디지털 영상 콘텐츠 산업 시장 동향, 기술 동향 및 전망 - CG 기술, CG 및 영상 합성 기술, 영상기반 모델링, 렌더링, 디지털 엑터

본문내용

대규모 엑스트라를 대체할 수 있게 될 것으로 기대된다.
디지털 액터 얼굴 모델링은 3차원 얼굴 스캐너를 이용하여 정교한 3차원 포인트 크라우드를 얻고 이로부터 3차원 폴리곤 모델을 추출하여 실제 수작업을 크게 줄일 수 있다. 3차원 스캐너로 해결되지 않는 부분인 머리카락과 눈썹 등의 디테일은 수작업을 통해 제작을 한다. 디지털 액터 얼굴 렌더링에서 가장 핵심적인 부분은 얼굴의 피부표현에 관한 부분인데 이는 앞에서 설명한 영상기반 렌더링 기술을 이용한다.
[그림 2-7] 실제 촬영된 남자 모델과 디지털 액터
완전한 인간 모습을 표현하기 위해서는 머리카락과 옷감은 빼놓을 수 없는 부분이다. 옷감 시뮬레이션에서 중요한 것은 신체의 일부가 옷과 항상 부딪히므로 이에 대한 빠르고 효과적인 충돌 처리를 해야 하며 자연스러운 옷의 움직임이 되도록 균일한 메쉬를 생성하는 것이다. 또한 옷감의 재질에 따라 움직이는 모습이 달라지므로 이를 고려하여 시뮬레이션 해야 한다.
[그림 2-8] 디지털 액터 제작 기술의 구성
헤어 시뮬레이션에서의 최근 기술은 다양한 헤어스타일을 만들 수 있는지에 초점이 맞추어지고 있다. 그뿐 아니라 머리나 어깨 등의 신체 부위와의 충돌, 바람에 의한 영향 등을 고려해야 하며 최종적으로 렌더링 과정을 거쳐 실제와 같은 헤어스타일을 구성하게 된다.
근육 제어 파라미터 추출 기술은 얼굴 표면 영역을 계층적으로 구조화 하여 얼굴피부의 움직임을 전체에서 세부 영역으로 분석하며 최적의 근육 파라미터 값을 점진적으로 개선한다.
음운학 기반 음성 분석 기술은 음성 기록 데이터와 대사 텍스트를 이용하여 음소/음절별 발음 시간/강도를 추출하고, 한글 음운학의 발음 법칙에 근거한 수학적 조음 모델에 의해 입술 및 혀 애니메이션을 생성한다.
4. 디지털 액터 상호작용 표현 기술
디지털 액터는 독립적이지 않고 주변 환경에 많은 영향을 받는다. 발이 땅을 파고들지 않아야 하며, 계단이나 언덕과 같은 지형이 나오면 그에 해당하는 동작을 해야 한다.
또한 다른 캐릭터와 적절히 작용해야 한다. 이렇게 주변의 환경에 대해 반응하는 것을 상호작용이라 부른다.
디지털 액터의 동작을 생성하는 방법은 크게 3가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 키프레임 애니메이션 방식으로 애니메이터의 수작업으로 동작을 만드는 것이다. 두 번째는 모션 캡쳐를 이용하는 방법으로 매우 자연스럽다는 장점이 있다. 세 번째로는 물리 기반 동작 제어 방식인데 일련의 물리 법칙 혹은 경험적 법칙들을 프로그래밍 하여 동작을 생성하는 방법이다. 특히 최근에는 모션 블렌딩 기법, 모션 연결 기법, 동역학 시뮬레이션 결과와 모션 캡쳐 데이터 혼합 기법과 같은 다양한 방법들을 통해 동작을 생성하고 변형하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
5. 군중 시뮬레이션 기술
최근 게임, 영화에서 대규모 군중 장면을 쉽게 볼 수 있다. 특히 반지의 제왕, 트로이, 태극기 휘날리며 등에서는 군중 장면으로 인해 스펙터클한 장면을 연출할 수 있었다. 군중은 주인공에 비해 비중은 작지만 전체적인 콘텐츠의 품질에 영향을 주며 전체적인 흐름뿐만 아니라 각 객체들의 동작 및 상호작용 또한 중요한 요소이다.
