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모아레 패턴(Moire Pattern)이란?
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- Most searched keywords: Whether you are looking for 모아레 패턴(Moire Pattern)이란? Updating 여름 철, 창에 걸려 있는 방충망을 두개 겹쳐서 본적이 있으신가요? 그 안에 나타나는 기이한 무늬들을 관찰한 적이 있으신가요? 당장 직관적으로 떠오르진 않아도 이 사진을 보시면 ‘아~’하고 감을 잡으실겁니다…괜찮아- 모든 것이 잘 될 꺼야
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무아레(모아레, Moire) 현상 : 네이버 블로그
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모아레 패턴
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모아레 패턴
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수학, 물리학, 및 기술에서, 무아레 ( UK : / m w ɑː R eɪ / MWAR -ay , US : / m w ɑː R eɪ / mwar- AY , [1] 프랑스어 : [mwaʁe] ( 청취 )
) 또는 모아레 무늬 [2] 는 대규모 간섭 패턴입니다.투명한 틈이있는 불투명 괘선 패턴이 다른 유사한 패턴 위에 겹쳐 질 때 생성 될 수 있습니다. 모아레 간섭 패턴이 나타나려면 두 패턴이 완전히 동일하지 않아야하며 오히려 변위, 회전 또는 약간 다른 피치를 가져야합니다.영국 영어,미국 영어,간섭 패턴,광고 게시판,마이크로 미터
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모아레 현상의 원리와 응용
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- Most searched keywords: Whether you are looking for 모아레 현상의 원리와 응용 모아레(MOIRE)”란 말은 처음으로 프랑스인들에 의해 불려진 단어로써 고대 중국에서 수입된 비단 위에 새겨진 물결무늬(wave pattern)를 일컫는 말이다. 뉴논문은 국내 우수 학회에서 발간되는 학술지를 전 주제분야에 걸쳐 온라인으로 서비스 중이며, 특히 교육학, 심리학, 사회복지학 등의 주제분야에 많은 자료를 보유하고 있습니다. 원문 이용은 PDF를 통해 논문 별로 열람 및 인쇄, 저장이 가능하고, 다양한 서지 관리 기능을 제공하고 있습니다.
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KR100725538B1 – 모ìë í¨í´ì´ ë°ìíì§ ìë ì¤í¬ë¦°ê°ì 주íì ë¹ì¨ ë°ê°ë ì°¨ì´ ì¤ì ë°©ë²
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– Google Patents 이에 따라 모아레 패턴이 발생하지 않는 이진영상을 형성할 수 있게 된다. 스크린(screen), 모아레(moire), 이진영상, 평균분산도, 주파수 성분, 인-페이즈(in-phase), … … - Most searched keywords: Whether you are looking for KR100725538B1 – 모ìë í¨í´ì´ ë°ìíì§ ìë ì¤í¬ë¦°ê°ì 주íì ë¹ì¨ ë°ê°ë ì°¨ì´ ì¤ì ë°©ë²
– Google Patents 이에 따라 모아레 패턴이 발생하지 않는 이진영상을 형성할 수 있게 된다. 스크린(screen), 모아레(moire), 이진영상, 평균분산도, 주파수 성분, 인-페이즈(in-phase), …
모ìë í¨í´ì´ ë°ìíì§ ìë ì¤í¬ë¦°ê°ì 주íì ë¹ì¨ ë° ê°ë ì°¨ì´ ì¤ì ë°©ë²ì´ ê°ìëë¤. 본 ë°ëª ì ë°ë¥¸ ì¤í¬ë¦°ì 주íì ë¹ì¨ ë° ê°ë ì°¨ì´ ì¤ì ë°©ë²ì ì¤ì²©ë ëê° ì´ìì ì¤í¬ë¦°ì ì´ì©íì¬, ì´ì§ììì íì±íë ë¨ê³, ì´ì§ììì ì 주í íµê³¼ íí°ë§(low pass filtering)íì¬, íê· ë°ì¬ë를 ì°ì¶íë ë¨ê³, ì°ì¶í íê· ë°ì¬ë를 ì´ì©íì¬, ì´ì§ììì ëí 주íì ì±ë¶(cost)ì ì°ì¶íë ë¨ê³, ê·¸ë¦¬ê³ , 주íì ì±ë¶ì 기ì´íì¬, ì´ì§ììì ëí 모ìë (moire) í¨í´ ë°ìì¬ë¶ë¥¼ íë¨íë ë¨ê³ í¬í¨íë¤. ì´ì ë°ë¼ 모ìë í¨í´ì´ ë°ìíì§ ìë ì´ì§ììì íì±í ì ìê² ëë¤.ì¤í¬ë¦°(screen), 모ìë (moire), ì´ì§ìì, íê· ë¶ì°ë, 주íì ì±ë¶, ì¸-íì´ì¦(in-phase), ì¹´ì´í°-íì´ì¦(counter-phase), ì¬ë¼ì´í리 ì¤í(slightly off), ì±ê·¤ë¬(singular), ì¤í ì´ë¸(stable)
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모아레 패턴(Moire Pattern)이란?
