[논문]3차원 디지털 문화재 기술의 최근동향

권용무

문제 정의

그 다음으로 해외에서의 디지털 문화재 관련 연구 사례를 소개한다. 그리고 국내에서 디지털 문화재 구죽을 위해 수행된 연 구 결과에 대해 기술한다. 또한 최근 디지털 문화재의 공유를 위해 구축된 Virtual Heritage Network에 대해 살펴본다.
본 고에서는 3차원 계측 기술 및 3차원 모델링 기술을 바탕으로한 3차원 디지털 문화재 기술에 대해 살펴보았다 실제 디지털 문화재 구축 예로서 해외의 Michelangelo 프로젝트 및 Peta 프로젝트 및 국내의 경우 3차원 디지털 석굴암 구축 과정을 소개하였다. 또한 최근 디지털 문화재의 공유를 위한 Virtual Heritage Network에 대해 살펴보았다.
그리고 국내에서 디지털 문화재 구죽을 위해 수행된 연 구 결과에 대해 기술한다. 또한 최근 디지털 문화재의 공유를 위해 구축된 Virtual Heritage Network에 대해 살펴본다.
본 고에서는 3차원 계측 기술 및 3차원 모델링 기술을 바탕으로한 3차원 디지털 문화재 기술에 대해 살펴보았다 실제 디지털 문화재 구축 예로서 해외의 Michelangelo 프로젝트 및 Peta 프로젝트 및 국내의 경우 3차원 디지털 석굴암 구축 과정을 소개하였다. 또한 최근 디지털 문화재의 공유를 위한 Virtual Heritage Network에 대해 살펴보았다.
본 고에서는 디지털 문화재 구축을 위한 기반 기술에 대해 기술한다. 이를 위해 디지털 문화재 구축을 위한 기술로서 3차원 계측 및 모델링 요소 기술의 기본 원리 및 시스템 기술에 대해 기술한다.
연구사례중 3차원 정밀 계측 및 모델링 기술을 바탕으로 수행된 미켈란젤로 프로젝트[4]를 소개한다. 미켈란젤로 프로젝트는 1997년 1월 미국과 이태리 협력 과제로 시작되었다.

제안 방법

3차원 레이저 스캐너를 통해 얻어진 깊이 정보를 나타내는 포인트 데이타들을 바탕으로 측정 대상의 깊이 및 모양 정보를 최적으로 표현할 수 있는 메쉬(mesh)를 구성하고 이들 메쉬들로부터 3차원 모델을 제작한다. 그림 3은 스캐닝 된 포인트 데이타들로부터 3차원 모델을 만드는 과정을 나타낸 것이다.
23 feet 높이의 조각품 측정, 측정하기가 어려운 부분의 측정을 고려하였다. David 상 측정을 위해서 Stanford Large Statue 스캐너를 Cyberware 사에서 특수 제작하였다. 깊숙하거나 내부에 위치하여 즉정이 어려운 부분을 위해 Faro Technologies 사 및 3D Scanner Ltd.
html)에 있는 1/5 석굴암 모형을 3차원 모델링하는 작업을 수행하였다. 기술적으로는 측정 대상의 특성, 작업 공간, 정확도, 비용 등을 고려하여 3차원 계측 방식으로서 레이저 스트라이프 기반 레이저 스캐닝 방식을 채택하였다. 석굴암 모형 스캐닝 작업은 2000년 3월 20일부터 2000년 3월 26일까지 일주일간 5 명의 인원이 참여하여 수행하였다 주 측정 대상은 주실의 본존석가여래좌상, 십일면 관세음 보살상, 보살상(2구).
html). 디지털 문화재 구축의 시작점으로서 경주 신라역사과학관(http : //bora.dacom.co.kr/~ kchool/ sokkuram/silla.html)에 있는 1/5 석굴암 모형을 3차원 모델링하는 작업을 수행하였다. 기술적으로는 측정 대상의 특성, 작업 공간, 정확도, 비용 등을 고려하여 3차원 계측 방식으로서 레이저 스트라이프 기반 레이저 스캐닝 방식을 채택하였다.
또한 본 연구센터에서는 서라벌의 주요 문화재의 3차원 모델링을 수행하였다. 구죽된 주요 디지털 문화재로는 석굴암, 황룡사, 첨성대 안압지, 포석정, 성덕대왕신종, 분황사, 반월성 등이 있다.
본 연구에서는 Vivid 700 레이저 스캐너를 통해 입력되는 포인트 데이터들을 처리하여 3차 원 모델화하는 프로그램으로서 국내 기술로 개발된 RapidForm (www.rapidform.com) 3D reverse modeler를 사용하였다. RapidForm은 3D 포인트 데이터 또는 폴리곤 데이터를 처리하는 기능을 가진다.
본 프로젝트의 주요 대상은 23 feet으] David 상, 고대 건축물, 고대 로마의 지도가 새겨진 맵 프레그먼트(map fragment) 등이였다 특히 본 프로젝트에서는 스캐닝 대상 오브젝트상의 수 mm 이하의 끌 자국까지도 스캐닝 하기 위해 정밀 계측 기술을 사용하였다 또한 23 feet 크기의 David 상의 측정을 위해 특수 리프터 (lifter)를 설계 제작하였다. 즉 스캐닝을 위해 정밀도.
전 실의 금강역사상(2구), 팔부신중상(8구) 이다. 스캐닝 한 데이터를 이용한 3차원 모델링 작업은 2000년 4월부터 8월까지 5개월에 결쳐 3차원 메쉬 모델 생성, 메쉬 모델 최적화 작업, 택스쳐 맵핑작업을 수행하였다.
깊숙하거나 내부에 위치하여 즉정이 어려운 부분을 위해 Faro Technologies 사 및 3D Scanner Ltd.에서 jointed digitizing arm 및 small triangulation laser range finder를 제작하였다. 또한 건축물 측정을 위해서는 레이저의 time- of-flight 개념에 기반한 Cyra Technologies 사의 레이저 레인지 파인더를 사용하였다 미국-이태리 협력 프로젝트(미켈란젤로 프로젝트)에 대한 개요는 표 1과 같으며 주요 데이터를 표 2에 제시하였다.
본 고에서는 디지털 문화재 구축을 위한 기반 기술에 대해 기술한다. 이를 위해 디지털 문화재 구축을 위한 기술로서 3차원 계측 및 모델링 요소 기술의 기본 원리 및 시스템 기술에 대해 기술한다. 그 다음으로 해외에서의 디지털 문화재 관련 연구 사례를 소개한다.
기본 절차를 정리하면 다음과 같다. 포인트 데이터로부터 부분 폴리곤(partial polygon) 작성, 부분 폴리곤들의 정합을 통한 결합된 폴리곤 모델 작성, 전체를 결합한 폴리곤 모델 작성, 커브 추출 및 면 생성 과정, 텍스쳐 매핑을 통해 최종적인 3차원 모델이 만들어 진다.

