3D 애니메이션 속에 감춰진 방정식 원리

가디언즈, 메가마인드 등 생생한 3D 애니메이션의 비밀

3D 애니메이션 속에 감춰진 방정식 원리

안녕하세요, 코오롱 블로그지기입니다. 

지난 연말에 개봉했던 드림웍스의 3D 애니메이션 '가디언즈'를 보셨나요? 류승룡부터 한혜진, 유해진, 이종혁 등 국내 정상급 배우들이 더빙 성우로 참여해 개봉 전부터 많은 관심을 끌었습니다.

▲ 애니메이션 <가디언즈>의 목소리 연기를 맡은 배우들. (왼쪽부터) 유해진·이제훈·류승룡·한혜진·이종혁 ⓒ CJ E&M

그리고 영화가 개봉되고 난 후 화려한 3D 영상과 생생한 시각효과로 사람들의 이목을 다시 한번 사로잡았습니다. 특히 주인공들이 도로를 질주하는 썰매타기와 하늘을 나는 장면은 실사 영화를 보는 듯한 착각을 불러일으킬 정도였습니다.

▲ 사진제공 ⓒ CJ E&M

가디언즈는 드림웍스 3D 애니메이션 기술의 정수를 보여주고 있다고 평가 받는데요, 이러한 기술적 발전에 국내의 3D 애니메이션 기술도 기여하고 있다고 합니다. 바로 에프엑스기어(FXGear)라는 국내 3D 그래픽 벤처기업의 시뮬레이션 기술입니다.

에프엑스기어의 3D 시뮬레이션 기술은 옷의 주름이나, 재질, 머리카락 등을 사실적으로 표현해주는 첨단 기술입니다. 놀라운 사실은 이러한 3D 시뮬레이션의 기본 원리가 고등학교 때 우리를 꽤나 힘들게 했던 방정식이라는 점입니다. 우리가 중고등학교 시절 수학시간에서 배웠던 방정식이 극장에서 보는 애니메이션에까지 응용되고 있는 것이죠.

컴퓨터 그래픽 속에 녹아 있는 방정식의 원리

3D 애니메이션에서 가장 표현하기 어려운 부분 중 하나가 바로 ‘옷’이라고 합니다. 옷의 재질이나 주름을 세세하게 표현하기 위해서는 너무나 많은 작업이 필요하기 때문입니다. 과거 아티스트들이 한 컷, 한 컷을 손으로 직접 그려야 했던 시절엔 정말 곤욕이었다고 하죠.

 

▲ 망토가 없는 인크레더블 캐릭터와 망토를 달고 있는 메가마인드 캐릭터들 

그래서 예전 애니메이션을 보면 캐릭터들이 대체적으로 단순한 옷을 입고 입거나 소위 '쫄쫄이' 패션을 하는 경우가 많았습니다. 2004년에 개봉했던 애니메이션 ‘인크레더블’을 생각해보세요. 히어로들이 모두 쫄쫄이 옷을 입고 있고 망토도 없습니다. 하지만 2010년에 개봉한 드림웍스 ‘메가마인드’의 히어로들은 자연스럽게 펄럭이는 망토를 어깨에 달고 화려한 액션을 보여줍니다.

▲ 망토를 달고 하늘을 날고 있는 ‘메가마인드’의 메트로맨 ⓒ CJ E&M

이것이 가능했던 건 아티스트들이 일일이 캐릭터의 옷을 수작업으로 그리는 방식을 탈피하고, 방정식을 통해 컴퓨터로 계산하는 방식을 취했기 때문입니다. 옷의 움직임에 변화를 주는 변수 X값을 몸체의 움직임, 바람 등 외부의 힘이라고 하면, 옷의 움직임은 결과값 Y가 되는 식이죠. 즉, 몸체의 움직임과 바람과 같은 외부의 힘에 따라서 옷도 같이 움직이는 것입니다.

이러한 알고리즘 만들어서 컴퓨터가 계산을 하면 아티스트들이 힘들게 그리지 않아도 저절로 옷의 움직임을 자연스럽게 표현할 수 있습니다. 이러한 기술을 국내의 벤처기업이 개발하고, 또 할리우드의 애니메이션에까지 기술이 사용됐다고 하니 대단한 일이 아닐 수 없습니다.

▲ 영화 ‘불꽃처럼 나비처럼’에서 등장인물의 옷을 시뮬레이션 하는 모습 ⓒ FXGear

옷을 표현하는 3D 시뮬레이션 기술은 애니메이션뿐만 아니라 실사영화와 컴퓨터 게임에서도 사용됐습니다. 영화 ‘중천’, ‘불꽃처럼 나비처럼’과 엔씨소프트의 대표작 ‘아이온’에도 에프엑스기어의 시뮬레이션 기술이 적용됐다고 합니다.

3D 애니메이션 속에 숨어 있던 방정식의 원리, 놀랍지 않나요? 중고등학교 시절 어려운 수학문제에 끙끙대면서 ‘이거 배워서 나중에 어디 써먹지?’라고 한숨을 내쉬던 때가 생각납니다. 하지만 이러한 기초원리가 영화, 애니메이션, 게임에도 응용돼 혁신을 불러일으켰다고 하니 역시 혁신은 탄탄한 기본기에서 출발하나 봅니다. ^^