여름 철, 창에 걸려 있는 방충망을 두개 겹쳐서 본적이 있으신가요?
그 안에 나타나는 기이한 무늬들을 관찰한 적이 있으신가요?
당장 직관적으로 떠오르진 않아도 이 사진을 보시면 ‘아~’하고 감을 잡으실겁니다.
커다란 검은색 무늬들이 보이시죠?
방충망 둘을 겹쳤을 때 이런 무늬를 쉽게 볼 수 있습니다.
방충망 하나만을 관찰하면 이런 무늬가 보이지 않는데,
두개를 겹치고 이리저리 구부려 보면 원래 방충망의 간격보다 넓은 무늬가 요동치는 모습을 관찰할 수 있습니다.
비단과 같이 약간 투명한 옷감을 겹쳤을 때에도 똑같은 현상이 관찰됩니다.
모아레 무늬(Moire pattern)라 함은, 이렇듯 자그만 주기적인 무늬가 겹쳐졌을 때 나타나는 더 큰 무늬를 말합니다.
Moire라는 이름의 기원은 상당히 복잡한 과거를 가지고 있는데요,
16세기 아랍어에서 실크의 한 종류의 이름이었던 [khayyara, خيّر]가 영어로 [mohair]로 번역되었었는데, 이것이 17세기에 프랑스어인 [mouaire]로 번역되었고, 이 단어가 또다시 영어로 옮겨오면서 [moire]라는 단어가 자리잡게 되었습니다. 한편 프랑스어에선 mouaire는 moirer라는 단어의 기원이 되었는데, 지금 moirer는 ‘방직으로 비단을 만드는’ 동사로 쓰이고 있어요. 따라서 단순히 영어라고 하기에도, 프랑스어라고 하기에도 애매한 단어가 되었군요.
아래 왼쪽: 가장 단순한 형태의 모아레 무늬- 두개의 다른 평행선 무리를 살짝 비껴 놓았을 때.
아래 오른쪽: 요즘은 모아레 무늬를 이용하여 입체 형상의 굴곡을 측정하는데 사용한다고 합니다. 위: 동물원의 철창에서도 모아레 무늬가 나타납니다.아래 왼쪽: 가장 단순한 형태의 모아레 무늬- 두개의 다른 평행선 무리를 살짝 비껴 놓았을 때.아래 오른쪽: 요즘은 모아레 무늬를 이용하여 입체 형상의 굴곡을 측정하는데 사용한다고 합니다.
위의 예들은 모두 줄무늬를 육안으로 직접 확인할 수 있는 예들이었습니다.
그러나 디지털 카메라가 보급되면서, 눈으로 보기엔 아무렇지도 않은데 대상을 촬영해 얻은 디지털 사진상에서 모아레가 나타나는 현상이 드물지 않게 일어나곤 합니다.
직접 사진으로 확인해 보면.
카메라를 좀 찍어보셨다.. 하신 분들은 무척이나 익숙한 현상일 겁니다. 위의 예들은 모두 줄무늬를 육안으로 직접 확인할 수 있는 예들이었습니다.그러나 디지털 카메라가 보급되면서, 눈으로 보기엔 아무렇지도 않은데 대상을 촬영해 얻은 디지털 사진상에서 모아레가 나타나는 현상이 드물지 않게 일어나곤 합니다.직접 사진으로 확인해 보면.카메라를 좀 찍어보셨다.. 하신 분들은 무척이나 익숙한 현상일 겁니다.