대상 데이터

에서 jointed digitizing arm 및 small triangulation laser range finder를 제작하였다. 또한 건축물 측정을 위해서는 레이저의 time- of-flight 개념에 기반한 Cyra Technologies 사의 레이저 레인지 파인더를 사용하였다 미국-이태리 협력 프로젝트(미켈란젤로 프로젝트)에 대한 개요는 표 1과 같으며 주요 데이터를 표 2에 제시하였다.
이 프로젝 트에 서는 앞의 미 켈 란젤 로 프로젝 트는 달리 3차원 계측 방식으로서 카메라에 기반한 컴퓨터 비젼 방식을 사용하였다. 본 프로젝트 내용은 1999년 SIGGRAPH 에 서 발표되었다 본 프로젝트에 대한 자세한 내용은 http://www.research.ibm.com/pieta에 있다 그림 5는 Pieta 프로젝트에서 사용한 multiview 카메라 시스템으로서 동일한 조건에서의 영상 획득을 위해 조명을 사용하고 있다. 그림 6은 여러 대의 카메라 및 조명장치를 사용하여 Pieta를 부분별로 3차원 계측하는 예를 보인 것이다.
기술적으로는 측정 대상의 특성, 작업 공간, 정확도, 비용 등을 고려하여 3차원 계측 방식으로서 레이저 스트라이프 기반 레이저 스캐닝 방식을 채택하였다. 석굴암 모형 스캐닝 작업은 2000년 3월 20일부터 2000년 3월 26일까지 일주일간 5 명의 인원이 참여하여 수행하였다 주 측정 대상은 주실의 본존석가여래좌상, 십일면 관세음 보살상, 보살상(2구). 십대제자상(10구), 감실좌 상(8구), 천부상(2구), 비도의 사천왕상(4구).
시험하였으며 1998년 9월 장비들을 이태리로 옮겼다. 실제 제작 단계로서 1998년 9월부터 1999년 6월까지 이태리에서 스캐닝 작업을 수 행하였다.
레이저 스캐너로는 Minolta Co.에서 제작한 Vivid 70() 레이저 스캐너(http://www. minolta3d.com) 를 사용하였다. Vivid 700 레이저 스캐너는 소형이며 이동 및 조작이 용이하다는 장점을 가진다 또한 IBM PC 에 SCSI 로 연결하여 원격 제어가 가능하다.

이론/모형

이와 관련된 프로젝트로서 IBM TJ Watson 연구센터에서는 미켈란젤로의 Florentine Pieta 를 디지털화하는 프로젝트[5]를 수행하였다. 이 프로젝 트에 서는 앞의 미 켈 란젤 로 프로젝 트는 달리 3차원 계측 방식으로서 카메라에 기반한 컴퓨터 비젼 방식을 사용하였다. 본 프로젝트 내용은 1999년 SIGGRAPH 에 서 발표되었다 본 프로젝트에 대한 자세한 내용은 http://www.

후속연구

디지털 문화재의 구축은 다음과 같은 의미를 가진다고 볼 수 있다. 첫째 후손에게 물려줄 문화재의 디지털화를 통한 우리 문화재의 영구 보존이 가능하다 둘째 첨단 디지털 정보 기술 을 이용하여 한국 문화재의 우수성을 보다 쉽게 세계에 널리 알릴 수 있을 것으로 예상된다 셋째 첨단 영상 기술 확보를 통한 예술, 문화, 관광, 영화 영상 산업, 방송 분야의 기반 기술 로 활용 및 새로운 시장 개척이 가능할 것으로 보인다.
향후 디지털 문화재 구축을 통해 국가 문화 재 영구 보존, 첨단 기술을 이용한 유실된 문화재의 재현, 3차원 영상 기술을 이용한 실감 가상 박물관 구현이 이루어지고 또한 단순히 과거 문화유산의 보존 및 이해 차원을 넘어 가상 현실 및 첨단 인터랙션 기술을 기반으로 우리 선조들의 생활속에 몰입해 문화 유산을 체험하고 새로운 시각에서 느껴볼 수 있는 기술개발이 요구된다.

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