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[캐릭터 만드는 비법 ③] 행렬이 조종하는 표정

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2016년 07월 03일 10:00 프린트하기

분장을 마친 캐릭터 배우는 대사를 읊으며 연기 연습을 합니다. 실제 동물을 촬영한 것과 차이가 거의 없는 디지털 캐릭터의 경우 표정 연기도 아주 섬세하지요. 영화 ‘정글북’에 나오는 여러 동물 캐릭터가 그렇습니다. 컴퓨터 그래픽으로 만든 캐릭터가 연기 수업이라도 받는 것인지, 수학동아가 파헤쳐봤습니다.

 

월트디즈니 코리아 제공
월트디즈니 코리아 제공

컴퓨터로 만드는 디지털 캐릭터의 경우, 짓고 싶은 표정을 컴퓨터 그래픽으로 만들어야 합니다. 이때 쓰는 대표적인 방법이 ‘표정 섞기’입니다. 여러 가지 표정을 섞어 새로운 표정을 만드는 방법이지요. 한 번도 지은 적 없는 새 표정을 만들려면 우선 기준이 되는 ‘무표정’한 얼굴이 필요합니다. 무표정한 얼굴을 변형해 여러 가지 표정을 만드는 겁니다.


사람이 지을 수 있는 표정은 수천 가지가 넘습니다. 표정을 지을 때 눈썹, 광대, 입꼬리 등이 움직이고, 얼굴 위에 찍은 점의 위치가 달라지지요. 이때 얼굴 위 점의 좌표를 (x, y, z)로 나타내면 표정을 숫자의 나열인 행렬로 바꿀 수 있습니다. 무표정을 뜻하는 행렬에 수많은 표정 정보를 담은 행렬을 더하면 전에 없던 새로운 표정 행렬을 만들 수 있습니다.

 

비중벡터(비중 정보를 담은 한 줄 짜리 행렬), 표정을 만들다 ① 무표정한 얼굴 데이터를 준비한다. 그물망 같은 선이 교차하는 점의 좌표 수천 개가 모여 얼굴 표정 하나를 나타낸다. ② 캐릭터가 지을 줄 아는 여러 가지 표정 데이터로 ‘섞기행렬’을 만든다. 이 행렬의 ‘열’은 표정 하나에 대한 수천 개의 좌표 나열이다. ③ 섞기행렬의 표정 각각을 어떤 비중으로 섞을지를 결정하는 비중벡터를 만든다. ④ 비중벡터를 섞기행렬에 곱하고 무표정한 얼굴 데이터에 더하면 새로운 표정이 완성된다. - 수학동아 제공
비중벡터(비중 정보를 담은 한 줄 짜리 행렬), 표정을 만들다 ① 무표정한 얼굴 데이터를 준비한다. 그물망 같은 선이 교차하는 점의 좌표 수천 개가 모여 얼굴 표정 하나를 나타낸다. ② 캐릭터가 지을 줄 아는 여러 가지 표정 데이터로 ‘섞기행렬’을 만든다. 이 행렬의 ‘열’은 표정 하나에 대한 수천 개의 좌표 나열이다. ③ 섞기행렬의 표정 각각을 어떤 비중으로 섞을지를 결정하는 비중벡터를 만든다. ④ 비중벡터를 섞기행렬에 곱하고 무표정한 얼굴 데이터에 더하면 새로운 표정이 완성된다. - 수학동아 제공

자연스러운 표정 돕는 확률 모형


비중벡터를 이루는 값을 어떻게 결정하는지에 따라 여러 가지 새로운 표정이 나옵니다. 그런데 어떤 비중벡터로 좌표 데이터를 만들어야 원하는 표정이 나올지는 알 수 없습니다.


원하는 표정이 나올 때까지 일일이 비중벡터의 숫자를 조절한다면 아주 힘들고 시간이 오래 걸릴 겁니다. 그래서 실제 배우의 얼굴 곳곳에 마커를 붙이고 근육의 움직임을 자동으로 기록하는 ‘모션 캡처’ 기술을 이용합니다. 마커를 쓰면 100개 남짓한 좌표를 얻을 수 있는데, 표정을 정확히 나타내려면 좌표가 수천~수만 개나 필요하기 때문에 정보가 부족합니다.

 

Nehrams2020 제공
Nehrams2020 제공

이때 선택하는 방법이 바로 ‘확률’. 사람이 지을 수 있는 표정 데이터로 만든 확률 분포와 모션 캡처로 만든 표정 데이터를 비교합니다. 이 확률 분포의 한가운데에는 실제로 사람이 지을법한 여러 가지 표정 좌표의 평균값이 있습니다. 그래서 모션 캡처로 만든 표정 데이터가 확률 분포의 중앙에 가까울수록 진짜 사람이나 동물처럼 자연스러운 표정이 될 확률이 높습니다. 반대로 중앙에서 멀어질수록 어딘가 부자연스러운 표정이 될 확률이 높지요. 만약 확률 분포의 도움 없이 행렬을 구한다면 웃을 때 입꼬리가 코에 붙어버리는 것처럼 아주 이상한 표정이 나올지도 모릅니다. 행렬은 계산만 할 뿐 ‘자연스러움’은 전혀 모르거든요.

 


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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