Underwater Photogrammetric Documentation as a Testbed for 3DF Zephyr Software: An Evaluation Study in the Search for an Alternative to Agisoft Metashape

수중의 디지털 타임머신

당신이 고고학자라고 상상해 보세요. 하지만 마른 흙을 삽으로 파헤치는 대신, 호수 표면 아래 숨겨진 가라앉은 세계를 탐험하고 있습니다. 문제는 무엇일까요? 물은 까다로운 이웃입니다. 물은 빛을 삼켜 선명한 빨간색을 유령 같은 푸른색과 회색으로 바꾸어 놓으며, 떠다니는 먼지로 가득 차 모든 것을 흐릿하게 만듭니다. 이러한 수중 보물들—오래된 난파선이나 유실된 도구들—을 연구하기 위해 과학자들은 **사진측량술(photogrammetry)**이라는 기술을 사용합니다. 이것을 디지털 마술이라고 생각해보세요. 서로 다른 각도에서 찍은 수백 장의 겹쳐진 사진을 찍으면, 컴퓨터가 이 사진들을 하나로 엮어 대상의 완벽한 3D 가상 모델을 만들어냅니다. 이는 평면적인 퍼즐을 화면에서 돌려볼 수 있는 입체적인 조각상으로 만드는 것과 같습니다.

수년간 이 수중 마술을 수행하는 데 있어 '골드 스탠다드(표준)'로 통했던 소프트웨어는 Agisoft Metashape라는 프로그램이었습니다. 이는 수많은 어려운 다이빙 현장에서 실력을 입증했기에 거의 모든 이들이 사용하는 믿음직한 일꾼이었습니다. 하지만 최근 상황이 복复杂度해졌습니다. Metashape를 만든 회사가 러시아에 기반을 두고 있기 때문에, 현재의 글로벌 긴장 상태와 무역 제한으로 인해 많은 서구 연구자들이 이를 쉽게 구매하거나 사용할 수 없게 되었습니다. 이는 수중 고고학계에 일종의 패닉을 불러일으켰습니다. "우리가 가장 좋아하는 도구를 사용할 수 없다면, 어떻게 역사를 기록할 수 있을까?" 그들에게는 깊은 곳의 낮은 시야라는 지저도한 현실을 큰 어려움 없이 처리할 수 있는 새롭고 신뢰할 수 있는 소프트웨어가 필요했습니다.

위대한 소프트웨어 교체: 새로운 도전자의 테스트

이것이 바로 보이치에흐 가이트코프스키(Wojciech Gajtkowski)가 그의 연구를 통해 답하고자 했던 질문입니다. 그는 이탈리아 회사가 만든 3DF Zephyr가 기존에 Metashape가 담당하던 역할을 해낼 수 있는지 확인하고 싶었습니다. 단순히 동일한 사진으로 두 도구를 나란히 비교하는 테스트(도구를 비교하는 한 가지 방법)를 하는 대신, 가이트코프스키는 3DF Zephyr의 실제 "근력"을 시험해 보기로 했습니다. 그는 이 소프트웨어가 다이버가 어떤 종류의 카메라를 들고 있든 상관없이, 실제의 거친 다이빙 환경을 스스로 처리할 수 있는지 보고 싶었습니다.

소프트웨어를 테스트하기 위해 가이트코프스키는 폴란드의 호수인 **클로드노 호수(Lake Kłodno)**로 뛰어들었습니다. 이곳은 시야가 1.2에서 1.6미터 사이일 정도로 탁한 물을 가진 곳이었습니다. 그의 목표물은 약 6.6미터 깊이에 가라앉아 있는 길이 4.93미터 정도의 나무 낚싯배 잔해였습니다. 그는 단 하나의 카메라만 사용하지 않았습니다. 장면을 동시에 포착하기 위해 서로 다른 두 종류의 카메라를 하나의 프레임에 장착했습니다. 하나는 일반 소비자용 Insta360 Ace Pro 액션 카메라(헬멧에 부착하는 종류)였고, 다른 하나는 전문가용 Sony A7IV 풀프레임 미러리스 카메라였습니다.

