비하인드 스토리: 세계 박람회에 전시할 룩셈부르크 대공궁 캡처

Artec 3D 지원팀은 세계 박람회를 위해 룩셈부르크를 디지털화해 달라는 요청을 받고 무척 기뻤습니다. 3D 스캐닝의 한계를 뛰어넘어 나의 사랑하는 나라를 세상에 알린다? 정말 좋은 기회였습니다! 그러나 가장 빠르고 간단한 방법을 모색하는 과정에서 몇 가지 문제가 발생했습니다.

처음에는 고해상도 Artec Spider II로 궁전의 설탕 모델을 디지털화해 보았습니다. 매우 사실적인 외관을 자랑했지만(Spider II가 그 미묘한 디테일을 훌륭하게 포착했음), 이 복제품은 정확한 1:1 3D 모델을 생성하는 데 필요한 형상 정확도를 갖추지 못했습니다.

룩셈부르크 대공궁의 3D 설탕 모델을 캡처하는 Artec Spider II.

빠르다고 생각했던 이 방법이 통하지 않자 Artec 팀은 어쩔 수 없이 대공궁 자체를 직접 스캔해야 했습니다. 이 작업에는 나름의 어려움이 따랐습니다. Artec Ray II는 대형 객체와 넓은 영역을 캡처하는 데 탁월합니다. 하지만 삼각대 장착 방식 때문에 위에서 "볼 수 있는" 범위가 제한됩니다. 다행히도, Artec Studio에는 이제 드론과 호환되는 사진측량 기능이 탑재되었습니다.

다음 문제는 붐비는 유적지 주변에서 드론을 어떻게 공중에 띄우느냐 하는 것이었습니다. 이를 위해 궁전의 수석 관리인을 찾아가 비행 허가를 받아내야 했습니다. 마지막으로 보행자 문제가 있었습니다. 인기 관광지인 이곳은 종종 사람들로 북적입니다. 3D 데이터 캡처 작업에서 이는 디테일이 가려지거나 모션 블러가 발생할 수 있어 좋지 않은 상황입니다.

하지만 신중한 이중 스캔과 Ray II의 내장된 시각 관성 시스템(VIS), 그리고 Artec Studio에 탑재된 고급 알고리즘 덕분에 Artec 팀은 결국 몰입형 VR 애플리케이션에 적합한 사실적인 외관을 지닌, 놀라울 정도로 크면서도 디테일한 3D 모델을 캡처할 수 있었습니다.

간단한 스캐닝, 탁월한 결과

이 프로젝트를 진행한 3D 스캐닝 전문가 중 한 명인 Keynan Tenenboim에 따르면, Ray II 데이터 캡처는 사실 그다지 어렵지 않았습니다. Ray II의 VIS 시스템을 통해 3D 공간에서 자체 위치를 추적할 수 있으므로, 사용자는 모든 각도에서 캡처할 수 있도록 장치의 위치를 조정하기만 하면 됩니다. Tenenboim은 “현장에서 제가 맡은 일은 기본적으로 스캐너를 이리저리 옮기고 버튼을 누르는 것이었습니다. 다른 기술은 전혀 필요하지 않았습니다. 길거리에서 아무나 데려와 맡겨도 될 일이었습니다!”라고 말했습니다.

진짜 문제는 충분한 거리에서 스캔하여 실제 크기로 캡처하는 것이었습니다. Ray II는 10미터 거리에서 최대 1.9mm의 정확도를 달성할 수 있습니다. 하지만 Tenenboim이 너무 가까이 다가가면 궁전 건축물의 일부가 다른 부분을 가렸습니다. 따라서 약 20미터 거리로 뒤로 물러나 전체 구조물이 시야에 들어오도록 하고, 궁전 단지를 한 바퀴 돌며 스캔해야 했습니다.

대공궁의 최종 3D 모델.

Tenenboim이 Ray II로 스캔하는 동안, 그의 동료 Jerry Klein은 해당 지역 상공에서 드론을 조종했습니다. 비행 허가를 받았지만, 이는 결코 쉬운 일이 아니었습니다. 궁전은 복잡한 도로망으로 둘러싸여 있어, 항법 오차가 발생했다면 막대한 비용이 들었을 것입니다. 그러나 Klein은 경험이 풍부한 조종사가 아니었음에도 불구하고 현장 전체를 잘 캡처했습니다.

Klein은 "드론을 조종하는 것은 비디오 게임을 하는 것과 같습니다. 특별한 것은 없습니다. 꽤 직관적입니다. 사진을 캡처하는 장점은 고화질 이미지를 얻을 수 있고 노이즈가 적다는 점입니다. Artec Studio에서는 동영상으로도 3D 모델을 생성할 수 있지만, 안전을 위해 둘 다 캡처했습니다. 동영상을 통해 더 빠르게 작업할 수 있었고, 재구성이 어려운 부분은 사진을 활용했습니다."라고 설명했습니다.

