문화유산의 디지털 기록 작업에서 속도와 정확도 높이는 IT 인프라 구축
국제 비영리단체인 싸이아크(CyArk)는 자체 워크스테이션과 HP Z8 워크스테이션의 데이터 처리 속도 비교 테스트를 통해 HP 워크스테이션이 자체 워크스테이션보다 훨씬 빠르게 작업 처리가 가능하며, 상당한 시간을 단축시킬 수 있는 사실을 확인했다. ■ 자료 제공 : HP
▲ 싸이아크는 문화유산을 디지털로 기록하고 보존하는 국제 비영리단체이다.
2003년에 설립된 국제 비영리단체인 싸이아크는 세계의 중요한 문화유산을 디지털로 기록 및 보존하고 공유하기 위해 노력하고 있다. 싸이아크는 문화유산이 불러 일으키는 경이로움과 호기심을 후세대도 누릴 수 있도록 문화유산을 기록, 보존하겠다는 목적으로 설립됐다. 지금까지 전세계 7개 대륙에서 200 곳 이상의 현장을 아카이브화했으며 문화유산의 보존을 지원하고, 현장에서 나오는 다양한 기록을 수집하고, 데이터를 공유해 문화유산의 중요성을 전하고 있다.
몰입감 있는 경험을 통한 문화 보존
현재 세계는 인위적인 위협과 더불어 자연적인 요소들로 인해 문화유산이 유실될 위험에 놓여 있다. 싸이아크는 중요한 역사 유적을 영구적으로 기록하는 것을 목표로 삼고 있으며, 이를 지키고 교육하기 위한 목적으로 문화유산 구조물의 디지털 복제본을 보존하기 위해 노력하고 있다. 또한 역사 유적 현장에 애니메이션 3D 모델, 엔지니어링 도면 및 세부 맵을 포함한 다양한 자료를 제공해 많은 양의 데이터를 처리하고 있다.
싸이아크는 업무의 효율성을 높이고 워크플로를 개선하기 위해 자체 워크스테이션인 타이탄(Titan)과 HP Z8 G4를 대상으로 비교 테스트를 실시했다. 두 워크스테이션 모두 대규모 프로젝트인 멕시코시티 메트로폴리탄 대성당의 데이터를 사용했으며, 테스트를 통해 HP Z8 G4의 연산 가능성과 성능을 검토할 수 있었다.
더욱 빠른 문화유산의 디지털화를 위한 노력
문화유산의 1:1 디지털 복제본을 생성하기 위해서는 상당한 양의 데이터가 수집되고 활용된다. 싸이아크는 보존, 복구 및 발견을 목표로 3D 모델, 건축 도면 등 현장에 대한 포괄적인 기록을 진행한다.
싸이아크는 구조물의 정확한 데이터를 얻기 위해 라이다(LiDAR) 또는 레이저 스캐닝을 배치해 물체까지의 거리를 측정하며, 위치 매핑 및 대량의 사진을 찍고 겹치는 기술인 포토그래메트리(photogrammetry) 기술을 사용해 3D 모델을 생성한다.
싸이아크의 스콧 리(Scott Lee) 리얼리티 캡처 디렉터는 “우리는 가능한 최고의 사진 복제 기능을 얻기 위해 여러 종류의 센서를 사용한다”면서, “라이다와 포토그래메트리라는 두 기술의 결합을 통해 가장 정확하게 사진 복제를 구현할 수 있다”고 말했다.
라이다를 통해 데이터를 수집하게 되면 수십억 개의 데이터 포인트가 생성된다. 이후 싸이아크 팀은 스캔 데이터를 등록하거나 연결해 데이터를 전처리한 후, 항공 및 지상 사진의 색상 보정을 진행한다. 이 과정에서부터 데이터 세트를 결합하며, 궁극적으로 현장의 3D 메시 모델을 재구성하는 포토그래메트리 소프트웨어인 리얼리티캡처(RealityCapture)를 사용해 작업을 진행한다.
이러한 과정을 거친 프로젝트 결과물을 기반으로, 게임 엔진 기술을 활용해 애니메이션이나 VR 콘텐츠를 생산하고 문화유산에 대한 새로운 경험을 구현한다. 또한, 보존을 위해 도면을 만들거나 데이터를 단순화해 플랫폼을 공개적으로 접근할 수 있도록 만든다.
한편, 데이터의 양이 방대하기 때문에, 하나의 프로젝트가 완료되기까지는 몇 시간씩 소요되기도 한다. 싸이아크는 지금까지 데이터를 여러 차례에 걸쳐 처리한 후에 함께 결합하는 방식을 택했다.
스콧 리 디렉터는 “그 동안은 데이터를 수동으로 결합하면서, 데이터를 유용하게 만들고 하나의 통합 데이터 세트로 만들 수 있는 자동화 및 알고리즘을 활용할 수 없었다”면서, “HP Z8 워크스테이션을 도입한 후에는 수동으로 데이터를 결합하는 것보다 더 나은 결과물을 얻을 수 있다는 점을 알게 되었다”고 전했다.
싸이아크의 비즈니스 목표
- 처리 시간 및 작업 시간 대폭 절감
- 모델 수동 조정 작업 필요 감축
- 모델 정확도 향상
- 고성능 워크스테이션을 향후 복잡한 대규모 프로젝트에 활용
▲ 싸이아크가 기존 워크스테이션과 성능 비교 테스트를 진행한 HP Z8 G4 워크스테이션
성능 비교 테스트
싸이아크는 HP Z8 G4과 자사의 고성능 워크스테이션인 타이탄(Titan)을 비교해 어떤 워크스테이션에서 더 나은 결과를 얻을 수 있는지를 검증했다. 이 프로젝트에 활용된 HP Z8 G4는 다음과 같은 사양을 탑재했다.