그런데 조금 이상하지 않나요?
앞에서 설명한 무늬들은 분명 두 개 이상의 작은 줄무늬가 겹쳐, 큰 줄무늬를 만들었는데 이 사진에선 작은 줄무늬(철망)가 하나 밖에 없음에도 불구하고 모아레 무늬가 나타나 보입니다.
청자켓이나 줄무늬 옷을 입은채 촬영하면 화상에서 모아레가 나타나기도 합니다. 오른쪽 그림처럼, 색깔있는 셔츠도 촬영해서 확대해 보면 색깔무늬가 나타나는 것을 확인할 수 있습니다. 이같은 이유로 TV에 출연하는 연예인들은 작은 줄무늬 옷을 잘 입지 않는다고 합니다.
이 피사체들은, 육안으로 직접 보면 화면상에서 보이는 모아레 무늬가 없습니다. 즉 이 모아레들은 위에서 나타난 모아레와는 달리 자연적인 현상이 아닌, 디지털 작업에 의해 생기는 현상입니다.
즉 앞서 나타난 모아레 무늬와는 그 태생이 다르고, 원리 역시 다릅니다.
하지만 언뜻보면 앞선 모아레 무늬들과 다를게 없어 보여서 두가지 경우 다 통칭해서 모아레라고 부르고 있습니다.
해외 웹사이트를 돌아다녀도 이 둘을 명확하게 구분해 설명하고 있는 곳이 잘 없더군요ㅎㅎ
좀 더 자세하게 살펴볼까요?
지금까지의 모아레 무늬를 좀 더 풀어 설명해 보면,
“어떤 이유에서인지 작은 무늬로부터 큰 무늬가 보이는 현상”이라고 볼 수 있습니다.
신호처리 관점에서 보면, 고주파수에서부터 저주파 성분이 딸려나온 것이죠.
눈으로 보이는 모아레와 컴퓨터에서 보이는 모아레, 둘 모두 이런 관점에서 비슷합니다ㅎㅎ
하지만 눈으로 보이는 모아레는 두개의 작은 무늬로부터 큰 무늬가 생겼고,
컴퓨터 화면에서 보이는 모아레는 하나의 작은 무늬로부터 큰 무늬가 생겼습니다.
– 이 아래서부터는 다소 내용이 난해할 수 있습니다.
그렇다고 일일히 설명을 하기엔 양이 너무 많고, 본 글의 목적이 두가지 무아레의 차이를 알리는데에 있는 만큼 생략된 설명이 많습니다.
1. 눈으로 보이는 모아레
다 아시겠지만, 두가지 작은 줄무늬가 합쳐져 큰 줄무늬를 만드는 현상, 바로 맥놀이 입니다. 맥놀이(beating)는 주파수가 비슷한 두 개의 파동이 서로 간섭을 일으켜 새로운 합성파가 만들어지는 현상을 말합니다. 오른쪽 그림과 같이 흰색, 검은색이 반복되는 줄무늬를 크기를 약간만 다르게 한 뒤 서로 겹쳐보면 거시적으로 보았을때 커다란 줄무늬가 나타납니다. 특별히 더 까맣고, 특별히 더 하얀 부분이 나타나는 것이죠. 맥놀이 현상은 소리에서 쉽게 들을수 있는데, 기타의 소리를 맞추는 일이 대표적이 되겠군요.
수학적으로 보면, 두 개의 정현파가 있다고 가정합시다.
y1 = D sin ( a * x)
y2 = D sin ( b * x)
이 둘을 합하면 오일러 식에 의해
y1 + y2 = D (sin (ax) + sin (bx) ) = 2 D * cos( (a-b)/2 *x) * sin( (a+b)/2 *x)
여기서 cos( (a-b)/2 *x)가 바로 우리가 눈을 보게되는 모아레 무늬의 저주파 성분이고, sin( (a+b)/2 *x)는 그 안에서 envelope 하는 성분이라고 볼 수 있습니다.
