본 고에서는 디지털 홀로그램의 생성 및 복원 방법에 관한 주요 이슈를 다룬다. 디지털 홀로그램 특히 컴퓨터 생성 홀로그램은 최근 디지털 디스플레이 및 고속 병렬 컴퓨팅 기술의 발달과 더불어 급속한 발전을 보이고 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 메쉬, 점 집합 등으로 구성된 가상 객체의 표면에서 발생한 광파가 회절되는 분포를 수치 계산하여 생성된다. 이를 위하여 파동 방정식으로부터 유도되는 주요 회절식들을 살펴보고 이를 바탕으로 한 수치 계산 모델을 제시한다. 생성된 디지털 홀로그램을 광학 장치를 통한 재생 없이 수치적 복원을 통해 복원 결과를 확인하는 기법과 관련 이슈 또한 설명한다.
최근 기술의 발전으로 인해 오래된 문화재나 훼손된 미술작품을 디지털 기술로 정보를 저장하고 관련된 내용을 영상이나 콘텐츠로 제작하여 디지털 디스플레이로 전시하는 형태가 증가하고 있다. 디지털 기술을 통해 재생된 정보와 콘텐츠는 고미술의 올바른 정보를 전달하고 관객들의 감상에 도움을 줄 뿐만 아니라 정확한 정보를 저장하여 작품의 복원이나 보존을 위해 활용될 수 있다. 이 연구에서는 디지털 복원의 범위를 세 가지 방향으로 정의하고 그 중에 디지털 기술을 활용하여 자연과 인류의 유산을 이해하는데 도움을 주는 보조적 역할의 디지털 콘텐츠의 제작과 전시를 디지털 복원의 범위로 규정하였다. 그리고 해당 범위의 디지털 복원을 위해 활용되고 있는 디지털 디스플레이 전시의 형태를 분석하고 비교하기 위하여 다양한 디지털 디스플레이 행태를 설치한 강릉 오죽헌/시립미술관과 뉴욕에 있는 자연사박물관을 사례로 설명하였다. 이를 통해 디지털 복원을 위한 디지털 디스플레이 전시가 정보를 효과적으로 전달하고 전시장에서 관람객들의 참여와 흥미를 유도할 수 있어 자연과 인류의 유산 보존을 위한 긍정적인 방법이 될 수 있음을 확인하였다.
최근 유무형 문화재를 보존 및 복원하는 문화원형 디지털복원기술이 각광을 받고 있다. 현존하는 문화재는 오랜 시간이 흐르면서 유실되거나 훼손되기 쉽기 때문에 문화원형을 디지털로 데이터베이스화했다가 필요 시 리버스 엔지니어링의 활용으로 문화재를 복원할 수 있고, 또한 컴퓨터그래픽, 3차원 가상현실, 홀로그램 등과 같은 디지털콘텐츠로 구축하여 활용할 수 있기 때문이다. 이에 본 연구는 문화원형 디지털복원의 다양한 유형에서 나타나는 시각적 및 기술적 요소를 분석하여 그에 따른 문제점과 개선점을 제시하고 현실성 있는 기술력과 시각적 메카니즘을 찾고자 한다.
