지난번에는 GIMP 등의 화상처리 소프트에 있는 레이어 블렌드의 하나인 「제산」기능을 이용한 사진촬영에서의 조도편차 및 믹스 광원의 색편차를 간단하게 제거할 수 있다고 이야기했다.
이번에는 레이어 블렌드의 「감산」기능을 이용해 유리에 비추는 표면반사를 제거하고 안의 화상만을 집어내는 방법에 대해서 소개한다.
지난번 제산기능은 이미지 편집은 쉽지만 촬영에서의 노광조건 설정이 포인트였다.
글 ｜ MD연구회 이노우에 히로오

저자 약력
1973년 도쿄공업대학 석사 : 인쇄사진공학
후지사진필름(주) : PS판 개발연구
아시아, 오세아니아 기술담당(싱가폴 주재) DDCP 상품기획개발 사원교육(디지털 이미
징, CMS)
일본인쇄기계공업회 : Japan Color 2011의 ICC profile 책정.
신슈대학(강사), 아오야마학원대학(객원교수) : 「해외 비즈니스론」
도쿄공예대학(비상근강사) : 「인쇄시스템공학」「공업영어」외
현재 : 요코하마국립대학(게스트 스피커) : 「해외 비즈니스 실천론」
일본인쇄기술협회(객원연구원)
저서 : 「실례로 알아보는 디지털 이미징」(공저) JAGAT (2015년 제2판 제2쇄)

1. 표면반사
촬영할 때 쇼윈도, 유리창과 같은 유리면에 반사된 배경이 사진에 나와서 곤란했던 경험을 가진 분이 많을 것이다. (Fig1)
이번에 제안하는 방법을 응용해서 사용하면 텔레비전 및 컴퓨터 화면에 비친 화상을 제거할 수 있다. (Fig2)
2. 블렌드 모드 「감산기능」
레이어 화상을 불러올 때 이번에는 Fig3에 나온 것처럼 아래 레이어 화면을 Image(화상:I), 윗 레이어 화상을 Mask(마스크:M)로 했다. *1
「감산」기능은 아래 레이어(I)에 있는 화소의 RGB값에서 윗 레이어(M)의 같은 위치에 있는 화소 RGB값을 뺀 결과(E)를 표시하는 것으로, 수식으로는 E=I-M이 된다. *2
Fig3.에 나타낸 것은 풍경사진(I) 위에 레이어를 만들고 라이트 그린 문자(KUALOA)를 마스크로 감산한 경우의 결과를 나타내고 있다. 마스크 색은 빼게 되므로 오른쪽 위의 예처럼 화상이(255,255,255)「백색」이면, 마스크의 (23,121,111)「라이트그린」은 보색 (232,134, 144)「다크레드」가 된다.
마스크의 바둑판모양 부분은 투명의 의미로 연산 영향이 미치지 않는다.
3. 유리반사제거의 실례 촬영방법
유리문 외측에 있는 인형 촬영을 예로 실제 유리면의 반사를 제거해 보자.
처리 프로세스는 다음과 같다.
(1) 유리에 비친 사진 Image(I)를 준비한다. 이 때 카메라를 삼각대에 고정한 상태로 타이머로 촬영한다. 이것은 Image와 다음의 Mask 사진의 화소 좌표 틀어짐을 막고 촬영자 등 필요 없는 화상이 비치는 것을 없애기 위함이다.
(2) 다음으로 유리 뒤를 완전히 검게 하고 반사화상만을 촬영해 Mask(M)로 한다.
(3 ) mage를 화상처리 소프트 GIMP2.8.22로 열고, 그 위에 Mask(M)의 레이어를 두고 레이어 블렌드 모드를 표준에서 감산으로 변경한다.
이 때 주의해야할 포인트는 두 가지다.

Fig1 유리장에 비친 모습

(1) 카메라 노광조건
화상 및 마스크를 촬영하는 경우 완전히 같은 촬영조건으로 한다. (조리개, 셔터스피드, ISO감도, 색공간, 화이트밸런스, 색온도 : 수동으로 가장 가까운 광원으로 설정) 최적 노광값의 결정에는 Image(I) 촬영에서 가장 밝은 곳이 디지털에서의 최대값 RGB값 255 이상으로 포화되지 않도록 낮은 노광으로 할 필요가 있다.
또 카메라 입력휘도가 반드시 리니어로 RGB 기록되지 않으므로 가능하면 80% 정도, 즉 200 정도로 고정시키는 것이 바람직하다. 이로써 생기는 계조수 부족이 예상되므로 RAW데이터로 촬영하는 것도 유용하다.

