Computer Vision - Camera Model

- 고전적인 pinhole camera는 구멍의 크기에 따라 블러효과가 일어난다. 따라서 렌즈를 사용함으로써 빛을 모아 선명한 이미지를 만들게 되었다.

- aperture(조리개)에 따른 선명도 차이이다.

- 하지만 aperture를 작게 한다고 반드시 선명해지는 것은 아니다. 빛이 회절하는 성질때문에 오히려 흐린 이미지를 얻을 수 있다.

- 핀홀 카메라는 한 지점에서 반사된 모든 빛 중 핀홀을 통과하는 빛만 film에 맺히지만 이렇게 렌즈를 사용하면 반사되는 모든 빛을 한 점으로 모을 수 있다.

- 렌즈를 통과한 모든 빛들이 한 곳에 모이는 지점을 초점이라고 하고 그 거리가 focal length이다.

- 빛을 모아주는 lense, 빛의 에너지를 조절하는 aperture를 통과한 빛이 image sensor에 맺혀 3차원 물체를 2D 화면에 담는다.

- 조리개를 많이(조리개 값이 크다) 개방하고 셔터스피드를 길게 할수록 빛을 많이 통과시켜 밝은 영상을 만들 수 있다.
- 참고로 셔터스피드를 너무 길게하면 그 사이에 물체, 카메라가 움직이기 때문에 (motion) blurring효과가 생긴다.

- 렌즈를 거친 빛들이 정확하게 한 곳으로 맺히지 못하고 만드는 spot을 circle of confusion이라고 한다.
- circle of confusion중에서 초점이 맞았다고 사람이 인지하는 구간을 depth of field라고 한다. (어느정도 점 크기가 작다고 판단되는 구간)
- 즉 사진을 찍을 때 먼 배경이나 너무 가까운 물체는초점이 잘 안맞고 중간 거리에 나무는 초점이 잘 맞을 수 있다. 이렇게 초점이 잘 맺히는 거리 구간을 depth of field라고 한다

- 참고로 빛의 파장에 따라서 렌즈를 통과할때 굴절 정도가 달라서 색수차가 생길 수 있다. 즉 초점이 잘 안 맺히는 것이다.

- 참고로 구면수차는 렌즈 가장자리로 갈수록 빛이 많이 굴절돼서 초점이 잘 안맞는 현상이다. 조리개값을 조정해서 구면수차를 제거할 수 있다.

- circle of confusion은 조리개 값과도 관계가 있다.
- 조리개를 많이 개방해서 aperture를 크게하면 물체보다 뒤에있는 배경은 초점이 안 맞아 흐리게보인다.
- 조리개를 조금 개방하면 배경까지도 초점이 비교적 뚜렷해진다. 대신 화면이 어두워지는 것을 셔터스피드로 보완해야 한다

3. Dolly Zoom(Vertigo Effect)

- 사람은 가만히 있는데 배경이 앞으로 확 전진하는 등의 효과를 구현한 영상 기법을 말한다.
- 초점거리가 각기 다른(화각이 각기 다른) 렌즈로 동일한 물체를 찍으면 배경만 바뀌는 듯한 느낌을 구현할 수 있다.

- 초점 거리를 짧게해서 더 넓은 화각으로 사진을 찍으면 넓은 풍경이 담긴다.

- 넓은 화각과 좁은 화각으로 가까이 있는 물체를 찍었을때 차이이다.

- 초점거리에 따라 화각이 달라진다. 초점거리가 짧을 수록 넓은 화각을 담을 수 있고 초점거리가 길수록 망원렌즈가 된다.

- 앞에는 선명한데 뒷부분은 흐릿하다. 소실점이 존재함으로써 깊이감을 느낄수 있다.

- 앞에 있는 나무는 진하고 뒤에있는 나무는 흐릿하다. 공기중의 미립자를 거치며 빛의 색이 약해지기 때문에 만들어진다. 이런 효과로 공간감을 느낄 수 있다.

- vanishing line, vanishing point 때문에 2D사진임에도 불구하고 우리는 3차원 공간감을 느낄 수 있다.