21C 멀티미디어

21C 멀티미디어 어렸을 때에 만화를 많이 읽었을 것이다. 읽다가 보면 그림은 종이 위에 정지되어 있는데 움직이는 것 같은 느낌을 받았을 것이다. 이러한 느낌을 더욱 생동감 있게 살아서 움직이는 것 같이 할 수는 없을까 ? 제 6 장 애니메이션과 특수효과

6.1 애니메이션의 역사 • 애니메이션의 역사는 고대 동굴벽화 속의 살아 있는 선에서부터 출발 • 스페인 북부 알타미라(Altamira)벽화의 멧돼지, 고구려 고분벽화 무용총 수렵도, 울주군 반구대 암각화, 선조시대의 목릉의 주작도등 오래 전부터 애니메이션은 시작 • 동물을 표현함에 있어 다리를 8개로 그린다든가 머리를 2개로 그림으로서 동적인 표현을 묘사

6.1 애니메이션의 역사 [그림 6.1] (a) 알타미라 벽화의 멧돼지 (b) 고구려 고분벽화 무용총 수렵도

6.1 애니메이션의 역사 • 3차원 애니메니션을 보면, 1600년경 이탈리아의 G.B Della Porta가 그림을 양안으로 보아서 상이 뜨는 것을 느끼게 하는 양안시차에 의한 입체표시 • 1839년 영국의 Charles Wheatstone이 발표한 Telescope그림은 스테레오 한 쌍의 그림을 좌우로 분리하여 평행하게 중앙에 위치한 두 장의 거울을 통하여 화상을 보아서 입체감을 표현 • 1849년 스코틀랜드의 David Brewster는 거울 대신에 프리즘을 사용 • 미국의 Wendell Holmes가 프리즘 앞에 볼록렌즈의 기능을 추가하여 폭주 각을 좁혀서 눈의 초점거리를 조절하는 방법을 사용하여 입체감을 향상

6.1 애니메이션의 역사 • 1918년에는 미국의 C.W. Kanolt는 시점이 고정되는 결점을 보안하여 연속적 3차원 화상이 보이도록 하는 Parallax Panoramagram을 제안 • 1908년 프랑스의 M.G. Lipmann은 Intergral Photography라고 하는 곤충의 복안렌즈판을 이용하는 방법을 제안 • 애니메이션 시작단계로 미국에서는 월트 디즈니 랜드(Walt Disney Land)의 제작으로 1930∼1940년대에 백설공주, 피노키오, 환타지아 등 • 일본에서는 1950∼1960년대에 백설공주, 용의아들, 철완 아톰, 늑대소년 켄 등 • 한국에서는 1960년대에 개미와 배짱이, 홍길동, 흥부와 놀부, 손오공, 황금철인 등의 작품

6.2 애니메이션의 기초 • 애니메이션의 어원은 라틴어의 Anima로서 영혼, 정신, 생명이라는 단어적 의미가 있으며, 애니메이트(Animate)를 문자 그대로 해석하면 생명을 불어넣다혹은 생기를 불어넣다라는 의미 • 애니메이션(Animation)의 의미는 생명이 없는 사물에 움직임을 연속적으로 만들어 생명을 불어넣는 동영상 작업을 총칭하는 광의의 개념 • 실사영화는 정상적 연속촬영속도(Normal Speed)인 1초에 24프레임 이상으로 움직이는 장면을 촬영

6.2 애니메이션의 기초 [그림 6.2] (a) Mulan (b) Tarzan

6.3 애니메이션의 분류 • 6.3.1 움직임 및 촬영대상에 따른 분류 • 애니메이션은 움직임 제작에 따라 Direct 애니메이션, 동화 애니메이션, 편집에 의한 애니메이션, Full 애니메이션, Limited 애니메이션 • 촬영 대상의 형태에 따라 평면 애니메이션과 입체 애니메이션