아래 그림은 두 줄무늬의 각도변화에 따른 모아레 무늬의 생성을 나타내었습니다. 각이 커질수록 위 식에서 a보다 b가 커지게 되므로 |a-b|도 커지게 되어 모아레 무늬의 파장이 짧아집니다. 물론 위식을 이 경우에 그대로 대입할수는 없고, 정확한 분석을 위해선 조금 변형된 식을 세워 근사값을 구하면 됩니다.
2. 컴퓨터로 보이는 모아레
사진을 찍었을 때 생기는 무늬나, 컴퓨터 상에서 사진의 크기를 바꾸었을 때 생기는 무늬 등은 모두 앨리어싱(aliasing)현상입니다. 앨리어싱이란 측정하고자 하는 주파수가 샘플링 주파수의 절반보다 클 때, 이를 측정할 수 없는 현상입니다. 앨리어싱에 대한 자세한 설명은 따로이 적어 올리겠습니다. 그걸 확인해 주시면 좋겠네요.
그런데 조금 이상하지 않나요?앞에서 설명한 무늬들은 분명 두 개 이상의 작은 줄무늬가 겹쳐, 큰 줄무늬를 만들었는데 이 사진에선 작은 줄무늬(철망)가 하나 밖에 없음에도 불구하고 모아레 무늬가 나타나 보입니다.청자켓이나 줄무늬 옷을 입은채 촬영하면 화상에서 모아레가 나타나기도 합니다. 오른쪽 그림처럼, 색깔있는 셔츠도 촬영해서 확대해 보면 색깔무늬가 나타나는 것을 확인할 수 있습니다. 이같은 이유로 TV에 출연하는 연예인들은 작은 줄무늬 옷을 잘 입지 않는다고 합니다.이 피사체들은, 육안으로 직접 보면 화면상에서 보이는 모아레 무늬가 없습니다. 즉 이 모아레들은 위에서 나타난 모아레와는 달리 자연적인 현상이 아닌, 디지털 작업에 의해 생기는 현상입니다.즉 앞서 나타난 모아레 무늬와는 그 태생이 다르고, 원리 역시 다릅니다.하지만 언뜻보면 앞선 모아레 무늬들과 다를게 없어 보여서 두가지 경우 다 통칭해서 모아레라고 부르고 있습니다.해외 웹사이트를 돌아다녀도 이 둘을 명확하게 구분해 설명하고 있는 곳이 잘 없더군요ㅎㅎ좀 더 자세하게 살펴볼까요?지금까지의 모아레 무늬를 좀 더 풀어 설명해 보면,”어떤 이유에서인지 작은 무늬로부터 큰 무늬가 보이는 현상”이라고 볼 수 있습니다.신호처리 관점에서 보면, 고주파수에서부터 저주파 성분이 딸려나온 것이죠.눈으로 보이는 모아레와 컴퓨터에서 보이는 모아레, 둘 모두 이런 관점에서 비슷합니다ㅎㅎ하지만 눈으로 보이는 모아레는 두개의 작은 무늬로부터 큰 무늬가 생겼고,컴퓨터 화면에서 보이는 모아레는 하나의 작은 무늬로부터 큰 무늬가 생겼습니다.- 이 아래서부터는 다소 내용이 난해할 수 있습니다.그렇다고 일일히 설명을 하기엔 양이 너무 많고, 본 글의 목적이 두가지 무아레의 차이를 알리는데에 있는 만큼 생략된 설명이 많습니다.1. 눈으로 보이는 모아레다 아시겠지만, 두가지 작은 줄무늬가 합쳐져 큰 줄무늬를 만드는 현상, 바로 맥놀이 입니다. 맥놀이(beating)는기타의 소리를 맞추는 일이 대표적이 되겠군요.수학적으로 보면, 두 개의 정현파가 있다고 가정합시다.y1 = D sin ( a * x)y2 = D sin ( b * x)이 둘을 합하면 오일러 식에 의해y1 + y2 = D (sin (ax) + sin (bx) ) = 2 D * cos( (a-b)/2 *x) * sin( (a+b)/2 *x)여기서 cos( (a-b)/2 *x)가 바로 우리가 눈을 보게되는 모아레 무늬의 저주파 성분이고, sin( (a+b)/2 *x)는 그 안에서 envelope 하는 성분이라고 볼 수 있습니다.아래 그림은 두 줄무늬의 각도변화에 따른 모아레 무늬의 생성을 나타내었습니다. 각이 커질수록 위 식에서 a보다 b가 커지게 되므로 |a-b|도 커지게 되어 모아레 무늬의 파장이 짧아집니다. 물론 위식을 이 경우에 그대로 대입할수는 없고, 정확한 분석을 위해선 조금 변형된 식을 세워 근사값을 구하면 됩니다.2. 컴퓨터로 보이는 모아레사진을 찍었을 때 생기는 무늬나, 컴퓨터 상에서 사진의 크기를 바꾸었을 때 생기는 무늬 등은 모두 앨리어싱(aliasing)현상입니다. 앨리어싱이란 측정하고자 하는 주파수가 샘플링 주파수의 절반보다 클 때, 이를 측정할 수 없는 현상입니다. 앨리어싱에 대한 자세한 설명은 따로이 적어 올리겠습니다. 그걸 확인해 주시면 좋겠네요.
