영상 처리란 스캐너, 디지털 카메라 등의 장치를 통하여 획득되었거나 또는 컴퓨터를 이용하여 생성된 영상을 원하는 목적에 맞게 조작하는 것을 말한다. 그중에서 워핑(warping)과 모핑 (morphing)은 TV 광고나 영화 등에 많이 활용되어 일반인들에게도 널리 알려진 영상 처리 기법이 다. 이것은 영상의 형태를 크게 변화시킴으로써 아주 흥미로운 결과 영상을 만들어 낼 수 있다.
워핑은 화소의 위치를 이동시키는 기하학적 처리의 한 방법이다. 워핑은 모든 화소에 일정한 규칙을 적용함으로써 균일한 결과를 얻는 확대나 축소 같은 영상 처리 방법과 달리 화소별로 이동 거리를 달리함으로써 고무판 위에 그려진 영상을 임의로 구부리는 것과 같은 효과를 낼 수 있다. 영상 워핑은 인공위성이나 우주선으로부터 전송된 영상이 렌즈의 변형이나 신호의 왜곡으로 인해 일그러지는 경우가 많아서 이를 복구하는 용도로 처음 사용되었으며 물체나 동물, 배우 등의 모습을 변환하는 데도 사용되고 있다. 예를 들어 배우의 신체 일부만 길게 한다거나, 소가 표정을 바꾸거나 노래를 부른 다거나, 냉장고의 모습이 변형된다든지 등의 특수 효과를 낼 수 있다.
워핑을 하기 위해서는 먼저 입력 영상을 어떻게 변형할 것인지를 정해야 한다. 이것은 입력 영상의 특징점과 결과 영상에서의 특징점 사이의 대응 관계를 표현하는 것이다. (가)와 같이 변형하고자 하는 대상의 부위에서 눈, 코, 입의 모양이나 테두리와 같이 변형의 영향이 눈에 띄는 부위를 특징점으로 선택
한다. (가)에서 선택된 특징점을 어느 위치로 이동시킬지를 (나)와 같이 정의하고, 각 특징점 사이의 이동 위치로부터 영상을 변형시켜 (다)와 같은 결과를 얻을 수 있다. 이런 특징점들을 연결한 선을 제어선이라 하는데, (가)의 특징점 A와 B를 연결한 제어선을 이용하여 워핑을 수행하는 방법을 살펴보자. (다)와 같이 개가 웃고 있는 영상을 만들기 위해서는 먼저 입력 영상 (가)에서 특징점 주변의 화소와 제어선 까지의 수직 거리(그림의 ①), 화소와 두 특징점까지의 상대적인 거리(그림의 ②)를 구한다.이것을 (가)의 특징점 A, B와 대응하는 (다)의 A, B′의 분포에 따라 결과 영상에서도 ①과 ② 거리의 비율이 유지되도록 함으로써 변형될 화소의 위치를 정하여 워핑을 수행한다. 이러한 방법으로 웃는 모습으로 변형된 (다) 영상을 얻을 수 있다. 그러나 실제 워핑에서는 여러 개의 특징점과 제어선을 가지므 로 각 제어선은 영상의 모든 화소에 영향을 미치게 된다.
[A] [워핑이 하나의 입력 영상에 대해 영상의 형태만 변환시키는 데 반해, 모핑은 두 개의 서로 다른 영상에 대해 한 영상을 다른 영상으로 변환시키는 것을 말한다. 모핑은 워핑을 응용한 것으로 워핑 단계와 융합 단계를 거쳐 하나의 영상을 생성하고 생성된 영상과 두 영상을 자연스럽게 오버랩시키는 기법이다. 그런데 모핑에서 한 영상을 다른 영상으로 자연스럽게 변환하기 위해서는 중간에 워핑과 융합 단계를 거친 영상을 여러 개 생성해야 하는데 이 영상을 중간 프레임이라 한다. 워핑 단계에서는 특징점과 제어선을 이용해 대응하는 화소의 위치를 계산해서 두 입력 영상이 같은 형태가 되도록 변환하고, 융합 단계에서는 변환된 두 영상을 합병하여 중간 프레임의 영상을 생성한다. 만약 A영상을 B영상으로 변환하고자 할 때, 10개의 중간 프레임을 생성할 경우 초기 프레임에서는 A영상이 주로 나타나게 되고 프레임이 진행되면서 B영상의 성분이 많아져 차츰 B영상의 형태로 변환되도록 함으로써 A에서 B로 자연스럽게 변하게 된다.]
01 윗글로 미루어 알 수 있는 내용으로 가장 적절한 것은?