- HP Z8 G4 1125W PSU
- 듀얼 인텔 제온 624 2.60GHz 18C CPU
- 듀얼 엔비디아 RTX 8000 그래픽스(128 프로세싱 코어)
- 최대 해상도로 질감을 살린 3D 모델 제작
- 4000만 폴리곤을 대상으로 하는 단순하고 질감을 살린 3D 모델 개발
- 384GB(12×32GB) DDR4 2933 ECC registered memory
타이탄은 인텔 제온 프로세서를 탑재했으며, 44개의 프로세싱 코어를 지닌 엔비디아 쿼드로 P600 GPU를 탑재했다. 싸이아크는 가장 복잡하고 방대한 데이터 세트를 필요로 하는 멕시코시티에 위치한 메트로폴리탄 대성당 데이터를 기반으로 비교 연구를 진행했다.
데이터 세트는 두 개의 워크스테이션에 각각 로드됐으며, 싸이아크가 3D 모델을 생성하기 위해 사용하는 것과 동일한 방식으로 처리됐다. 두 워크스테이션 모두 1만 3252 개의 입력과 796GB의 데이터, 295GB의 포인트 클라우드, 1257(100메가픽셀) 장의 중형 포맷 사진, 2219(36 메가픽셀) 장의 DSLR 사진, 6007(20 메가픽셀) 장의 드론 사진을 처리했다. 싸이아크 팀은 모든 데이터를 HP Z8에 입력할 수 있었으며, 워크스테이션 예상 성능을 바탕으로 관리할 수 있을 것으로 예측했다.
테스트 항목에는 데이터 정렬 불량 진단도 포함되었다. HP Z8은 타이탄(16시간)보다 70% 빠른 5시간 만에 입력을 가져오고 정렬을 완료했다. 디지털 복제본을 생성하는데 필요한 거의 모든 단계에서 HP Z8은 타이탄보다 뛰어난 성능을 선보였다. HP Z8의 경우, 데이터를 재구성을 하는데 1일 21시간이 소요돼, 타이탄의 16일 20시간과 비교했을 때 총 14일 33시간을 절약할 수 있었다.
이를 통해 싸이아크 팀은 더 적은 아티팩트를 포함하여 대성당의 최종 모델에 대한 더욱 깔끔하고 상세한 결과물을 얻을 수 있었다. VR과 같이 다른 시각화 형식을 채택할 경우, 이는 인력 소모 시간이 단축될 수 있음을 뜻한다. 데이터 세트 준비, 텍스처 설정, 정형 사진 생성과 같은 작업을 위해 프로젝트에 사용된 인력 소모 시간 측면에서 큰 절감 효과를 얻었다. HP Z8의 경우 13시간이 소요됐으며, 타이탄의 경우 220 시간이 소요돼 5주 이상의 인력 소모 시간을 절감할 수 있었다. 프로젝트 결과는 건물 외부, 내외부 및 컷스루에 대한 상호작용적 3D 모델과 3D 애니메이션을 포함했다.
스콧 리 디렉터는 “타이탄이 완벽하게 작동하지 않을 때마다 우리는 많은 재조정 작업을 진행해야 한다. 하지만 HP Z8을 통해 5시간만에 얻은 결과물은 놀라웠다. HP Z8은 모든 데이터를 한 번에 처리할 수 있었으며, 이후 육안 검사를 통해 더 나은 결과를 얻을 수 있었다”고 소개했다.
또한, “우리는 사후 처리 시간으로 인해 현장에서의 데이터 캡처를 제한하곤 했다. HP Z8은 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 되었으며, 이를 통해 훨씬 더 많은 현장 데이터를 캡처할 수 있게 되었다”고 덧붙였다.
▲HP Z8 G4 워크스테이션은 대용량 데이터를 더욱 빠르고 정확하게 처리하는 성능을 보여줌으로써, 싸이아크의 문화유산 보존 노력을 뒷받침할 수 있다.
대용량 데이터를 더욱 손쉽게 처리
싸이아크 팀은 이번 비교 연구를 통해 더욱 쉽게 데이터를 처리할 수 있는 방법이 있음을 깨달았다. 평균적으로 연간 12개의 프로젝트를 운영하고 있는 싸이아크는 HP Z8을 통해 워크플로를 개선할 수 있게 되었다. 싸이아크 팀은 다른 컴퓨터를 사용해 사전 처리, 콘텐츠 작성 및 도면과 같은 작업을 수행하고 있으며, HP Z8를 활용해 실제 재구성 및 모델 제작을 진행하고 있다.
스콧 리 디렉터는 “HP Z8 워크스테이션을 도입하면서 인력이 많이 소모되는 단계에 인력을 분배할 수 있어 훨씬 효율적인 작업이 가능하고, 이러한 결과를 HP Z8에 적용함으로써 더욱 빠르고 정확하게 모델을 만들 수 있다. 그 후 다른 팀원에게 데이터를 보내 다른 결과물에 필요한 결과를 얻을 수 있다” 면서, “싸이아크는 작은 비영리 단체로서, 시간을 효율적으로 사용하는 것이 매우 중요하다. HP Z8 비교 테스트를 통해 더욱 쉬운 방법이 있음을 알 수 있었다”고 전했다.
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