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[캐릭터 만드는 비법 ①] 파라메트릭 곡선으로 만드는 몸통

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2016년 06월 30일 23:59 프린트하기

배우에게 외모는 첫인상을 결정하는 요소입니다. 캐릭터의 경우 배역에 어울리는 외모를 갖춰야 합니다. 영화 ‘도리를 찾아서’의 도리와 니모는 컴퓨터 그래픽으로 만들어졌지만 진짜 물고기처럼 부드럽고 매끈한 몸통을 갖췄어요. 동글동글한 외모가 귀여운 매력을 더욱 끌어올리지요?

 

월트디즈니 코리아 제공
월트디즈니 코리아 제공

지금도 애니메이터는 애니메이션 영화를 만들기에 앞서 캐릭터의 생김새와 표정을 손으로 예쁘게 그립니다. ‘컨셉을 잡는다’고 하지요. 하지만 컴퓨터는 이렇게 그린 캐릭터를 인식하지 못합니다. 컴퓨터가 3차원 캐릭터를 인식할 수 있도록 표현하는 방법이 필요합니다.


1972년, 미국의 컴퓨터 개발자인 애드윈 캣멀은 단편 영화에서 여러 가지 다각형으로 뒤덮은 3차원 손을 선보였습니다. 삼각형이나 사각형으로 표면을 감싼 캐릭터는 부피감이 느껴지면서도 컴퓨터가 점과 선으로 캐릭터를 인식할 수 있습니다. 이렇게 캐릭터를 나타내는 것을 ‘폴리곤 메쉬’라고 하며, 캐릭터의 몸통을 만드는 ‘모델링’ 단계에서 널리 쓰였습니다.

 

해즈브로 스튜디오 제공
해즈브로 스튜디오 제공

다각형이 맞닿아 있는 부분은 자세히 보면 마치 표면이 꺾인 것처럼 보입니다. 도리를 자세히 들여다봤을 때 피부가 모난 듯 꺾여있다면 무척 부자연스러울 겁니다. 다각형으로 이뤄진 캐릭터의 몸통에서 점 몇 개를 잡고, 이 점으로 굉장히 부드러운 곡선을 그릴 수는 없을까요?


몇 개의 점을 이어서 곡선을 그려보겠습니다. 그 중에는 끊어지지는 않았지만 뾰족한 부분이 있는 경우가 있습니다. 이 곡선 위의 점에서 곡선에 접하는 접선을 그려보세요. 아마 뾰족한 부분 근처에서 접선의 기울기가 갑자기 크게 변할 겁니다. 원래 곡선의 식을 한 번 미분*한 결과인 기울기가 급변하는 것을 ‘기울기가 연속적이지 않다’고 표현해요.

 

수학동아 제공
수학동아 제공

‘한 번도 미분하지 않은 상태에서만 연속인 곡선’을 ‘C0 연속 곡선’이라고 합니다. 이와 달리 한 번 미분한 결과인 기울기까지 연속인 곡선을 ‘C1 연속 곡선’, 두 번 미분한 결과까지 연속인 곡선을 ‘C2 연속 곡선’이라고 합니다. 여러 번 미분한 결과까지 연속인 곡선일수록 부드러워 보이지요.

 

부드러운 돌고래로 만들려면? 폴리곤 메쉬로 표현한 돌고래의 몸을 더 부드러운 곡면으로 만들려면 먼저 다각형을 더 작은 삼각형이나 사각형으로 쪼갠다. 삼각형이나 사각형의 꼭짓점이 만나서 생기는 점들을 이었을 때, C2 연속 곡선처럼 부드러운 곡선이 되도록 점의 위치를 조금씩 조정한다. - 수학동아 제공
부드러운 돌고래로 만들려면? 폴리곤 메쉬로 표현한 돌고래의 몸을 더 부드러운 곡면으로 만들려면 먼저 다각형을 더 작은 삼각형이나 사각형으로 쪼갠다. 삼각형이나 사각형의 꼭짓점이 만나서 생기는 점들을 이었을 때, C2 연속 곡선처럼 부드러운 곡선이 되도록 점의 위치를 조금씩 조정한다. - 수학동아 제공

이런 곡선의 성질을 고려해 3D 캐릭터를 부드럽게 표현하는 용도로 고안한 곡선을 ‘파라메트릭 곡선’이라고 합니다. 캐릭터를 모델링할 때 많이 쓰는 ‘넙스 곡선’도 파라메트릭 곡선의 한 종류랍니다. 폴리곤 메쉬를 응용한 기술과 파라메트릭 곡선, 두 가지 방법이 함께 쓰여 캐릭터를 진짜처럼 만듭니다.

 

 

미분* 곡선을 미분한다는 것은 곡선 위의 임의의 점에서 곡선이 기울어진 정도를 알려주는 식을 구한다는 뜻.

 

도움| 김민혁(KAIST 전산학과 교수), 노준용(KAIST 문화기술대학원 교수), 민조홍(이화여대 수학과 교수), 최완호(덱스터 스튜디오 창작연구소장)


고은영 기자

eunyoungko@donga.com

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