6.3 애니메이션의 분류 • 1) Full 애니메이션 • 촬영 대상을 1초당 24매씩 촬영하며, 미국 월트 디즈니 랜드의 대표적 스타일 • 고밀도 작업에선 120 프레임 이상까지도 적용 • 제작 기간과 제작비가 Limited 방식에 비해 상대적으로 많음 • 화면상 움직임이 부드러우나 화면 진행 속도가 느림

6.3 애니메이션의 분류 • 2) Limited 애니메이션 • 촬영 대상을 2매 또는 3매 이상씩 반복 촬영해 나감으로써 화면 진행 속도가 빠름 • 일본의 대표적인 스타일이며 셀 수가 적게 드는 것이 특징 • 제작 기간과 제작비가 적으며, 딱딱하면서 절도와 스피드를 추구

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 제작방식에 따라 그림(Drawn) 애니메이션, 모델(Model) 애니메이션, 컴퓨터 애니메이션으로 분류 • 그림 애니메이션은 셀(Cell), 종이(Paper), 유리(Glass), 모래(Sand), 스크래치(Scratch), 핀 스크린(Pin-screen), 제로그라피(Xerography), 로토스코핑(Rotocoping), 옵티컬 프린팅(Optical Printing) 애니메이션으로 분류 • 모델 애니메이션은 인형과 컷아웃(Cut-out), 오브젝트(Object), 실루엣(Silhouette), 픽실레이션(Pixilation), 키네스타시스(Kinestasis), 콜리지(College) 애니메이션 등으로 분류

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 1) 셀 애니메이션 • 종이에 그린 그림(원화, 동화)을 투명한 셀룰로이드(Celluloid)에 옮기고 그 뒷면에 채색한 다음 완성된 배경 위에 놓고 이를 촬영하는 가장 전통적인 방법 • 많은 사람이 셀을 나누어 작업하는 대규모 분업이 가능

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 2) 종이 애니메이션 • 셀을 사용하지 않으며, 종이 한 장에 배경과 캐릭터가 그려지고 캐릭터의 움직임에 따라 또 다른 종이에 그 배경과 조금 변화된 캐릭터를 그림 • 배경과 캐릭터가 함께 그려진 종이를 계속해서 교체 • 캐릭터와 배경의 선이 함께 변화하는 점은 환상적이지만 장편에 적합지 못함 • 작가 혼자 모든 과정을 처리하므로 보통 많은 제작 기간이 필요

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 3) 흙·모래 애니메이션 • 찰흙이나 모래를 카메라 아래 유리판에 펼쳐놓고 형상을 만들어 유리판 밑에서 빛을 투사하여 형상을 변화시키고, 그 변화된 형상을 카메라로 촬영 • 찰흙이나 모래 형상은 소재의 두껍고 얇은 정도에 따라 빛의 차이가 생겨 독특한 효과를 표현

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 4) 스크래치·로토스코핑 애니메이션 • 애니메이션의 대상이 될 그림을 칼이나 송곳 같은 도구로 필름 표면을 긁어 그림을 그린 후 채색하거나 빛을 투과하여 효과를 생성 • 작은 필름 위에 정교한 동작을 줘야 하기 때문에 섬세하고 세심한 작업을 요구 • 대표적인 것은 스타워즈의 광선검

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 5) 인형·모델 애니메이션 • 나무, 찰흙, 화학재료 등을 사용하여 인형이나 물체를 제작하고 인형의 동작을 단계적으로 고정시킨 순간 순간을 연속촬영 • 입체감을 뚜렷이 느낄 수 있어 사실감을 주지만, 속도감이나 감정의 특별한 표현이 어려움 • 대량제작이 어려우며, 시각상의 독특함으로 뮤직비디오, 광고등 개성적 표현이 필요한 분야에 사용

6.3.2 제작 방식에 따른 분류 • 6) 실루엣 애니메이션 • 검은 종이를 접거나 오려서 캐릭터와 배경의 형태를 만든 후 이것을 변화에 따라 순서대로 배열해 놓고 촬영 • 캐릭터와 배경을 두꺼운 종이로 오려 제작하고 그 뒤에서 조명을 비추어 그림자를 만든 후 촬영 • 흑백의 강한 콘트라스트로 구성