출처: https://yodavinci.tistory.com/entry/무아레-무늬-Moire-pattern [긍정의 사다리]
무아레(모아레, Moire) 현상
햇빛이 비칠 때 모기장이 겹쳐 있는 부위에 생긴 물결무늬를 본 적이 있을 것이다. 가까운 모기장을 상하좌우로 움직이거나 각도를 바꾸면 물결무늬도 움직인다. 모기장뿐만 아니라 일정한 간격을 갖는 무늬가 반복해 겹쳐지면 어디서든 이런 무늬가 생길 수 있다. 이를 무아레(모아레, Moire) 현상이라고 부르고, 이때 생기는 무늬를 무아레 무늬라고 부른다.
무아레 현상. <출처: (CC)P. Fraundorf at Wikipedia.org>
병 주는 무아레
컬러 인쇄 시, 각각 4개의 필름(C, M, Y, K)에 표시된 망점들이 겹칠때 무아레 무늬가 나타날 수도 있다. <출처: (CC)Arz at Wikipedia.org>
재미있고 신기하지만 디지털카메라, TV, 모니터 같은 영상 기기에서 무아레 무늬는 골치다. TV 화면에 가는 줄무늬가 있으면 그 주위로 무아레 무늬가 생기기 때문이다. TV나 모니터 같은 영상 기기는 색깔을 나타내기 위해 빨강, 초록, 파랑의 화소가 있다. 이 화소의 위치는 조금씩 다르기 때문에 이들이 만드는 상이 약간씩 어긋나게 된다. 이 상이 겹쳐지면 무아레 무늬가 나타날 수 있다. 그래서 무아레 현상에 대해 아는 TV 출연자는 줄무늬 옷을 잘 입지 않는다. 최신 디지털 카메라는 특수 필터를 달아 무아레 현상을 막는다.
출판물에서도 무아레 무늬는 예상치 못한 결과물을 만들 수 있다. 컬러 인쇄를 할 때 색을 직접 섞어서 인쇄하지 않고 사이안(Cyan), 마젠타(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Black) 4가지 색의 작은 망점을 찍어서 마치 색이 섞인 것처럼 표현한다. 이들은 각각 4개의 필름(C, M, Y, K)으로 인쇄한다. 이때 겹치는 각 망점에 의해 무아레 무늬가 나타날 수 있다. 실제 인쇄할 때는 각 필름의 망점 각도를 다르게 출력해서 무아레 무늬가 생기지 않도록 한다.
무아레는 일종의 간섭 현상
영상 기기 제작자들에게 골치 아픈 무아레 현상은 왜 일어날까? 이는 빛이 파동의 성질을 갖고 있기 때문에 나타난다. 먼저 무아레 현상을 이해하려면 ‘맥놀이 현상’에 대해 알아야 한다.
맥놀이 현상이란 진동수가 비슷한 두 개의 파동이 서로 영향을 미쳐 진동수의 폭이 일정한 주기로 변하는 현상이다.
맥놀이 현상이란 진동수가 비슷한 두 개의 파동이 서로 영향을 미쳐 진동수의 폭이 일정한 주기로 변하는 현상이다.