Artec Studio에서 여러 데이터세트 병합

Artec Studio는 이제 구조광, 레이저, 라이다 스캐너 및 사진측량으로 수집한 3D 데이터세트를 캡처, 처리, 결합하는 올인원 도구 상자입니다. 3D 스캔과 사진/동영상을 병합하려면 먼저 3D 메시를 생성해야 합니다. Ray II 데이터 융합 과정에서 VIS는 사전 정렬을 간소화하며 프로젝트의 중심 역할을 다시 한번 수행했습니다.

Tenenboim은 “Ray II의 VIS 시스템은 기본적으로 모든 스캔을 자동으로 정렬하므로, Artec Studio에 데이터를 업로드할 때 모든 객체가 이미 사전 정렬된 상태입니다. 100개의 서로 다른 스캔을 보는 대신, 화면에서 하나의 객체만 보게 됩니다. 저희가 정말 노력한 부분 중 하나는 그 시스템을 추적하고 최대한 유지하는 것이었습니다."라고 덧붙였습니다.

룩셈부르크의 “할로우 투스(속이 빈 이빨)” 유적지 외부에 설치된 Artec Ray II.

AI Photogrammetry로 3D 메시를 생성하는 방식은 약간 다르지만 결과물은 여전히 훌륭합니다. Artec Studio의 알고리즘은 사진이나 동영상을 조정 가능한 경계 상자가 있는 “모델 미리보기”로 변환합니다. 사용할 캡처 데이터를 지정하면 소프트웨어는 실시간으로 실제와 같은 3D 모델을 생성하며, 이는 3D 스캔으로 생성된 모델과 병합되어 실제 크기에서도 높은 디테일을 구현할 수 있습니다.

Artec Studio에서는 구멍을 메우고, 움직이는 객체를 제거하며, 텍스처를 매핑하고, 모델을 디시메이션하여 폴리곤 수를 줄일 수도 있습니다. 이러한 모든 기능을 통해 사용자는 모델을 다듬을 수 있으며, 특히 Artec의 3D 스캐닝 전문가팀에게는 VR 사용 사례에 적합한 경량 모델을 생성하는 데 매우 중요했습니다.

차세대 문화유산 보존 기술 도입

Artec 팀은 결국 Ray II, AI Photogrammetry, 무선 Artec Leo와 같은 휴대용 장치를 결합하여 룩셈부르크 파빌리온의 다른 랜드마크들도 디지털화할 수 있었습니다. 여기에는 한쪽이 절벽인 유네스코 세계유산인 "할로우 투스(Hollow Tooth, 속이 빈 이빨)"도 포함되었는데, 드론 사용이 필요했으며 데이터는 다시 Ray II 스캔과 병합되어 모든 각도에서 캡처한 모델을 제작했습니다.

다른 아름답게 캡처된 모델들과 함께, 할로우 투스도 이제 오사카 엑스포 앱을 통해 관람할 수 있으며, 이를 통해 룩셈부르크의 역사를 새로운 관객들에게 선보이고 있습니다. 실제로 엑스포 현장을 방문한 관람객들도 원격으로 접속한 관람객들과 함께 VR로 유명 유적지를 '탐방'할 수 있습니다.

역시 Ray II와 AI Photogrammetry를 사용하여 캡처한 할로우 투스의 3D 모델.

Klein은 이 접근 방식이 문화유산 보존뿐만 아니라 다른 대규모 애플리케이션에서도 상당한 잠재력을 가지고 있다고 보고 있습니다. 다양한 3D 스캐너와 사진측량을 통해 이 두 가지 기술의 장점을 모두 갖춘 놀라울 정도로 높은 정확도와 캡처 규모를 사용자에게 제공할 수 있기 때문입니다.

Klein은 “이 접근 방식은 할리우드 영화 산업부터 비디오 게임에 이르기까지 전통적으로 형상보다는 텍스처에 더 중점을 두는 모든 분야에 적용될 수 있을 것 같습니다. 3D 스캔과 사진측량을 모두 결합할 수 있기 때문에 우수한 형상과 고품질 텍스처링을 동시에 얻을 수 있습니다. 이 방식은 둘 중 하나를 선택해야 하는 문제가 없어 아주 유용합니다."라고 결론지었습니다.

Artec 3D는 오사카의 룩셈부르크 파빌리온 제작에 기여하게 된 것을 영광으로 생각합니다.