6.3.3 컴퓨터 애니메이션에 따른 분류 • 컴퓨터 애니메이션은 2차원 애니메이션과 3차원 애니메이션, 합성(Synthetic) 애니메이션 등으로 분류 • 컴퓨터 애니메이션은 객체의 회전이나 이동과 같은 위치 변화뿐만 아니라 크기, 색상, 명도, 표면 구성의 시간에 따른 변화 • 카메라 위치나 방향, 초점, 거리 같은 매개변수와 빛의 효과나 조도와 렌더링의 연관된 매개변수 및 프로시쥬어의 변화

6.3.3 컴퓨터 애니메이션에 따른 분류 • 1) 컴퓨터 애니메이션 • 동화까지 셀 애니메이션으로 작업한 후 스캐닝에 의해 디지털화하여 채색하고 이후의 작업을 컴퓨터에 의존하는 경우 • 원화작업부터 디지타이저를 이용해 컴퓨터에 직접 그리는 경우 : 한 사람이 한 장소에서 한 세트의 장비를 가지고 애니메이션의 모든 과정을 진행시킬 수 있음

6.3.3 컴퓨터 애니메이션에 따른 분류 • 2) 합성 애니메이션 • 실사영화와 애니메이션을 조합하는 기법 (즉, 실제 배우가 출연한 화면 위에 애니메이션 캐릭터가 등장) • 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)를 개발하여 카메라에 부착함으로서 실사영화와 애니메이션의 두 개 영상을 함께 포착 • 매트(Matte)를 이용해서 필름을 인화, 조작하는 방법 • 컴퓨터로 캐릭터와 배경을 쉽게 분리시키며 또한 합성

6.4 제작요소 및 과정 • 애니메이션의 제작요소는 기획단계, 제작단계, 후반단계 • 제작과정은 기획단계, 연출단계, 작화단계, 촬영단계

6.5 애니메이션 디자인 • 애니메이션 디자인은 일반적으로 스토리보드 설계, 객체 정의, 주요 프레임 명세, 중간 프레임 생성 과정을 거침

6.5.1 스토리보드 설계 • 스토리보드(Storyboard)는 동작의 윤곽을 잡는 것 • 연속적인 동작 장면을 발생하는 기본적인 사건 집합으로 정의 • 생성되는 애니메이션 종류에 따라 스토리보드는 대강의 스케치 집합으로 구성되거나 동작을 위한 기본적인 아이디어 목록일 수 있음 • 영화제작이나 광고 제작에 있어서 콘티를 작성하는 것과 같음

6.5.2 객체 정의 • 객체 정의는 동작에 참여하는 각각에 대해 주어지고, 객체는 다각형이나 스플라인 곡선과 같은 기본적인 형태에 의해 정의 • 각각의 객체와 연관된 움직임은 형태에 따라 규정

6.5.3 주 프레임 명세 • 주 프레임은 일련의 애니메이션에서 특정 시간의 장면에 나타나는 세부적인 그림으로, 각 주 프레임 내에서 각 객체는 그 프레임에 대한 시간에 따라 위치 • 복잡한 동작은 간단하고 느리게 변하는 동작보다 더 많은 주 프레임이 필요

6.5.4 중간 프레임 생성 • 중간 프레임은 주 프레임 사이의 프레임으로 필요한 중간 장면 수는 애니메이션을 보여주는데 사용되는 매체에 대해 결정 • 일반적으로 동작을 위한 시간 간격은 각 주 프레임 사이에 3개에서 5개의 중간 프레임이 있도록 설정

