아바타 그래픽이 쩌는 이유

 

아 풀 CG 자연환경 렌더링이 대단한 이유가 있다.

 

 

어렸을 때 중고등학교에서 물리시간인지 뭔지 뉴턴의 중력인지 뭐시긴지 들었던 기억이 있는 사람들이 있을 것이다.

이 공식이 굳이 아니더라도 세상에는 뛰어난 사람들이 다양한 물리법칙을 수학으로 공식화 해두었다.

 

예를들어 중력 가속도가 [ 9.8m/s2 ]인데, 1초마다 9.8m의 속도의 가속도로 꾸준히 증가한다는 공식이다.

컴퓨터에서 이런 중력 가속도를 시뮬레이션 한다고 가정 해 보자.

 

이런 물리 현상을 시뮬레이션 하게 되면,

 

A 지점에서 B지점까지의 거리가 9.8m라면 1초만에 도달하고,

그 다음 지점 까지의 거리가 19.6m라면 또 몇 초만에 도달하고

이런걸 컴퓨터로 공식화 하는 것이다.

 

그리고 그런 물리 공식을 프로그램에 때려박고 얍!얍! 하고 만들면...?

 

 

바로 요런 식으로 뭔가가 그래픽처럼 눈으로 볼 수 있게 가시화 된다.

 

이런식으로 자연계에 존재하는 다양한 물리법칙들을 컴퓨터에 때려박고 시뮬레이션 하는 것.

그걸 물리 그래픽 과학이라고 한다.

 

 

 

 

자, 그러면 중력 가속도, 낙하 등에 대한 예시를 들었는데...

세상에 물리법칙이 하나만 있던가?

 

 

 

응~ 아니야. 당연히 엄청 많겠지 ?

 

 

 

 

당연한 말이지만 불이 활활 타오르는 현상도 물리 법칙이고

 

 

 

물의 유체 움직임 또한 물리 법칙이다.

 

 

 

 

 

잠시 트랜스포머와 아이언맨 이야기로 돌아가보겠다.

컴퓨터 그래픽으로 캐릭터를 디자인 할 때, 우리는 이런 과정을 거친다.

 

원하는 모형을 조형하고, 그 조형에 따라 폴리곤 디자인을 입혀서 캐릭터를 뽑아내는 것이다.

물리법칙의 계산과 같은 영역이라기 보다는, 마치 미술가가 조각을 뽑아내는 과정과 같다.

 

 

 

 

이처럼 아이언맨이나 트랜스포머와 같은 캐릭터들은 위와같이 미술적인 조형 과정을 거쳐서 캐릭터가 탄생한다.

 

 

하지만 물리 그래픽 과학, 물리 그래픽 렌더링으로 유명한 작품들에 대해서 다시 이야기 해 보자.

왜 풀CG 자연효과가 도랏맨인지.

 

 

 

 

세상에는 다양한 물리법칙이 존재한다고 이야기 했다.

그리고 온도에 따른 상태 변화도 물리법칙 중 하나이다.

 

물의 온도에 따른 상태변화, 그리고 물의 운동량에 따른 상태변화, 물의 뭐에 따른 상태 변화...

모조리 다 물리 법칙이다.

 

그리고 이런 물리 법칙을 모조리 컴퓨터속에 때려박고 표현한 유명한 작품이 있다.

뭘까?

 

뭔가 떠오르는게 하나 있지 않은가?

 

응. 맞아 겨울왕국.

'눈'은 결국 물의 온도에 따른 물리적 변화 형태를 의미하는 것이고,

 

 

 

 

물리 법칙 연산으로써 예측하기 굉장히 어려운 영역에 속하는 그래픽 작업이기도 하다.

 

 

혹시 나비에-스톡스 방정식이라는 단어를 들어본 적이 있는가?

몰라도 상관 없다. 아무튼 존나게 어려운 방정식이고, 수학적으로 굉장히 모델링하기 어려운 녀석이다.

 

그리고 이러한 '유체역학'에 해당하는 수학 공식들을 모조리 컴퓨터 속에 때려박고....

 

 

 

짜잔! 이렇게 물(유체)을 컴퓨터 속에서 표현하도록 구현하는 것이다.

 

그리고 이런 작품(?) 하나가 나오기 까지는...

수많은 대학원생과 박사, 포닥등의 몇십년이 넘는 연구와 피와 땀이 반영되어 있는 것이다.

 

 

그리고... 3시간이 넘는 시간을 통채로 구현한 아바타는...?

그것도 모든 자연 현상과 CG를... 물리법칙을....??

 

 

응~ 진짜로 그냥 실제 촬영하는게 더 싸게먹혀~

 

 

 

아무튼 이런 주인공(캐릭터) 같은 부분은 모션캡쳐-모델링 등을 통해 완성 된 부분이지만,

 

 

 

이런 바다가 출렁거리는것과 같은 자연스러운 물리적 상호작용이 모두 영상화 구현 되었다는 것은

'컴퓨터 그래픽(CG)'의 수준이 현실의 물리 현상을 컴퓨터 연산으로 표현할 수 있을 정도로 매우 정교해 졌다는 것을 의미한다.

 

 

물론 이렇게 어마어마하게 많은 렌더링 오브젝트를 컴퓨터로 돌려서 장면을 뽑아내는 것도 매우 오랜 시간이 걸린다.

그래서 콤퓨타를 몇백, 몇천대를 동원해서 컴퓨터 한대당 1초씩 렌더링시키고 나중에 합쳐서 몇십초 분량을 만들고 그런다.

 

단순하게 설명하느라 이렇게 설명하긴 했지만, 최근에는 슈퍼컴퓨터급의 컴퓨팅파워를 쓸 수 있는 환경이 그만큼 많이 발전하기도 한 것이다.

 

 

 

이처럼 과거의 아이언맨 같은 작품들은 CG의 효과를 적절히 사용해서 굉장히 인상깊은 장면들을 잘 뽑아낸 작품인 것이고,

최근의 아바타는 그야말로 CG의 현시대 발전을 직관적으로 보여주는 작품인 것이다.

 

 

이만 끝