동물을 자동 추미하는 촬영 시스템

사진이나 비디오 촬영을 위해 새와 같은 동물에게 렌즈를 맞추면 대개는 달아나고 만다. 이것은 렌즈라는 크고 둥근 눈동자가 새나 동물에게 압력을 주는 요소도 무시할 수 없는데, 일반적으로 새나 동물은 자신을 주시하고 있는 상황을 민감하게 살피고 파악하며 경계한다. 그래서 사람의 주시와 기색을 가급적 감추는 것이 그들의 생태를 엿보는데 있어서 필요하다. 이런 의미에서도 무인 자동 촬영이라는 방법은 동물 촬영에 있어서 특히 유효한 수단이 될 수 있다. 본고에서는 NHK 방송기술국 제작기술센터에 고안 개발하여 납품한 자동 추미 촬영 시스템을기술자료를 통해 그 개요를 소개한다.

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자료제공: 동역메카트로닉스연구소

■ 서론

동물, 자연 프로그램 등에서 경계심이 강한 야생의 동물을 촬영하는 경우, 일반적으로는 카메라 맨이 있다는 것이 촬영의 장해가 되지 않도록 피사체간에 충분한 거리를 두고 촬영한다. 피사체가 대형의 육식 동물일 경우, 위험을 피하는 뜻에서도 너무 접근할 수 없다. 멀리서도 고성능의 초망원 렌즈를 사용함으로써 크기적으로는 불만이 없는 영상을 얻을 수 있다. 그러나 방송 프로그램에서 동물의 생태를 자세히 소개하고, 박력감 넘치는 생생한 광경을 보여 주기 위해서는 그들의 생활권에 깊이 잠입하여 촬영할 필요가 있다.

카메라 맨이 동물에 따라 여하튼 해가 없는 존재라고 해도 준비없이 야생동물의 생활권에 침입하면 그들에게는 중대한 위협이 될 수 있다. 그렇게 되면 피사체를 쫓아 버리거나, 최악의 경우는 그들의 번식 행동도 중단시키고 마는 사태에 이르게 될 수 밖에 없다. 그러한 야생 동물 등에 접근하여 촬영하기 위해 개발한 NHK 방속국의 "자동 추미 촬영 시스템"(사진 1)을 소개한다.

■ 동물의 촬영

둥지나 풀, 모이장 등 촬영 포인트를 어느 정도 예상할 수 있는 경우, 야생 조류 관찰 등에서 사용되는 블라인드로 카메라 맨을 숨기는 방법도 그 하나이다(사진 2). 이것은 피사체가 없는 계절이나 시간대에 위장 환경을 만들어 블라인드를 설치하여, 주위 풍경의 일부로 조성하는 방법인데, 새나 동물에게 위화감을 주지 않고 근접 촬영을 하기 위한 유효한 방법이다. 그러나, 이 블라인드에 출입할 때는 세심한 주의가 필요하며, 한낮에 밝을 때는 비록 볼일이 있어도 출입은 할 수 없다. 블라인드내에서는 흡연은 물론 엄금이며, 냄새, 소리가 수반되는 행위는 삼가지 않으면 안된다.

■ 무인 자동 촬영

수고가 뒤따르는 블라인드 촬영 대신에, 또 하나의 방법으로, 최근의 방송 프로그램에서는 소형 카메라와 접근 센서에 의한 무인 자동 촬영을 함으로써 보기 드문 귀중한 광경의 촬영에 성공하고 있다. 그러나, 이 무인의 자동 촬영에서는 움직이는 피사체를 따라 갈 수 없기 때문에 고정된 화면내의 영상밖에 얻을 수 없다고 하는 결점이 있다. 스틸(steal) 촬영에서는 그다지 문제가 되지 않는다고 해도 카메라의 주위를 돌아다니며, 고정된 프레임을 출입하는 피사체는 비디오 영상에서는 사용하기 곤란한 점이 있다.