① 워핑이나 모핑의 적용 시 특징점의 수가 많을수록 영상의 변형이 적게 일어난다.
② 모핑은 워핑을 응용하여 왜곡된 서로 다른 영상을 연결하여 복구하는 용도로 사용되고 있다.
③ 워핑과 모핑의 제어선은 처리하고자 하는 영역을 제외한 배경 영역에는 영향을 미치지 않는다.
④ 워핑과 모핑은 모두 영상의 대응하는 위치가 특징점으로 정의되고 제어선의 관계에 의해 대응 관계를 나타낸다.
⑤ 여러 개의 제어선이 모든 화소에 영향을 미치기 때문에 자연스러운 워핑 효과를 내기 위해서는 제어선의 수를 최소화해야 한다.
02 <보기>의 ⓐ에 해당되는 기법에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
<보기>
Q: 영화 ‘괴물’을 작업하실 때 가장 어려웠던 장면은 무엇이었나요?
A: 괴물의 꼬리에 매달린 사람은 실제 배우이고 꼬리는 CG (computer graphics)였는데, 그것을사실감 있게 표현하는 게 어려웠습니다. 실사를 먼저 찍어 놓은 상태라 꼬리 CG를 여기에 맞춰야 했는데, 실사에서는 사람이 와이어로 내려오다 보니 옷이 접혀 올라간 모습이 표현되지 않았습니다. 결국 ⓐ 영상처리 기법을 사용해서 옷의 구겨진 느낌을 만들어 냈죠.
① 화소별로 이동 거리를 달리함으로써 영상의 형태만 변환시킨 것이군.
② 사실감 있는 표현을 위하여 하나의 영상에 대해 특정 부분만 변형시키는 기법을 사용했군.
③ 실사 영상의 특징점과 옷이 접혀 올라간 모습을 표현한 특징점 사이의 대응 관계를 먼저 기술했겠군.
④ 실사 영상을 어떻게 변형할 것인지를 기술하기 위해 꼬리 CG의 특징점과 제어선을 이용하여 대응 위치를 찾았겠군.
⑤ 특징점과 제어선을 이용해 대응하는 특징점의 분포에 따른 거리의 비율이 유지되도록 변형될 화소의 위치를 정했겠군.
03 <보기>는 모핑의 한 영상을 얻는 과정을 구현한 것이다. [A]를 참고하여 ⓐ~ⓔ에 대해 이해한 내용으로 적절하지 않은것은? (단, ⓐ 영상을 ⓓ 영상으로 변환)
<보기>
① ⓔ는 변환된 두 영상을 합병하는 융합 단계를 거쳐 생성된 영상이다.
② ⓔ는 ⓐ 영상을 ⓓ 영상으로 변환하는 과정에 생성한 중간 프레임에 해당한다.
③ ⓑ와 ⓒ는 워핑의 기법을 사용하여 입력 영상 ⓐ와 ⓓ가 같은 형태가 되도록 변환한 영상이다.
④ ⓐ →ⓑ→ⓔ→ⓒ→ ⓓ의 과정으로 영상을 오버랩시킴으로써 자연스러운 변화를 만들어 낸다.
⑤ ⓐ에서 ⓓ의 성분이 차츰 많아지며 변환되는 과정은 중간 프레임 영상이 많을수록 자연스럽게 나타난다.
도움자료
[2014 EBS 수능특강 B]
5강 기술 분야의 글 읽기
기본 문제 01 ④ 02 ④ 03 ④
‘워핑과 모핑’
해제 : 이 글은 가장 널리 알려진 영상 처리 기법으로서의 워핑과 모핑의 의미와 그 수행 방법에 대해 설명하고 있다. 워핑은 화소의 위치를 이동시키는 기하학적 처리의 한 방법으로 특징점과 제어선을 이용해 대응하는 화소의 위치를 계산함으로써 원하는 효과를 얻는 영상 처리 기법이다. 워핑이 하나의 입력 영상에 대해 영상의 형태만 변형시키는 것이라면 모핑은 두 개의 서로 다른 영상에 대해 한 영상을 다른 영상으로 변환시키는 것을 말한다. 모핑은 워핑을 응용한 것으로 워핑 단계와 융합 단계를 거쳐 두 영상을 자연스럽게 오버랩시키는 영상 처리 기법이다.
주제 : 워핑과 모핑의 의미와 수행 방법
구성
•1문단: 영상 처리의 의미와 대표적 영상 처리 기법 워핑과 모핑
•2문단: 워핑의 의미와 사용의 예
•3문단: 워핑 수행의 방법
•4문단: 모핑의 의미와 수행 방법
01 세부 내용 추론 답 ④
이 문제는 글의 세부 정보를 이해하고 이를 종합적으로 판단하여 숨은 정보를 추론할 수 있는지를 묻고 있다.