오늘날 컴퓨터 그래픽이라는 학문이 각 분야에서 각광을 받으면서 Computer 활용의 디지털 영상매체를 이용하는 분야는 디자인 영역에서뿐만 아니라 여러 분야에서 보편화되어 있다. 그 중에서도 가상현실이라는 기술을 활용한 분야들은 활발히 연구 진행중이며 빠르게 발전하고 있다. 또한 여러 선진국들은 이러한 가상현실 기술을 문화재의 복원에 이용하여 자국의 문화와 역사를 세계에 알리는데 큰 성과를 얻고 있다. 특히 다양한 가상현실 시스템들 중 인공적인 환경을 가장 잘 표현 할 수 있는 시스템인 CAVE 환경을 서구에서는 다양하게 활용하고 있으나 우리 나라에서는 아직 보급단계라 할 수 있다. 특히 본 연구에서 다루고자 하는 디지털 문화재 복원 분야는 CAVE 환경에서 한번도 다루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 CAVE 기반의 디지털 문화재 복원에 대한 실증연구를 통해 그 방향을 제시하여 CAVE 환경에서 의 문화재 디지털 복원이 가지는 가치와 이에 따른 가상현실 기술 활용에 대한 문화재 디지털 복원의 의의와 발전 가능성을 모색하고자 한다. 이를 위해 CAVE에 대한 전반적인 고찰을 하고 CAVE를 이용한 국외 문화재 디지털 복원의 사례를 소개 한 후, 우리 나라 불국사와 석굴암의 디지탈 복원과정을 진행하고 한계점 및 미래방향을 언급한다.
일부분만 편으로 발굴된 도자기의 경우 원형의 형태를 유추하기 어려워 복원에 한계가 있다. 수작업 방식에 한계가 있는 경우, 디지털 기술을 통해 복원이 이루어지고 있는데, 도자기의 원형을 추정하고 복원의 방향성을 설정한다. 본 연구에서는 디지털 기술에 대한 정보를 획득하고, 활용 가능성을 확인하기 위해 백자연적 편을 대상으로 디지털 복원을 진행하였다. 결과, 문양과 색상 정보가 입혀진 3차원 데이터를 획득하였으며 하나의 편을 통해 원형의 모습을 확인하였다. 이러한 기술은 유물과의 최소한의 접촉으로 손상 가능성을 최소화할 수 있다. 디지털 기술은 추정복원으로 왜곡의 위험성이 항상 존재하며 사용자의 숙련도에 따라 결과물의 차이가 나타나므로 주의가 필요하지만, 도면화 작업 등 활용 가능성이 뛰어날 것으로 판단된다.
본고에서는 디지털 홀로그래피 기술을 디지털 콘텐츠 관점에서 다룰 수 있는 연구 개발 결과를 다루었다. 디지털 홀로그래피(DH: Digital Holographic) 기술을 디지털 홀로그래픽 콘텐츠 관점으로 접근하기 위한 기반 기술 분야로서 DH 콘텐츠 저작도구 기술, 매니지먼트 기술, 공간 인식 기반 인터랙션 기술, 화질 평가 및 휴먼팩터 기술 및 응용 콘텐츠 제작 기술 등으로 분류하여 기술하였다. 또한 디지털 홀로그래픽 콘텐츠 제작을 위한 연구 개발 결과로서 3차원 영상정보 획득, 홀로그래픽 프린지 데이터 생성과 DH 콘텐츠의 광학적 수치적 복원 및 DH 콘텐츠의 운용 테스트베드 등의 구현 결과를 제시하였다. 본고에서 제시한 디지털 홀로그래픽 콘텐츠 제작을 위한 기반 기술을 향후 실용화될 디지털 홀로그램의 광학적 복원 장치와 접목한다면 새로운 형태의 홀로그래픽 실감형 콘텐츠가 활성화될 수 있을 것으로 예상된다.
디지털 홀로그래피(holography) 기술은 3차원 물체의 정보를 디지털 영상으로 기록하고 복원하는 기술이다. PSI(Phase-shifting interferometry) 디지털 홀로그래피는 여러 장의 간섭 패턴 영상으로부터 홀로그램(hologram)을 합성하고, 이로부터 3차원 영상을 복원하는 대표적인 기법이다. 본 논문에서는 PSI 디지털 홀로그램 생성에 사용되는 여러 장의 간섭 패턴 영상의 효율적인 압축 기법을 제안한다. 먼저 네 개의 간섭패턴 영상에서 JPEG2000 기반의 비트율-왜곡(rate-distortion) 특성을 분석한다. 이에 기반하여 주어진 비트량을 일정 크기 단위로 사용할 때, 복원 영상의 왜곡을 가장 효과적으로 줄일 수 있는 간섭 패턴 영상에 우선적으로 비트량을 할당한다. 실험을 통하여 제안하는 알고리듬은 네 개의 간섭패턴 영상마다 동일한 비트량을 할당하여 압축하는 기존의 방법에 비해 비트율-왜곡 측면에서 복원 영상의 왜곡을 더 효과적으로 줄일 수 있음을 확인한다.
