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여러분은 ‘깊이 감지 카메라’에 대해 알고 있나요? 3차원 센서를 이용해 3차원 사진을 찍는 카메라인데요. 카메라와 사물 사이의 거리차를 감지하는 원리지요. 하지만 밝은 빛 아래에서는 깊이의 차이를 잘 나타내지 못한다는 한계가 있습니다.

그런데 최근 미국과 캐나다 전문가들이 이 문제를 해결하는 수학 모형을 개발했다는 소식입니다. 그래서 깊이 감지 카메라를 직접 만나 얘기를 들어봤습니다.
 
안녕하세요. 먼저 카메라가 사진을 찍는 원리를 알려주세요!

카메라는 빛을 이용해 사물을 그림으로 담는 장치입니다. 일반적으로 가시광선을 담아 사진으로 나타내지요. 사람의 눈은 파장이 380~800나노미터(nm, 1nm는 100만 분의 1mm)인 가시광선만 볼 수 있기 때문이랍니다.

그런데 카메라가 깊이를 감지한다고요?

네, 3차원 센서를 이용해 카메라와 사물 사이의 거리가 얼마나 멀고 가까운지 구분한다는 뜻이에요. 원근감을 이용해 입체 사진을 찍는 원리지요. 대표적인 깊이 감지 카메라는 비디오 게임에 사용되는 마이크로소프트사의 ‘키네틱 콘트롤러’입니다.
깊이 감지 카메라는 사물의 점이나 선 같은 형태를 비춥니다. 그리고 이 형태가 어떻게 바뀌는지, 카메라가 빛을 받아들이는데 시간이 얼마나 걸리는지에 따라 3차원 이미지가 달라집니다. 그런데 3차원 센서는 낮은 전력으로만 작동합니다. 그래서 카메라가 찍으려는 대상과 관련 없는 주변의 빛을 잡으면 윤곽을 잘 감지하지 못하지요. 즉, 사진 속 이미지가 흐릿하게 나타난답니다.

최근 이 문제를 수학으로 해결했다고요?

세계 최대 컴퓨터 그래픽스 국제회의인 ‘시그래프 2015’에서 미국 카네기멜론대와 캐나다 토론토대 연구팀이 새로운 수학 모형을 발표했습니다. 카메라가 불필요한 빛은 제거하고 꼭 필요한 양만큼만 빛을 모아 뚜렷한 입체 사진을 얻는 원리예요. 사진을 찍으려는 사물의 윤곽을 나타내는 신호만 받아 사진으로 나타내는 것이지요. 연구팀이 개발한 이 모형을 깊이 감지 카메라에 적용하면 찍고 싶은 대상만 뚜렷하게 3차원 사진으로 찍을 수 있답니다.