기존의 방법은 파티클이나 간단한 오브젝트를 이용하여 시뮬레이션을 한 후 반복되는 동작을 갖는 몇 개의 캐릭터들을 이용해 무작위로 대치하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이러한 방법은 복잡한 환경에 적용하기는 부적합하다. 최근 영화에 사용되고 있는 Massive, Endorphin, Behavior 와 같은 상용 소프트웨어는 성능이 우수하지만 복잡하고 프로그래밍 기반이어서 애니메이터가 배우기 어려운 단점이 있다.
6. CG/실사 합성
CG/실사합성 기술이란 카메라로 촬영한 실사 영상과 컴퓨터로 제작한 CG 영상을 합성하여 결과 영상을 만들어 내는 기술이다. 실사 영상과 CG 영상을 합성할 때에는 실사 영상 내의 객체들의 위치와 CG 영상 내의 객체들의 위치가 서로 연관되어야 한다. 최근 영화에서 CG 기술의 활용 비중이 높아짐에 따라, 실사와 CG를 조화시키는 합성 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다. 전통적으로 블루 스크린을 이용한 아날로그 방식의 크로마킹 기법을 통한 영상 합성 기술이 사용되고 있으나, 최근에는 영화, 방송 등의 모든 매체가 디지털화 됨에 따라 자동적인 영상합성기술이 개발되고 있거나 일부가 상용화 되고 있다.
[그림 2-9] CG로 제작된 대규모 군중 장면(영화 ‘태극기 휘날리며’)
특수 효과의 경우 대부분 미니어처 제작 및 촬영을 통해 영상 합성으로 영상물이 제작 되었으나 최근에는 CG 모델링을 통해 실제와 같은 다양한 특수 효과가 만들어지고 있으며 이에 대한 특수효과 플러그 인 소프트웨어 기술이 활발히 개발되고 있다. 특수 효과 기반의 영상 변형 기술은 ‘미이라’, ‘슈렉’, ‘스파이더맨’ 등에 적용되었으며, 물리 기반 특수효과 제작 기술의 경우 ‘매트릭스’, ‘미이라’, ‘스타워즈’, ‘반지의 제왕’ 등에 적용되었다.
CG/실사 합성을 위해서는 실사를 촬영한 카메라의 이동 경로와 자세, 렌즈의 초점 거리가 적용되어 CG 영상이 생성되어야 하며, 이를 위해 카메라 트래킹 기술, 배경 기하정보 추출 기술, 정적 물체 삭제 및 배경 복원 기술 등이 뒷받침되어야 한다.
카메라 트래킹 기술은 비디오 카메라로 촬영한 영상 시퀀스를 이용해서 카메라 정보를 자동으로 추출하는 기술이다. 이 기술은 비디오를 촬영할 때 사용한 카메라의내부 특성과 카메라가 움직인 경로를 자동으로 추출하는 기술로 최근 영화에서 볼수 있는 CG 영상과 실사 영상이 합성된 영상을 만드는데 필수적인 기술이다. 배경기하정보 추출 기술은 기존에 수작업으로 배경 기하 정보를 추출하던 과정을 자동화해 주는 기술이다. 카메라 트래킹이 끝나면 특이점들의 3차원 좌표를 부산물로 을 수 있다. 또한, 사용자가 원하는 점의 3차원 위치도 스테레오 정합 기법을 이용여 용이하게 얻을 수 있다. 카메라 트래킹 기술과 배경 기하정보 추출 기술을 활용하면 사용자가 원하는 임의의 배경에 CG 객체 등을 매우 간단하게 합성할 수 있다.
[그림 2-10] CG/실사 합성 기술의 활용 사례(영화 ‘귀신이 산다’)

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디저털,   영상,   콘텐츠,   CG,   합성,   엑터,   모델링,   렌더링