큰 범종을 치면 처음에는 “데엥~”하고 큰 소리가 나지만 시간이 지날수록 소리가 커지고 작아지기를 반복한다. 범종은 두꺼워서 종을 칠 때 2개 이상의 진동수를 가진 소리가 만들어지는데, 이 소리들이 서로 간섭하게 된다. 위상이 같을 때는 소리가 더 커지고, 위상이 반대일 때는 소리가 줄어든다. 이는 진동수가 비슷하지만 일치하지 않을 때 나타나는 현상이다.
비슷한 파장의 빛이 겹치면 위상이 같은 방향일 때는 커지고, 반대일 때는 줄어들어, 물결무늬가 생긴다.
무아레는 맥놀이 현상이 소리가 아니라 빛에서 나타나는 것이다. 빛은 파동의 성질을 갖고 있어 소리와 똑같이 서로 간섭 현상이 일어난다. 비슷한 파장의 빛이 겹치면 위상이 같은 방향일 때는 더 커지고, 위상이 반대 방향일 때는 줄어든다. 물결무늬가 생기기도 하고, 또 무지갯빛이 나타나기도 한다.
재미있는 사실은 반복 패턴이 아주 짧으면 단 1개의 무늬로도 무아레 무늬가 나타나기도 한다는 점이다. 이는 우리 눈의 잔상 때문이다. 우리가 한 곳을 응시해도 정확히 한 점을 계속 볼 수는 없고 매 순간 보는 방향과 위치가 아주 조금씩 달라진다. 먼저 봤던 상이 완전히 사라지지 않고 남아 있기 때문에 먼저 본 상(잔상)과 지금 보고 있는 상이 겹치면서 무아레 무늬를 보게 되는 것이다.
약 주는 무아레
그렇다고 무아레가 나쁜 역할만 하는 것은 아니다. 무아레 무늬는 여러 측정에 매우 유용하게 사용된다. 가로 줄무늬 선을 만들어 물체에 쪼이면 물체의 굴곡에 따라 무아레 무늬가 나타난다. 이때 생기는 무아레 무늬는 마치 등고선처럼 나타나기 때문에 물체의 편평도를 쉽게 파악할 수 있다. 실제로 자동차나 비행기 표면이 편평한지 알아보기 위해 무아레 무늬를 응용한 이 방법을 쓴다. 사람 몸에 적용하면 척추 이상 같은 체형의 이상을 쉽게 알아낼 수 있다.
버스 정류장 양 벽면의 무늬가 겹치며 나타난 무아레 현상.
속옷 디자인을 위해 무아레 무늬를 이용해 체형을 분석하는 모습.
우리나라 최초의 우주인, 이소연 박사가 무중력 상태에서 얼굴이 어떻게 변하는지 실험하는 데에도 무아레 무늬가 쓰였다. 이소연 박사는 우주정거장에 있는 동안 매일 사진을 찍었고 미세한 얼굴 변화를 무아레 무늬로 파악할 수 있었다. 또 무아레 무늬를 사용하면 아주 짧은 길이를 측정할 수 있다. 두 장의 줄무늬를 겹친 다음 그중 한 장을 이동시키면 줄무늬가 이동하는 것에 따라 무아레 무늬가 이동한다. 패턴이 동일하면 움직임에 따라 생기는 무아레 무늬의 주기도 동일하게 나타난다.
줄무늬의 간격은 아주 작아도 무아레 무늬는 크게 할 수 있기 때문에 이를 이용하면 아주 짧은 거리를 이동해도 쉽게 알아낼 수 있다. 즉 무아레 무늬가 몇 번 움직였는지를 파악해 움직인 거리를 계산할 수 있다는 말이다. 이 원리를 이용한 장치가 정밀 공작기계에 사용되고 있다.
글: 김정훈 | 과학 칼럼니스트
KAIST 생물학과를 졸업하고, 동대학원에서 세포생물학을 전공했다. 현재 동아사이언스의 기자이자 과학쇼핑몰인 시앙스몰(scimall.co.kr)의 운영자를 맡고 있으며, 과학상품 잡지인 [시앙스가이드]의 편집장이기도 하다.
평범한 일상을 과학의 시선으로 보기일상생활을 살다 보면 궁금증이 생기는 경우가 많다. 현대 과학으로 상당 부분 해석을 할 수 있는 현상이다. 그럼에도 불구하고 제대로 된 과학 지식을 얻기는 힘들다. 인터넷에 넘쳐나는 정보를 문자 그대로 믿기에는 왠지 꺼림직하다. 『맛있고 간편한 과학 도시락』은 현상에 대한 명쾌한 설명과 과학작 근거를 바탕으로 호기심을 해결해 준다.
