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가상 세계의 나를 만들어주는 ‘합성곱’ 이해하기

메타버스라는 용어를 들어본 적 있으신가요? 메타버스는 3차원 가상 세계를 뜻하며 요즘 많은 사람의 관심을 받고 있습니다. 가상 세계에서 사용자는 자신을 표현하는 존재를 통해 소통합니다. 바로 디지털 캐릭터인 아바타로 말이죠.

그럼 아바타는 어떻게 만들까요? 과거에는 이미 만들어진 캐릭터를 그대로 활용하거나 사람이 컴퓨터에서 가상 캐릭터를 일일이 마우스로 수정했습니다. 이와 달리 최근에는 얼굴 사진을 입력하면 아바타를 자동으로 만들어주는 가상 세계 플랫폼이 생겨났습니다. 또 사진이나 동영상 중심의 소셜미디어는 사용자가 ‘더 멋진 나’를 만들 수 있도록 뷰티필터를 제공하고 있으며 수백만 명의 사람들이 실시간으로 사용하고 있죠.

이런 기술에는 수학이 중요하게 쓰입니다. 이미지를 여러 박스가 쌓인 격자로서 인식하면, 그 격자 안의 수치들을 함수로 표현할 수 있습니다. 그다음에 우리가 원하는 형태로 바꾸어주는 ‘필터’를 사용해 연산을 수행하면 원하는 이미지를 얻습니다. 이때 쓰이는 연산이 바로 ‘합성곱(Convolution)’입니다.

합성곱은 두 함수의 특징을 모두 가질 수 있도록 합성시키는 연산의 한 종류입니다. 예를 들면 자연에서 서로 다른 두 개의 파도가 서로 마주보며 진행한다고 상상해봅시다. 두 개의 파도는 겹쳐지면서 새로운 모양을 나타냅니다. 겹쳐지는 파도는 이전의 두 개의 파도 모양을 모두 반영하면서도 새로운 형태로 나타나죠.