브 방송, 전시회, 영화 제작 등에 사용할 수 있습니다.

‍

OptiTrack

• 모션 캡처(mocap) 및 XR 환경에서 널리 사용됩니다.    
• 적외선(IR) 카메라 네트워크를 통해 서브 밀리미터 수준의 정확도를 제공합니다.    
• 전체 신체 움직임과 카메라 트래킹을 동시에 요구하는 가상 제작 워크플로우에 이상적입니다.

‍

스튜디오 세트장에서 대규모 카메라 리그를 사용하든, 현장에서는 휴대용 모바일 기기를 사용하든, 현대적인 트래킹 도구는 다양한 환경에 유연하게 적용 가능합니다.

렌즈에서 라이브 카메라 VFX까지: 카메라 모션 및 워크플로우

카메라 움직임을 이해하는 것은 단순히 데이터를 수집하는 것만이 아닙니다. 이는 데이터를 유연한 제작 파이프라인에 통합하는 과정입니다. 다음은 일반적인 카메라 트래킹 워크플로우의 예시입니다:

단계별 분석:

1. 씬 촬영: 실제 카메라로 영상을 촬영합니다. 트래킹 마커나 자연스러운 특징을 사용합니다.  
2. 렌즈 및 움직임 데이터 캡처: 트래킹 시스템을 사용하거나 후처리에서 수동으로 해결합니다.  
3. 트래킹 및 해결: PFTrack, Syntheyes 또는 Blender의 내장 트래킹이기를 사용합니다.    
4. 3D 소프트웨어에 임포트: 실제 카메라와 일치하는 가상 카메라로 3D 씬을 재현합니다.  
5. 합성: 3D 요소를 추가하고 영상에 합성합니다.    
6. 렌더링 및 세밀 조정: 그림자, 반사, 환경 음영 등 패스를 사용하여 사실감을 높입니다.

고급 제작의 경우 언리얼 엔진을 사용한 실시간 카메라 내 VFX를 적용해 전통적인 후반 작업을 완전히 생략할 수 있습니다. 이 경우 트래킹 데이터는 실시간으로 계산 및 렌더링되며, 가상 촬영과 증강 현실 씬에 필수적입니다.

FAQ: 일반적인 트래킹 및 광학 문제 해결

왜 드리프팅이 발생할까요?

드리프팅(Drifting)은 종종 부정확한 특징 트래킹이나 잘못된 보정으로 인해 발생합니다. 트래킹되는 포인트의 수를 늘리고 프레임 전체에 분산되도록 하십시오.

카메라 트래킹에 Blender를 사용할 수 있나요?

네, 맞습니다. Blender는 강력한 3D 트래킹 시스템을 갖추고 있으며, 적절한 영상 자료가 있다면 상업용 솔루션과 유사한 결과를 얻을 수 있습니다.

그린 스크린 설정에서 어떻게 트래킹하나요?

키잉(keying)에 방해되지 않는 고대비 트래킹 마커를 사용하십시오. After Effects나 Mocha Pro와 같은 소프트웨어는 트래킹 후 해당 마커를 분리하고 제거하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

결론

카메라 트래킹은 현대 시각 효과, 증강 현실, 가상 제작의 핵심 요소로 자리 잡았습니다. 하드웨어와 소프트웨어가 지속적으로 발전함에 따라 이 과정은 더욱 대중화되고 정확해지며, 영화 제작과 3D 예술 모두에 필수적인 요소로 자리매김하고 있습니다. 따라서 다음에 촬영 현장에서 녹화 버튼을 누를 때, 단순히 영상을 촬영하는 것이 아니라는 점을 기억하십시오. 여러분은 데이터를 기록하고 있으며, 적절한 트래킹 시스템을 통해 그 데이터는 여러분의 비전을 픽셀에서 완벽함으로 이끌 수 있습니다.

‍