[정답이 정답인 이유]
➔
단서
3문단
•워핑에서 어떻게 변형할 것인지를 정하는 것은 입력 영상의 특징점과 결과 영상에서의 특징점 사이의 대응 관계를 나타냄.
•특징점들을 연결한 선을 제어선이라 하는데, 입력 영상에서 ① ‘특징점 주변의 화소와 제어선까지의 수직 거리’, ② ‘화소와 두 특징점까지의 상대적인 거리’를 구하여 이를 결과 영상에서도 대응하는 특징점의 분포에 따라 ①과 ② 거리의 비율이 유지되도록 하여 변형될 화소의 위치를 정함.
4문단
모핑의 워핑 단계에서는 특징점과 제어선을 이용해 대응하는 화소의 위치를 계산해서 두 입력 영상이 같은 형태 가 되도록 변환함.
[오답이 오답인 이유]
①
지문-3문단
단서 ➔ 특징점은 변형하고자 하는 대상의 부위에서 변형의 영향이 눈에 띄는 부위를 선택하는 것임.
특징점은 변형의 영향이 눈에 띄는 부위를 선택한 것이므로 특징점의 수가 많을수록 영상의 변형은 크게 일어날 것이다.
②
단서
2문단
영상 워핑은 ~ 렌즈의 변형이나 신호의 왜곡으로 인해 일그러지는 경우가 많아서 이를 복구하는 용도로 처음 사용
4문단
모핑은 두 개의 서로 다른 영상에 대해 한 영상을 다른 영상으로 변환시키는 것을 말한다. 모핑은 워핑을 응용한 것으로
③, ⑤
지문 - 3문단
단서 ➔ •특징점은 변형하고자 하는 대상의 부위에서 변형의 영향이 눈에 띄는 부위를 선택하는 것임.
•특징점들을 연결한 선을 제어선이라 함.
•실제 워핑에서는 여러 개의 특징점과 제어선을 가지므로 각 제어선은 영상의 모든 화소에 영향을 미치게 됨.
③ 3문단의 단서 → 실제 워핑에서는 여러 개의 제어선이 영상의 모든 화소에 영향을 미치게 되므로 처리하고자 하는 영역을 제외한 배경 영역에도 영향을 미치게 된다.
⑤ 3문단의 단서 → 특징점들을 연결한 제어선을 최소화했다는 것은 영상의 조작이 적다는 것이지, 자연스러운 효과를 내는 것과는 관계가 없다.
교육과정연계
독서Ⅰ (2) 기능 (나) 독서의 수행 ② 추론적 독해
㉯ 필자의 의도, 목적, 숨겨진 주제 등을 추론한다.
독서Ⅱ (1) 글의 유형 (나) 제재에 따른 글 읽기
① 글의 제재에 따라 서로 다른 배경지식을 동원하고 읽는 방법도 달리하여야 함을 이해한다.
02 구체적 상황에 적용하기 답 ④
이 문제는 글의 핵심 내용을 구체적 상황에 적용하여 살펴보도록 함으로써 글의 내용을 종합적으로 판단하여 사례를 분석할 수 있는지를 묻고 있다.
[정답이 정답인 이유]
<보기>의 ⓐ
실사 영상에서 옷의 구겨진 느낌을 만든 영상 처리 기법
↓
워핑
➔
지문의 단서
[2문단]
워핑은 ~ 화소별로 이동 거리를 달리함으로써 ~ 영상을 임의로 구부리는 것과 같은 효과를 낼 수 있다.
[3문단]
•워핑은 먼저 입력 영상을 어떻게 변형할 것인지를 기술해야 함.
•워핑에서 어떻게 변형할 것인지를 기술하는 것은 입력 영상의 특징점과 결과 영상에서의 특징점 사이의 대응 관계를 나타냄.
•특징점은 변형하고자 하는 대상의 부위 에서 변형의 영향이 눈에 띄는 부위를 선택하는 것임.
•입력 영상에서 ① ‘특징점 주변의 화소와 제어선까지의 수직 거리’, ② ‘화소와 두 특징점까지의 상대적인 거리’를 구하여 이를 결과 영상에서도 대응하는 특징점의 분포에 따라 ①과 ② 거리의 비율이 유지되도록 하여 변형될 화소의 위치를 정함.