희소 동물의 촬영에 성공해도 꼬리의 영상밖에 찍을 수 없었다고 하는 아쉬움도 남게 된다. 와이드 렌즈를 사용함으로써 크기를 루스(loose)하게 하여 촬영 범위를 확대하거나, 인위적으로 모이를 줌으로써 피사체의 위치를 한정하는 등의 대책도 생각할 수 있지만, 화면이 조잡하게 되거나, 부자연스러운 광경이 되는 등, 그다지 권할 수 있는 방법이 아니라는 것은 확실하다. 무인의 자동 촬영에 의한 셔터 찬스를 최대한으로 살리기 위해서도 어떤 방법로 피사체를 자동 추미하여 접근한 피사체를 모두 best angle로 촬영할 수 있다면 "자동 촬영"의 새로운 영역이 열릴 것이다.

■ 자동 추미 기능을 갖게 한다

무인의 자동 촬영에서는 촬영 범위에 들어간 피사체를 광전관 스위치 등에 의해 감지하여 셔터를 누르는(비디오에서는 VTR의 슛 스위치) 방법이 일반적이지만, 최근에는 동물의 몸체 표면에서 방사하고 있는 열선을 감지하는 적외선 센서가 보급되어, 이것을 이용한 접근 감지장치에 의해, 정밀도가 높은 자동 촬영을 할 수 있게 되었다.

적외선 센서에 의해 피사체의 접근을 감지할 수 있기 때문에 이 센서를 여러 개 사용하여, 각각의 감지 방향을 할당하면 적외선을 감지하고 있는 센서의 방향으로부터 피사체의 방위 정보를 얻을 수 있다. 그 방위 정보에 따라 카메라를 구동하면 항상 피사체의 방향으로 향하는 무인 카메라가 되는 것이다. 이와 같은 발상으로 자동 추미 기능을 가진 전동 받침대를 제작했다(사진 3). 이하, 전체 구성도(그림 1)에 따라 장치의 동작 원리와 기구를 설명한다.

□ 감지부(그림 1, 블록 A)

감지부는 16개의 적외선 센서와, 각각의 신호 증폭회로로 구성되어 있다. 사용하고 있는 센서는 초전형 적외선 센서로 듀얼 타입이다(그림 2, 사진 4). 이것은 하나의 센서 유닛에 역상으로 접속된 2개의 센서 엘러먼트 소자가 내장되어 있으며, 움직임을 수반하지 않는 열원에 대해서는 출력이 발생하지 않도록 설계되어 있다. 이 센서의 특성에 의해 태양광와 같은 생체 이외의 열원에 의한 오동작을 감소시킬 수 있다. 각각의 센서에는 플라스틱 제품의 Fresnel screen을 장착하여(사진 5), 광학적 증폭과 감지 각도를 한정시키고 있다.

각 센서가 담당하는 감지각도는 피사체의 감지, 포착 범위와 센서의 사용 개수에 의해 결정되지만, 여기서는 각각 약 15도의 감지각도를 갖게 한 16개의 센서를 반원 형상으로 배치하여(사진 3 참조), 장치 전면의 수평방향 약 200도를 감지, 포착 범위로 하고 있다. 감지, 포착 거리는 피사체의 종류나 크기 및 움직임에 의하지만, 대략 10∼15m 정도이다. 이 거리내에서는 피사체의 감지와 추미 동작을 확실히 할 수 있다. 이 자동 추미 받침대는 동물의 근접 촬영이 그 목적이므로 충분한 감도이다.

□ 판정회로(그림 1, 블록 B)

판정회로는 각 센서로부터의 신호를 비교, 판정하여 피사체의 유무와 방위를 판단한다. 어떤 센서가 적외선을 감지한 경우, 그 센서가 세트되어 있는 방향에 피사체가 존재하는 것으로 판정하고, 서보모터의 구동회로에 방위신호를 부여함과 동시에 VTR 기동회로에 기동신호를 준다. 또한, 복수의 센서가 동시에 적외선을 감지하고 있는 경우, 각각의 신호강도를 비교하여, 가장 출력이 큰 센서의 방향을 피사체가 존재하는 방위로 판정한다. 이 경우, 적외선의 강도 뿐만 아니라, 움직임의 크기도 판정 요소가 된다(절대적인 열원의 크기 뿐만 아니라, 피사체 움직임의 속도도 센서 출력에 관여한다). 그러나, 실제 동작에서는 이 복수의 피사체에 대한 판정 기능은 불충분했다. 감지, 포착 범위내에 존재하는 피사체가 동시에 움직인 경우는 추미 동작이 불확실하게 된다. 어떤 시간내에서 처음에 감지한 피사체를 계속 추미하거나, 일정한 타이밍으로 교대로 추미를 반복하는 lock-on 기능이 필요할지도 모른다. 어떤 센서로부터도 출력이 발생하고 있지 않는 경우, 또는 출력 신호강도가 일정한 레벨 이하로 된 경우는 피사체가 존재하지 않는 것으로 판정하고, 서보모터 구동회로와 VTR 기동회로에 동작정지 신호를 부여하게 된다.