이번 촬영조건은 Fig4에 나타낸다.
(2) 유리 배경을 「검게」 하는 방법
이것을 실현하는 것은 어려운데, 유리 뒤에 「검은 종이」를 대는 방법은 완전히 어둡게 만들어지지 않고 조명이 강한 곳에서 편차가 나타나게 된다. 또 「검은 펠트」를 부착하는 방법은 상태가 대폭 양호해 지지만 고해상도에서의 화질에 대한 걱정이 남는다.
이번에는 완벽을 기하기 위해 달빛도 없는 야밤에, 숲이 우거진 정원 속에서 조명을 끈 상태로 완전한 어둠을 만들었다. 유리문 밖에 피사체 인형을 두고, 오른쪽 45도에서 디스크스탠드로 조명을 주었다. 유리문 내측에 카메라를 두고 그 바로 뒤에 램프를 점등해 유리문에 비치게 했다. 이것을 타이머로 촬영해 화상(I)를 얻고, 인형을 치우고 동일 조건에서 촬영한 Mask화상
(M)을 얻었다. (Fig5)
4. 유리반사제거 실례 연산결과
촬영 배치와 얻어진 화상(I)과 마스크(M)을 GIMP 레이어 블렌드 모드/감산으로 연산한 결과를 Fig5에 나타냈다.
오른쪽 세 번째와 같이 인형 화상이 빠져있다. 그 아래는 비교를 위해 유리문을 열고 반사가 없는 상태로 동일 조건에서 촬영한 것이다.

연산으로 빼낸 화상(I-M)을 보면 램프 그림자의 밝은 부분과 겹쳐진 금발 머리부가 상당히 어두워져 있다. 이것은 카메라가 하이라이트의 다이나믹 레인지를 넓히도록 설계되었기 때문 *3이라고 생각된다.
즉 RGB 최대값에 가까운 램프가 비춰진 곳과 겹쳐진 금발 진한 부분이 본래보다 적은 RGB값으로써 기록되어 있기 때문이다. 카메라가 측색기가 아니라 화상 작성 디바이스이기 때문인데, 수치적인 정밀도를 따지지 않는다면 지금 방법같이 약간의 리터치로 충분히 실용적 사용이 가능하리라고 본다.
5. 유리 디스플레이 박스 반사제거의 실례
사각형 유리박스 속에 도자기로 만든 「집」이 놓인 사진에서 표면반사를 제거하는 예를 Fig6에 나타냈다.
전면 유리면 내측에 「검은 펠트」를 두고 반사만의 마스크(M)화상을 작성하고 제산한 것이다. 「집」 앞에 있는 유리 반사가 제거된 것을 알 수 있다.

【주】
*3 휘도값과 디지털 RGB값의 관계는 encode decode 모두 Vin=Voutγ로 표현되는 γ특성을 이용한다.
디지털값에서 휘도로 가는 디스플레이 변환특성은 γ=2.2로 하고 있음 (매킨토시에서는 γ=1.8이었지만, 2009년 Max OSX10.6부터 변경)
때문에 디지털 카메라 촬영시의 디지털 값으로의 변환특성은 γ=1/2.2로 하면 없어지게 되고, 리니어한 형태로 오리지널 밝기를 재현하게 된다.
하지만 실제로 엄밀히는 γ=1/2.2가 아니라 다이나믹레인지를 넓히기 위해 고휘도를 압축하고 있다. 하이라이트측에서는 밝기의 변화에 대한 디지털 기록값의 변화를 작게 함으로써 하이라이트에서의 포
화를 완화하고 있다.
실제 카메라 특성곡선측정예는 아래 자료의 Fig5를 참조할 것.
요시다 히데아키 「디지털 카메라의 계조특성과 색공간」:일본사진학회지, 72(2) p.59-64(2009)

1단계의 Image 및 2단계의 mask 오른쪽 중앙에 살짝 보이는 검은 인형 그림자가 3단계의 감산처리 결과로 사라진 것을 알 수 있다.
당연히 상자 내부의 배면 유리, 우측면 유리의 반사는 연산하지 않았으므로 그대로 남아있다.
연산결과로는 내부의 「집」 밝기가 불충분하다. 아마도 검은 펠트가 다소 반사되어 완전한 검정(RGB=0)이 되지 않고 약간 그레이(RGB>0)가 되어 많이 감산되었기 때문이라고 생각된다.
6. 컴퓨터 액정화면의 비침 제거 실례
같은 원리를 이용하면 컴퓨터 및 액정 텔레비전 등 디스플레이 반사 비침도 제거할 수 있다.
Fig7.에 나타낸 것은 MacBook Air에 띄운 「부다페스트 밤의 세체니 다리」화상에 비춰진 램프를 제거하는 예이다. 여기에는 디스플레이 백그라운드를 검게 했다.
그대로 촬영한 화상(I)과 화상을 표시하지 않고 백그라운드만으로 촬영해 마스크(M) 화상을 만든다. 뒤에 마찬가지로 (I)를 GIMP로 열고 그 위에 레이어(M)을 배치하고, 레이어 블렌드모드를 제산으로 하면 된다. 데스크톱의 아이콘도 빠지고 「부다페스트 밤의 세체니 다리」의 화상만을 집어낼 수 있다.
7. RAW데이터 활용
이번 촬영은 노광조건 설정이 상당히 중요하다. 오버 노광으로 하이라이트가 언더노광으로 쉐도우가 포화회면 검어 지기만 할뿐 여기에 숨겨진 피사체를 꺼낼 수 없게 된다.
RAW데이터로 촬영을 해 두면 촬영 후 노광조정이 가능하고, 16bit 데이터로 열 때 계조부족으로 부드러움이 결여되는 것을 막을 수 있으므로 추천한다.
단 RAW 데이터의 현상처리 경우에는 Image Mask도 같은 조건으로 실시 할 필요가 있다. Fig5의 예는 실제로 RAW데이터를 이용한 것이다.

<월간PT 2019년 3월호>