[논문]카메라 Roll 값 제어장치의 개발

정용범; 고일주

카메라 Roll 값 제어장치의 개발
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정용범 (숭실대학교 스포츠IT융합학과) , 고일주 (숭실대학교 스포츠IT융합학과)

방송 영상 제작을 위한 특수기번에는 여러 가지 장치가 존재한다. 특히 영상미를 높이기 위해 카메라 스태빌라이져에 대한 활용도가 증가하고 있다. 그러나 스태빌라이져의 경우 연속 촬영에서 앵글의 좌우와 업다운 변경 등에 대한 제약을 갖는 단점이 있다. 본 논문에서 제안하는 카메라 Roll 값 제어장치를 활용하여 이러한 단점을 극복하였다. 이를 통해 기존에 존재하지 않았던 다양한 특수 영상 제작이 가능해지고 이를 응용하여 다른 분야에 적용이 가능하다.

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문제 정의

본 논문의 목적은 카메라의 Roll 값을 수동, 자동 제어할 수 있는 카메라 Roll 값 제어장치를 제작하기 위함에 있다. 최근 영상 제작에서는 스태디캠, 모비, 테크노크레인, 모션 컬트롤러 등의 특수기기를 통한 다양한 촬영 기법을 사용하고 있다.

제안 방법

본 논문에서는 제어 단위를 1도 단위가 아닌 0.01값 까지 정밀 제어할 수 있게 설계하였다. 모터 회전각을 측정하는 엔코더는 기기의 특성상 소수점을 갖지 않는 점을 주의해야 한다.
본 논문의 결과를 검출하기 위해 이 장치의 주요기능인 지표면을 기준으로 수평 자동 제어에 대한 실험을 하였다. 우선 타켓 값을 설정하기 위해 카메라 Roll 값 제어장치를 인위적으로 움직여 자이로 가속센서에서 검출되는 각 값에 변화를 주어 이 변화된 각도 값을 타겟 값으로 설정하여 이에 대한 동작을 그래프로 나타내었다.

대상 데이터

본 장치의 주요 구성인 MCU는 32BIT ARM MCU 보드로 기기의 제어박스에 위치하며 주변장비인 엔코더의 pulse 값을 받아들여 이동목표 값을 근거로 모터를 제어한다. 또한 자이로, 가속센서의 값을 받아들여 각 값으로 변환하여 수평유지를 컨트롤하는 등 본 장치의 모든 시스템을 구동시키기 위한 센서 및 입력과 출력장치의 기능을 통제하는 주요 구성요소 이다.

성능/효과

결과적으로 오차를 더 낮추기 위해 엔코더의 한 바퀴당 Pulse수가 높은 제품을 사용하면 더 오차를 줄일 수 있고 더욱 최소 동작 각도를 낮춰 세밀한 동작이 가능하게 할 수 있으나 불필요하게 너무 pulse가 높은 엔코더를 사용하면 MCU의 동작에 무리가 올 수도 있다. 따라서 각각의 프로젝트에 적당한 엔코더를 사용해야 안전한 동작이 가능하다.
결과적으로 필요한 회전각 값을 엔코더 값으로 변환 후 변환된 엔코더 값을 타겟 값으로 입력하여 모터 PID제어를 텅해 원하는 각 만큼 장치 즉 카메라를 회전 시킬 수 있다. 이를 실제로 적용하면 회전하기 원하는 각 값이 36일 경우 이를 1도당 엔코더 값인 277,777 에 대입하면 9999.
또한 카메라 Roll 값 제어장치는 무선장치를 이용하여 원거리에서도 Roll 값 제어가 가능하여 스태디캠 이외에도 원거리 장비인 지미짚, 크레인 등 기존 영상제작 장비와 결합되어 더 큰 효과를 낼 수 있다.
본 논문에서 제안하는 카메라 Roll 값 제어장치는 과 같이 단독으로 사용할 수 있으나 와 같이 스태빌라이져 기기인 스태디캠에 과 같이 결합하여 사용하면 더 다양하고 특수한 효과를 낼 수 있다.
스태빌라이져 기기인 스태디캠과 본 논문에서 제안하는 카메라 Roll 값 제어장치를 이용하면 그 동안 제약적인 다양한 앵글을 흔들림 없이 연속 촬영, 제작가능 하며 이 장치를 다른 방송 기기 크레인, 지미짚, 트라이포트 등과 결합하여 사용이 가능하고 이로 인해 특수영상제작에 많은 효과를 줄 수 있으며 또한 이러한 특수 장치를 영상제작 분야뿐만 아닌 로봇제어 및 자동화기기 등 다른 분야에 적용하여 많은 효과를 얻을 수 있다.

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