□ 카메라, VTR 기동회로(그림 1 블록 C)

판정회로의 신호에 의해 카메라와 VTR에 전원을 투입되며, VTR에 의한 녹화를 개시하게 된다. 피사체가 포착 범위에서 벗어난 경우는 일정시간 후에 카메라, VTR의 동작을 정지시킨다.

□ 서보모터 구동회로(그림 1, 블록 D)

이 회로는 판정회로의 방위신호에 따라 피사체 방향으로 받침대가 향하도록 서보모터를 구동한다. 피사체가 포착 범위에서 벗어난 경우는 그 방향에서 대기/또는 소정의 방향으로 받침대의 방향을 복귀시키고 대기상태에 들어가게 한다.

□ 받침대 부분(그림 1, 블록 E, 사진 6)

받침대 부분는 카메라가 탑재되며, 서보모터의 구동에 의해 수평방향 180도의 회전 동작이 가능하다. 받침대는 120도/초 이하의 속도내에서, 피사체의 이동 속도에 동조한다. 받침대로서의 최대 하중은 6kg 정도로 캠코더 일체형 카메라를 구동할 수도 있다(사진 7).

그러나, 실제로 필드에서의 사용을 생각한 경우, 큰 카메라를 구동하는 것은 아주 가까운 거리에 있는 피사체와의 관계를 생각하면 별로 현실적이지 않기 때문에 소형의 CCD 카메라를 구동할 수 있으면 충분하다.

□ 전원부(사진 6 참조)

본 시스템의 전원은 12V의 직류전원을 사용한다. 소비전력은 추미 동작시에 약 600mA, 대기시는 100mA이다. 통상적인 촬영에 사용하는 12V-4.5AH의 배터리 2개로 1주간 정도 동작이 가능하다(기온과 동작 상황에 따라 달라진다).

■ 맺음말

이른 아침, 번화가에서 사람들이 버린 먹이를 찾아 헤매고 있는 비둘기와 같은 새를 흔히 볼 수 있다. 사람이 바로 옆을 걷고 있어도 별로 걱정하는 모양은 보이지 않지만, 그들의 행동을 관찰하기 위해 멈추어 서거나 하면 순간 날아가 버린다. 또한, 사진이나 비디오의 촬영을 위해 새에게 렌즈를 맞추면 대개는 달아나고 만다. 이것은 무슨 이유 때문일까? 촬영하는 경우, 렌즈라는 크고 둥근 눈동자가 새나 동물에게 주는 압력은 무시할 수 없는 요소인데, 그것 뿐만이 아니다.

일반적으로 새나 동물은 자신을 "주시"하고 있는 상황을 민감하게 살피고 파악하며 경계한다. 카메라 맨이 새나 동물의 생식지에 잠입하여 아무런 생각없이 근거리에서 피사체와 만나는 경우가 있다. 당연히 기회가 왔다는 듯이 촬영 체제에 들어가는데, 그러한 경우는 조급한 기분을 억제하면서, 가급적 느린 동작으로 받침대에 카메라를 세트하고, 피사체를 곁눈질하면서 피사체가 없는 곳으로 향해 촬영하면서 서서히 렌즈를 피사체로 향하도록 하면 피사체가 달아나는 일이 적어진다. 사람의 "주시"와 "기색"을 가급적 감추기 위한 배려는 그들의 생태를 엿보는데 있어서 꼭 필요한 것이다. 이런 의미에서도 무인의 자동 촬영이라는 방법은 동물 촬영에 있어서 특히 유효한 수단이 될 수 있다. 이번 자동 추미 받침대는 시험 제작품이므로 크기, 중량, 복수의 피사체에 대한 대책 등, 몇 가지 개선해야 할 문제를 안고 있다. 금후 사용 실적을 토대로, 보다 완성도가 높은 장치를 연구 개발해 나갈 생각이다.

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