컴퓨터 그래픽스

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산업통상자원부에서 주관하고 한국산업인력공단에서 시행하는 국가기술자격에 대해서는 컴퓨터그래픽스운용기능사 문서를 참조하십시오.

Center of Gravity에 대해서는 무게중심 문서를 참조하십시오.


영화 어벤져스의 각종 VFX 제작 과정 시연 영상.



디즈니 작품 겨울왕국에 사용된 눈 그래픽 처리 기술 시연 영상.


The Third & The Seventh from Alex Roman on Vimeo.

터미네이터 제니시스 제작 동영상. 이제 CG로 거의 실제 사람을 만들 수 있을 정도이다.

1 개요

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왼쪽이 2015년 터미네이터 제니시스의 CG로 만든 아놀드 슈워제네거이고, 오른쪽이 1984년 터미네이터에서의 장면이다. 그러나 이 장면에 모든 힘을 쏟아낸 제작진은…[1]

Computer Graphics(CG)

여친을 고르는데 가장 중요한 조건

컴퓨터 화상처리. 보통 컴퓨터를 사용하는 모든 회화적 작업을 말한다. 이는 컴퓨터가 하는 일이 워낙 많은 탓. 소프트웨어 쪽에서는 정말 빠르게 발전한 분야 중의 하나이다. CG를 사용하면 애니메이션이든 광고든 뭐든 간에 비용은 절감되면서 질은 높일 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 사실 그보다도 제일 중요한 이유는 다른 소프트웨어 분야와는 달리 연구하면 그만큼 결과물이 금방 보인다는 부분.

2010년대에 와서는 굉장히 큰 발전을 이루어서, 사실상 현실하고 차이가 없어 보이는 수준까지 왔다. 다만 그 정도 그래픽을 원하려면 컴퓨터 살 돈이 좀 깨지는 것은 각오해야 한다. 물론 그만큼 계산량을 효율적으로 줄이기 위한 알고리즘도 많이 개발되었다.

영화나 광고 등 영상 쪽에 한해 현재는 보통 시각효과(Visual Effects, 줄여서 VFX)라고 부른다.[2] 블록버스터 영화 스태프롤을 보면 이 분야를 시각효과로 정의한다. 참고로 해외에서는 CGI(Computer Generated Image)라는 말을 더 많이 쓴다.

노골적으로 CG인 것이 티가 나는 장면은 발 CG라고 하기도 한다.

2 종류

2.1 2차원 컴퓨터 그래픽스

두 가지 좌표만을 가지는 평면의 그림을 컴퓨터로 그려내는 것. 2D 애니메이션, 일러스트, 문자 디자인 등이 그 예이다.

게임, 특히 비주얼 노벨 계열에서는 이벤트로 뜨는 일러스트를 CG라고 부르기도 한다. 원래는 CG라기 보다는 컴퓨터로 편집한 이미지가 더 정확한 표현.

최근 컴퓨터 성능 발달로 빠른 그래픽 처리가 가능해 지고 컴퓨터 그래픽스 기술이 발달하여 2차원으로 표현할 것도 3차원을 이용해서 표현하고 있기 때문에, 사용이 줄고 있다. 예를 들어 게임 엔진인 유니티3D도 3D게임만 만들 수 있는 것이 아니라 2D게임도 만들 수 있다.

2.2 3차원 컴퓨터 그래픽스

모든 현상은 3차원 공간에 존재하는 단순정량자와 몇 가지의 법칙에 지배되는 운동에 의한다. - 르네 데카르트

CG의 진수. 3가지 좌표를 가지는 공간, 물체 등을 렌더링하는 것이다. 여러 모델, 수학적 물리학적 이론등을 근간으로 질감, 양감, 명암를 표현해내고 폴리곤(드물지만 다른 방식도 쓴다)을 이용해 물체들을 렌더링한다.

특히 3차원 CG 애니메이션의 역사는 곧 픽사의 역사라고 해도 과언이 아니다. 현 픽사의 CEO인 에드윈 캣멀이 CGI 제작의 핵심 개념을 정립한 인물 중 하나이기 때문이다. CG 애니메이션 문서 참조.

3 한국의 CG 제작 환경

2010년대까지만 해도 충무로의 CG 기술이 곧 우리나라 CG 기술이라고 해도 무방했다. 현재는 영화 VFX 업체들은 대부분 일산, 파주, 광주, 부산 등 각지로 이전되어 있다.(물론 서울에도 남아있다) 그 이유는 각 지방자치 단체의 다양한 지원(장비지원이나 세금혜택 등)을 해주었기 때문에 굳이 유지비가 비싼 서울에 있을 이유가 없어졌기 때문이다.

요즘 한국 영화의 CG 기술력 자체는 예전에 비해 많이 발전된 편이다. 그러나 할리우드 블록버스터는 전체 예산의 30%, 많으면 50% 가량이 CG 제작에 투입되는데 비해 한국 영화는 CG 제작비가 차지하는 비중이 전체 예산의 10%에도 못 미칠 때가 많다. 다만 마켓 사이즈에서 비롯된 차이로, 개봉 후 기대할 수 있는 수익 이상은 투자될 수 없는게 당연한지라 어쩔 수 없는 부분이다. 국내개봉과 전세계 개봉은 시장규모의 차원이 다르다. 최근에는 CG의 중요성이 많이 부각되어, 점차 많은 금액으로 늘어나긴 했다. 다만, CG에 몰빵한 영화들이 크게 망한 경우가 많은게 안습. CG를 많이 사용한 영화들이 크게 흥행을 해야 CG 분야에 대한 투자도 커질 텐데 아쉬운 부분이다.