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[머신비전]카메라 너 때문이야! – 카메라 때문에 생기는 문제점 #1 모아레(Moire) 현상
[카메라 기술 백서 #8] 카메라 너 때문이야! – 카메라 때문에 생기는 문제점 #1 모아레(Moire) 현상정말 오랜만의 포스팅이다. 이전 작성한 날짜를 열어 보기 겁날 정도로 오래 지난 듯 하다. 더 이상은 블로그 담당자를 피해 도망 다닐 수 없기에…
이번 포스팅은 시리즈다. 카메라 너 때문이야!
사실 카메라의 장점 보다는 단점을 더 많이 봐야 하는 일을 하고 있어 이런 주제가 마음이 편하다.
모아레 현상(Moire), 무아레라고 불리기도 하고 어쨌든 경우에 따라서는 많이 들어보기도 하고 생소할 수도 있는 단어이다.
모아레 현상은 카메라로 영상을 촬영 시 이미지 센서의 샘플링 주파수 성분과 촬영 대상의 주파수 성분으로 발생하는 간섭 현상이다. 이 포스팅에서는 모아레란 무엇인가 보다는 이미지 센서가 뭘 잘못했길래 모아레 현상을 사용자가 봐야 하는지에 대한 것에 중점을 두려 한다.
위의 샘플 영상은 트램플린(어릴적엔 퐁퐁이라 불렀던…)을 반사 조명을 이용해 촬영하여 모아레 효과를 극적으로 보여준 예시 이다. 중앙 부분에 녹빛을 띄는 무늬와 붉은 빛을 띄는 무늬가 선명하게 보이나 실제로 보면 그런 무늬는 존재하지 않는다. 위의 샘플은 Color 카메라의 bayer pattern 때문에 생기는 모아레로 아래 그림으로 설명할 수 있다.
<촬영 대상의 패턴> <카메라의 Bayer 패턴>
<실제 촬영시 대상과 Bayer pattern의 매칭>
붉은 빛을 띄는 부분은 Bayer 패턴의 붉은색이 촬영대상의 밝은 부분에 매칭되고 녹빛을 띄는 부분은 Bayer 패턴의 녹색이 촬영대상의 밝은 부분에 매칭되어 의도하지 않은 모아레 현상을 경험하게 되었다.
여기까지는 실생활에서 볼 수 있는 모아레 현상이며 미신 비전에서 경험하는 모아레는 또 다른 발생 요인이 있다. 대부분의 머신 비전 카메라는 Color 보다는 Mono카메라를 사용하게 된다. 그런데 Mono 카메라는 위와 같은 Bayer 패턴도 존재하지 않는데 어떤 이유로 모아레를 발생시킬까?
슬프게도 머신 비전에 사용하는 Mono 카메라의 pixel 구조는 아래 그림과 같은 형태로 되어 있다. 4개의 pixel을 표현한 그림이며 실제 빛을 받는 영역의 크기는 녹색으로 표시된 영역 수준 이다.
Pixel 하나의 면적에서 실제 빛을 받는 면적이 차지하는 비율을 Fill factor 라고 하며 여러 이유로 100%의 Fill factor를 가진 카메라를 머신 비전에 사용하는 것은 매우 어렵다.
다시 말해 흔히 머신 비전 카메라에서 사용하는 Mono 이미지 센서는 Bayer 패턴을 사용하는 color 카메라와 비슷하게 중간중간 빛을 감지하지 못해 비어있는 부분이 존재한다는 의미이다. 그러므로 Mono 카메라를 사용해서 영상을 촬영하더라도 모아레 현상을 피할 수 없으며 만약 모아레 현상이 검사에 큰 영향을 미치고 있다면 Fill factor 100%의 image sensor 사용을 고려해야 한다.
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필진 소개
목한상, Kyle Mok (앤비젼 Product Engineer/카메라 담당)
사진가가 되고 싶었던… 그래서 카메라와 함께 일하는… 카메라 담당 Product Engineer
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