본 연구는 기술의 발전에 따라 현대적인 3차원 디지털 기술의 활용을 통한 디지털 자료를 구축하며, 다양한 콘텐츠 활용에 3차원 디지털 기술이 적용될 수 있도록 현재 콘텐츠별 기술들을 국내외 사례들을 통해 조사, 분석하였다. 첫째 건축 문화재의 3차원 디지털 기술의 활용은 문화재 복원 형태에서 활용하는 형태로 변화하고 있다. 둘째 제작한 콘텐츠 중 일부 콘텐츠들의 활용도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 셋째 콘텐츠의 유형이 체험+전시의 형태로 변화하고 있는 추세이지만 온라인을 통한 접근 방식은 적었다. 넷째 국내 IT기술을 활용한 디지털 복원은 해외 문화유산을 복원 하는 기술로도 사용되고 있다. 다섯째 콘텐츠 유형과 3차원 디지털기술의 관계를 분석한 결과 현재 국한된 기술의 사용을 알 수 있다. 본 연구를 통해 현재 디지털 건축 문화재의 현황 및 3차원 디지털 기술의 적용 방안에 대해 분석 하였으며, 3차원 디지털 기술 적용 및 콘텐츠를 적극적으로 개발·활용하는 기반을 마련하고자 한다. 향후 디지털건축문화재의 활성화를 위한 다양한 계층 및 디지털기술에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 보인다.
3D 가상현실의 디지털 복원 기술은 유적과 문화재 보호와 전시의 새로운 양식이다. 이 기술을 통해 언제, 어디에서나 문화재에 관한 정보를 손쉽게 접할 수 있다. 본 논문은 3D 가상현실 기법을 사용하여 조선시대 한양의 주거환경 및 자연환경을 재현하고 3D 가상현실 기술들을 적용하여 가상 문화재 원형 디지털화의 품질과 로딩속도의 문제점을 해결함으로써 디지털 복원 기법을 연구하였다.
오늘날 현대 사회에서 첨단 과학의 눈부신 발전은 전 세계 인류에게 다양한 정보를 손쉽고 빠르게 획득할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 이러한 첨단 과학의 비약적인 발전 중에 디지털 영상매체 분야는 여러 산업 분야와 일상생활에 적용되어 멀티미디어 정보사회를 대체 할 수 있는 수단으로 등장하게 되었다. 특히 최근 문화재의 복원에 대한 관심과 열의가 높아지고 있다. 따라서 문화재의 보존이나 복원 및 이들의 학문적 가치를 판정하고 기록에 남길만한 정보의 수집 등을 위한 효율적인 방법이 필요해졌으며, 이의 한 방안으로써 컴퓨터를 이용한 영상처리 기술이 문화재 복원에 도입되었다. 이러한 기법의 문화재 복원은 원본을 손상시키지 않고 문화재의 파괴된 부분을 복원시킬 수 있다는 장점으로 인해 선진 각 국에서 활발한 연구가 진행중이다 그러나, 유구한 역사 속에 무수한 문화유산을 갖고 있는 우리나라로서는, 이와 관련된 연구가 부족한 상황이다 따라서 본 연구에서는 먼저 가상현실에 대하여 고찰하고 이 기술을 문화재 복원에 적용하는 방법에 대하여 살펴 본 후, 실제 디지털 기술을 적용한 사례를 국외 국내로 나눠 소개하고 결론적으로 가상현실 기술을 통한 디지털 문화재 복원에 대한 의의를 제안해 보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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