게다가 부실한 프리프로덕션(사전기획) 및 테스트 촬영 부족도 CG 퀄리티를 낮추는 커다란 요인으로 꼽힌다. 대표적으로, 7광구에 등장하는 괴물의 외형은 포스트프로덕션(후반작업) 단계에 가서야 정해졌다고 한다.[3] 그리고 할리우드는 정교한 미니어처애니매트로닉스를 동원하여 CG의 완성도를 보완하지만 한국은 그 두 분야에서 상당히 뒤쳐지는 모습을 보이고 있다. 이와 같은 이유는 할리우드는 제작비가 어마어마하게 들어가는 경우가 많아, 흥행실패 시 그에 따른 리스크가 엄청 나므로, 리스크를 줄이는 차원에서 더욱 사전에 철저하게 검증하기 때문이기도 하다.

또 하나는 조명의 문제이다. 밝은 장면에서 CG 합성을 하는 것과 어두운 부분에서 합성을 하는 것 사이에는 시간과 예산 면에서 큰 차이가 있다. CG 기술이 많이 발전하지 않았던 초창기 할리우드 영화들이 주로 밤 씬에서 CGI를 넣은 것은 다 그런 이유 때문이다. 따라서 CG를 넣을 장면의 조명을 어떻게 세팅할지, 그 장면을 다른 장면들과 조화되게 하려면 전체적인 영화의 색을 어떻게 맞춰야 할지를 차근차근 계획해야 하는데, 빛과 색을 완벽하게 통제하는 할리우드에 비하면 한국 영화계는 이 부분에서 많은 취약점을 가지고 있다.

CG 작업에서 선택되는 제품은 주로 어떤 업계냐에 따라 다르다. Autodesk Max는 게임 및 영화, Maxon Cinema4D는 주로 모션그래픽, 광고, Autodesk Maya는 영화 및 애니메이션 제작업, Foundary Modo는 제품 디자인 및 광고에 많이 사용되는 추세다. 여기서 캐드류는 제외한다.

간단한 그래픽 툴을 사용하는 경우도 매우 많다.

4 대학 과목

말그대로 컴퓨터 그래픽스. 컴퓨터공학과 학생이라면 전공 선택 과목으로 접할 수 있다. 대부분은 그래픽 라이브러리 OpenGL으로 배우게 된다. 이론으로는 이전에 배운 선형대수공학수학이 쓰이고(특히 고등학교때 배운 기하와 벡터가 쓰인다..) 이런 수학적 지식이나 원리를 바탕으로 한 GL의 기능과 원리들을 주로 배운다. 흔히 고등학교, 대학교 교재에 나오는 3차원 공간좌표계와는 x, y, z축이 살짝 다른 좌표계를 쓴다.[4] DirectX도 z축이 반대일 뿐 마찬가지다.

대체로 컴퓨터공학과 학생들이 처음에 공학수학을 듣다가 점점 이산 계열 수학/통계학 등으로 넘어가다 접하게 되면 꽤나 까다롭다. 컴퓨터 그래픽스의 본질을 배우는 과목으로, OpenGL로는 함수 몇개 쓰면 그려질 것들의 원리를 배우게 된다.. 어파인 공간이라는 공간을 이용해 점벡터들을 표현하거나, x, y, z 축 기준으로 회전/반사/전단시키는 행렬을 다루거나, 컴퓨터로 그려진 영상이 모니터로 출력되면서 거치는 여러 변환의 공식이나 원리, 색 채우기 알고리즘 등이 나오며, 그 중에서 힘든 부분들로 뽑히는 건 조명 반사/흡수 공식이나 3차원 카메라 회전(삼각함수를 써야 한다), 원근법 perspective 시점 다루기, 극좌표, 법선벡터 등이다. 교수님 성향에 따라서 시험문제도 얼마든지 다르게 나올 수 있다. OpenGL 코딩을 물어볼 수도 있고, 심한 경우는 공간도형/벡터(행렬)/삼각함수/극좌표 문제로 계산/증명을 해야 하는 경우도 있다.

실습으로는 보통 OpenGL을 이용해 뭔가 프로그램을 만든다. 점벡터들로 물체를 그린다거나, 조명을 다루거나 콜백 함수와 시점 카메라 공식을 이용해 물체를 여러 방향에서 바라보게 하는 등.. 왠지 한국이든 외국이든 높은 확률로 컴공과 교수님들은 그래픽스 과제로 태양계 만들기를 내주는 것 같다

5 외부 링크

<명량> 흥행에 가려진 CG 업계의 비극
헐리우드 특수효과는 누가 어떻게 만드나?

6 관련 문서

  1. 엔도스켈레톤에서 CG 티가 많이 난다.
  2. 폭약이나 특수분장 같은 것들을 이르는 특수효과(Special Effects)와는 다르다.
  3. 할리우드에선 5~6개월 가량의 프리프로덕션 기간을 거치며, 포스트프로덕션 기간도 이와 비슷하다.
  4. 고등학교/대학교 교재에서는 비스듬히 바라보며 z축이 위로 솟아있는 좌표계를 주로 그리나, 그래픽스에선 모니터의 방향이 바로 z축에 대응되도록 하며 모니터 화면 상에 xy축 평면이 있는 것과 마찬가지다.