6.6 2차원 애니메이션 • 6.6.1 2차원 셀 애니메이션 • 1915년 얼 허드(Earl Hurd)에 고안된 셀 애니메이션을 셀룰로이드라는 플라스틱 평면 비닐에 움직이는 캐릭터만을 각 프레임별로 설계하고, 주요 배경은 그대로 두는 방식으로 개발 • 레이아웃과 원화 및 동화작업은 일단 종이에 하게 되며, 그러한 그림들을 트레이스 하여 셀에 옮김 • 종이에 그린 그림을 셀에 자동으로 복사하는 제록스 방식을 사용 • 분업과 대량생산이 가능하게 되어 노동 집약적인 작업 시스템을 형성

6.6 2차원 애니메이션 [그림 6.3] 셀 애니메이션 카드캡터 사쿠라

6.6.2 플립북 애니메이션 • 우리들 대부분은 어렸을 때 조금씩 다른 그림이 그려진 책의 책장을 빠르게 넘어가도록 하여 영화와 같은 효과를 볼 수 있는 것을 경험 • 그래픽 이미지를 연속적으로 보여주는 것으로 컴퓨터 애니메이션 제작 초기에 사용 • 애니메이션-GIF 파일 형태로 여러 장의 이미지를 하나의 파일로 저장하는 방법인데 웹 환경에서 아직도 널리 사용

6.6.2 플립북 애니메이션 [그림 6.4] 플립북 애니메이션

6.6.3 경로기반 애니메이션 • 등장인물 또는 등장물체를 움직이는 경로에 따라 새로 배치하여 애니메이션 효과를 얻도록 하는 것 • 경로기반 애니메이션은 플립북 애니메이션보다 훨씬 적은 메모리로 화면을 표시 • 경로 기반 애니메이션에서 물체가 움직이는 경로를 자연스러운 곡선으로 표시하고자 할 경우에는 스플라인을 이용

6.6.3 경로기반 애니메이션 [그림 6.5] 디렉터의 한 장면으로 경로기반 애니메이션

6.7 애니메이션의 기법 • 6.7.1 도려내기 기법 • 손을 흔드는 것처럼 캐릭터의 동작이 특정 부분에 한정되어 있을 경우에는 캐릭터 전체를 다시 그리기보다는 손 부분만 다시 그리는 것

6.7 애니메이션의 기법 [그림 6.6] 오려내기 기법을 사용한 South Park의 한 장면

6.7.2 양파껍질 기법 • 셀을 여러 장 겹쳐 놓아도 셀이 투명하기 때문에 아래에 있는 셀의 내용도 보이게 된다는 원리를 이용 • 얇은 양파껍질로 무언가를 덮어도 밑의 내용물이 보인다는 점에서 이 용어가 사용 • 양파껍질 기법을 사용하면 한 눈에 프레임의 처음부터 끝까지 볼 수 있어 애니메이션이 어떤 식으로 흘러가는지 쉽게 인식

6.7.2 양파껍질 기법 [그림 6.7] 양파 껍질 애니메이션

6.7.3 반복 기법 • 애니메이션에서 많은 동작들은 여러 개의 프레임을 하나의 반복(Cycling)이나 루프(Loop)로 생성 • 눈을 깜박거린 다거나 걷기와 같은 동작은 이러한 반복 효과를 통해 쉽게 완성

6.8 컴퓨터 그래픽스 애니메이션 • 1995년 세계 최초로 100 % CG를 사용한 75분의 디지털 애니메이션으로 픽사르(Pixar)사의 토이스토리(Toy Story) • 드림웍스와 PDI가 공동 제작한 앤츠(Antz) • 앤츠는 캐릭터를 연필로 스케치하여 진흙 모델을 만든 후 컴퓨터로 3차원 좌표를 입력하여 제작 • 3차원에서 움직일 수 있도록 뼈대를 붙이고 표면이 잘 움직이도록 컴퓨터로 모델을 조정하였으며 배우의 얼굴 표정과 연기도 비디오로 촬영하여 반영 • 제작과정에서는 여러 특수효과를 줄 수 있다는 것이 가장 큰 장점