[4문단]
워핑이 하나의 입력 영상에 대해 영상의 형 태만 변환시키는 데 반해
3문단의 단서를 볼 때, 실사 영상을 어떻게 변형할 것인지를 기술하기 위해서는 꼬리 CG의 특징점과 제어선을 이용하여 대응 위치를 찾는 것이 아니라 실사 영상의 특징점과 옷이 접혀 올라간 모습을 표현한 특징점 사이의 대응 관계를 기술해야 한다.
① 2, 4문단의 단서 → 워핑은 화소별로 이동 거리를 달리함으로써 영상을 임의로 구부리는 것과 같이 영상의 형태만 변화시키는 것이다.
② 3, 4문단의 단서 → 사실감 있게 표현하기 위해 실사 영상에 대해 꼬리에 매달린 것처럼 옷이 접혀 올라가도록 그 부분만 변형시킨 것이다.
③ 3문단의 단서 → 워핑은 가장 먼저 실사 영상을 어떻게 변형할 것인지를 기술해야 하는데, 이것은 실사 영상의 특징점과 옷이 접혀 올라간 모습을 표현한 특징점 사이의 대응 관계를 나타낸다.
⑤ 3문단의 단서 → 실사 영상에서 특징점과 제어선을 이용하여 상대적 거리를 구하고 이를 대응하는 특징점의 분포에 따라 거리의 비율이 유지되도록 하여 변형될 화소의 위치를 정함으로써 옷이 접혀 올라간 모습의 결과 영상을 얻을 수 있다.
교육과정연계
독서Ⅰ (2) 기능 (나) 독서의 수행 ② 추론적 독해
㉱ 글의 내용을 여러 가지 관점에서 분석하고 종합한다.
독서Ⅱ (1) 글의 유형 (가) 목적에 따른 글 읽기
③ 독서의 목적과 글의 특징에 맞게 글을 읽었는지 성찰한다.
03 자료의 적절성 평가 답 ④
이 문제는 글의 세부 내용을 파악하여 이를 실제적으로 보여 주는 자료를 설명할 수 있는지를 묻고 있다. 즉 모핑의 과정을 보여 주는 구체적 자료를 통해 글의 내용을 정확하게 이해했는지를 묻고 있다.
[정답이 정답인 이유]
[4문단] 지문의 단서
•모핑은 ~ 워핑 단계와 융합 단계를 거 쳐 하나의 영상을 생성하고 생성된 영상 과 두 영상을 자연스럽게 오버랩시키는 기법
•워핑 단계에서는 ~ 두 입력 영상이 같은 형태가 되도록 변환
•융합 단계에서는 변환된 두 영상을 합병 하여 중간 프레임의 영상을 생성
•한 영상을 다른 영상으로 자연스럽게 변 환하기 위해서 중간에 여러 개의 영상을 생성해야 하는데, 이를 중간 프레임이라 함.
➔
<보기>
ⓐ: 최초 영상(입력 영상)
ⓑ: 워핑을 수행하여
ⓐ를 ⓓ와 같은 형태가 되도록 변환
ⓒ: 워핑을 수행하여
ⓓ를 ⓐ와 같은 형태 가 되도록 변환
ⓓ: 최후 영상(입력 영상)
ⓔ: 변환된 ⓑ와 ⓒ 두 영상을 합병하여 생성한 중간 프레임
[오답이 오답인 이유]
① ⓔ는 워핑을 수행하여 변환된 ⓑ와 ⓒ 두 영상을 합병하여 생성한 영상이다.
② ⓔ는 ⓐ 영상을 ⓓ 영상으로 변환하는 과정에서 워핑을 수행한 두 영상을 합병하여 생성한 영상으로 중간 프레임에 해당 한다.
③ ⓑ는 워핑의 기법을 사용하여 ⓐ를 ⓓ와 같은 형태가 되도록 변환한 것이고, ⓒ는 ⓓ를 ⓐ와 같은 형태가 되도록 워핑을 수행하여 변환한 것이다.
⑤ 초기 프레임에서는 ⓐ 영상이 주로 나타나다가 ⓓ 영상의 성분이 차츰 많아지면서 ⓓ 영상의 형태로 변환되는데, 자연스러운 변화를 위해서는 ⓔ와 같은 중간 프레임이 많을수록 좋다.
교육과정연계
독서Ⅰ (2) 기능 (나) 독서의 수행 ② 추론적 독해
㉮ 지식과 경험, 표지, 문맥 등을 이용하여 생략된 내용을 추론한다.
독서Ⅱ (1) 글의 유형 (나) 제재에 따른 글 읽기
③ 주제, 필자, 글감, 배경 등 여러 측면에서 관련되는 글을 비교하고 분석하여 읽고 재구성한다.