그는 소프트웨어가 시도할 네 가지 서로 다른 "레시피"를 만들었습니다:

1. 모델 A: 액션 카메라의 표준 4K 비디오.
2. 모델 B: 액션 카메라의 로우(Raw) 형태의 플랫 프로파일 비디오 (소프트웨어가 더 많은 데이터를 활용할 수 있도록 함).
3. 모델 C: 광각 16mm 렌즈를 장착한 전문가용 카메라의 고해상도 사진.
4. 모델 D: 35mm 렌즈를 장착한 전문가용 카메라의 고해상도 사진 및 추가 색상 보정.

결과는 마치 요리사가 서로 다른 재료로 요리하는 것을 지켜보는 것 같았습니다. 3DF Zephyr가 액션 카메라 영상(모델 A와 B)으로 모델을 구축하려고 했을 때, 배의 형태는 어느 정도 보여주었지만 디테일은 다소 흐릿했고, 탁한 물을 통해 보는 것처럼 전체적으로 강한 녹색조를 띠었습니다. 그러나 소프트웨어가 전문가용 카메라의 사진(모델 C와 D)을 사용했을 때는 결과가 놀라웠습니다. 모델은 믿기지 않을 정도로 날카로웠으며, 나무의 미세한 균열과 배 구조의 세부 사항까지 보여주었습니다. 35mm 렌즈 버전(모델 D)이 가장 선명했는데, 색상이 너무 완벽하게 보정되어 있어 오히려 덜 "수중스러운" 느낌을 주기도 했습니다.

여기서 가장 중요한 발견은 3DF Zephyr가 실패하지 않았다는 점입니다. 이 소프트웨어는 저렴한 액션 카메라와 값비싼 전문가용 장비 모두로부터 고품질의 3D 모델을 성공적으로 구축해 냈습니다. 이 연구는 최종 3D 모델의 품질이 소프트웨어 자체보다는 당신이 찍은 사진의 품질(카메라와 조명)에 훨씬 더 많이 의존한다는 것을 시사합니다. 즉, 3DF Zephyr는 당신을 제한하지 않는 유능한 도구이며, 좋은 데이터를 제공하면 훌륭한 모델을 만들어낸다는 것입니다.

하지만 저자는 이것이 모든 면에서 "완벽한 대체제"라고 말하는 것은 아님을 주의 깊게 명시합니다. 그는 미세한 기하학적 정확도를 측정하기 위해 동일한 사진을 사용하여 Metashape와 엄격한 정면 승부를 벌이지 않았음을 언급했습니다. 또한 몇 가지 실질적인 장애물도 지적했습니다. 3DF Zephyr의 무료 버전은 기존 3D 모델을 가져올 수 없으며, 전체 라이선스는 꽤 비쌉니다. 게다가 이러한 고세밀 모델의 파일 크기는 너무 방대하여 인기 있는 공유 웹사이트에 쉽게 업로드할 수 없습니다.

궁극적으로 이 연구는 3DF Ze�phyr가 수중 고고학을 위한 완전히 기능적이고 신뢰할 수 있는 도구임을 확인해 줍니다. 이는 제한 사항으로 인해 Metashape를 사용할 수 없는 연구자들에게, 깊은 곳의 까다롭고 낮은 시야 조건을 처리할 수 있는 실행 가능한 대안이 있음을 증명합니다. 밀리미터 단위의 정밀도까지 Metashape와 일치하는지 보기 위한 더 직접적인 비교가 필요하겠지만, 3DF Zephyr는 첫 번째 주요 테스트를 통과했습니다. 그것은 작동하며, 재현 가능하고, 흐릿하고 초록빛이 도는 다이빙 장면을 선명한 디지털 보물로 바꿀 수 있습니다.