6.8 컴퓨터 그래픽스 애니메이션 [그림 6.8] CG를 사용한 토이스토리의 캐릭터

6.9 3차원 애니메이션 • 6.9.1 와이어프레임 모델 • 와이어프레임 모델(Wireframe Model)이란 공간의 물체를 배치하는 과정으로 물체의 중요한 특징을 점으로 표현하는 과정 • 복잡한 와이어프레임 모델은 3차원 스캐너(3-D Scanner)를 사용하여 입력

6.9.3 매핑 • 1) 투명매핑 • 매핑된 이미지의 명도 단계에 따라 객체의 투명도를 조절하는 방식 • 그림 6.10에서 보는 바와 같이 보통 흰색부분은 투명하게 검은색 부분은 불투명하게 처리

6.9.3 매핑 [그림 6.10] (a)이미지를 (b)에 적용하여 표현한 투명 맵핑기법

6.9.3 매핑 • 2) 범프매핑 • 매핑 이미지의 명도 단계가 셰이딩(Shading)할 때와 반영할 때에 표면 평균값에 영향을 미치도록 하여 마치 객체의 표면이 굴곡지거나 울룩불룩한 것처럼 보이도록 하는 방식 • 실제로 모델링 데이터에는 영향을 미치지 않기 때문에 객체의 외곽 선에서는 굴곡이 반영되지 않음

6.9.3 매핑 [그림 6.11] 카멜레온의 피부에 적용된 범프 맵핑

6.9.3 매핑 • 3) 디스플레이스먼트 매핑 • 범프 매핑과 거의 비슷한 효과를 생성하지만 셰이딩 할 때 실제로 오브젝트에 기하학적(Geometrical)영향을 줌 • 물체의 외곽선까지 굴곡진 효과가 나타나게 되어 한층 사실감 있는 이미지들 생성 • 보통 셰이딩 할 때에만 효과를 계산하지만 경우에 따라 디스플레이스먼트 된 표면으로부터 모델링 데이터를 추출

6.9.3 매핑 [그림 6.12] (a)의 이미지를 (b)의 오브젝트에 디스플레이스 매핑을 적용하여 (c)와 같은 이미지를 생성

6.9.3 매핑 • 4) 반영매핑 • 레이트레이싱(Ray Tracing) 방식의 단점인 긴 렌더링 시간을 단축하면서도 그와 비슷한 표면의 반사 효과를 얻기 위해 쓰이는 매핑방식 • 눈에 반사될 이미지를 미리 렌더링 하여 해당 표면에 매핑하는 방법: 퐁 셰이딩( Phong Shading) • 반영 방식은 한 오브젝트에 여섯 번을 사방으로 렌더링을 건 다음 그 이미지를 이용하는 방법 • 일렉트릭 이미지가 대표적으로 레이트레이싱 대신 이 방식을 선택

6.9.3 매핑 [그림 6.13] 반영맵핑을 사용한 오브젝트

6.9.3 매핑 • 5) 텍스쳐 매핑 • 천과 같은 질감을 표시하기 위해서는 표면에 미리 준비된 질감 데이터를 입히는 과정 • 패턴 또는 무늬를 사용하여 단편(Fragment)의 색을 결정 • 결정된 패턴을 표면으로 사상(Mapping)시킴으로써 실제 모양과 비슷한 객체를 생성

6.9.2 렌더링 • 렌더링이란 3차원 그래픽에서 점, 선, 삼각형 등과 같은 기본 다면체들을 변환, 광원, Rasterization과 같은 과정을 거쳐서 2차원 평면에 3차원 장면을 생성해내는 과정 • (1) 점, 선, 삼각형 등과 같은 기본 다면체들을 3차원 공간에 투영시키기 위해서 변환과 광원과 같은 기하학적인 처리단계 • (2) 이미지를 생성하기 위해서 기하학적 처리단계에서 얻어진 정보를 Rasterization과정에서 픽셀정보로 변환 • (3) 혼합(Blending)과 깊이(Depth) 같은 정보를 픽셀 정보와 같이 계산해서 최종 픽셀 값으로 결정

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