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‘빠른 속도로 달리던 자동차 두 대가 충돌하더니 갑자기 로봇으로 변한다. 거대한 로봇들의 격투에 도시 곳곳에서 폭발이 일어나고 연기와 파편이 날린다.’ 영화 ‘트랜스포머3’의 화려한 영상은 순식간에 지나가지만 충돌의 중량감, 날리는 연기와 파편의 속도와 방향은 치밀한 물리·수학적 계산을 바탕으로 만들어진다. 최대한 현실과 가깝게 연출하기 위해서다.
컴퓨터그래픽(CG)을 정밀하게 계산하거나 3차원(3D) 애니메이션을 만들 때 가장 문제가 되는 부분은 제작 시간이다. 거대한 자동차부터 미세한 입자의 움직임까지, 일일이 계산해 1분 정도 영상으로 만들려면 고성능 컴퓨터로도 수십 시간이 걸린다. 계산이 잘못돼 영상을 수정해야 하면 작업을 또 반복해야 한다. 하지만 할리우드 영화인 ‘트랜스포머’나 ‘해리포터’ 시리즈 등을 보면 영화 대부분에 CG를 거리낌 없이 사용한다. ‘믿는 구석’인 ‘하이브리드 슈퍼컴퓨터’가 있기 때문이다.
[하이브리드 슈퍼컴퓨터를 사용하면 화려하면서도 실제감 넘치는 컴퓨터 그래픽과 다양하고 복잡한 물리현상을 구현한 영상을 쉽게 만들 수 있다.]
창작은 사람, 계산은 슈퍼컴퓨터
하이브리드 슈퍼컴퓨터를 이용한 제작 방식은 최근 3D 애니메이션이 많아지며 더욱 각광받고 있다. 3D 애니메이션의 캐릭터나 배경은 각각의 물체(오브젝트)로 구성된다. 여기에 질량, 속도, 탄성을 입력해 두면 바람에 날리거나 물체끼리 충돌할 때의 움직임이 자연스레 영상으로 만들어진다. 만약 ‘쿵푸팬더’의 주인공 포가 퉁퉁한 몸집으로 날렵하게 싸운다면 질량은 낮추고 속도와 탄성을 높이는 작업만으로도 포와 부딪힌 적들을 멀리 날려 보낼 수 있다. 작화가는 캐릭터가 움직이는 모습을 일일이 그릴 필요 없이 오로지 캐릭터의 표정이나 옷차림, 배경과의 조화만 신경 쓰면 된다.
물론 캐릭터와 배경이 서로 부딪히고 밀어내는 움직임이 부자연스러워 보일 수 있다. 이때는 각 물체의 움직임을 제어하는 ‘물리엔진’의 알고리즘을 수정하면 된다. 물리엔진은 게임이나 CG에서 물체가 자연 현상과 비슷하게 움직이도록 만드는 프로그램으로 여러 개의 알고리즘으로 이뤄져있다. 일부 할리우드 영화는 영화가 끝난 뒤 올라오는 엔딩크레딧에 알고리즘 스태프가 나올 정도로 전문적인 프로그래머가 제작 과정에 깊이 참여한다.
6월 23일 방문한 미국 로스앤젤레스의 남캘리포니아대(USC) 영화예술학교는 매년 CG 프로그래머와 기술 감독 등 수십 명의 전문 영화 인력을 배출한다. 리처드 와인버그교수는 “드림웍스나 픽사 같은 대형 영화사는 슈퍼컴퓨터를 활용한 영화제작 시설과 장비를 사용한다”며 “이곳에서도 같은 장비를 사용하기 때문에 졸업생이 바로 현장에서 일할 수 있는 것이 강점”이라고 설명했다.
와인버그 교수가 “할리우드 블록버스터의 핵심을 보여주겠다”며 안내한 곳은 한여름에도 16℃ 정도로 서늘한 기계실이다. 기계실에 있는 슈퍼컴퓨터에는 그래픽카드와 초고속 광섬유 케이블이 수없이 꽂혀 있었다. 아날로그 영상을 디지털 영상으로 바꿀 수 있는 편집기도 설치됐고, 만든 영상을 바로 확인할 수 있는 듀얼 모니터도 달렸다. 와인버그 교수는 이를 ‘하이브리드 슈퍼컴퓨터’라고 불렀다.
하이브리드 슈퍼컴퓨터는 자료(데이터)를 빨리 처리하기 위해 개발된 슈퍼컴퓨터에 특수 용도로 개발된 시제품(하드웨어)을 장착한 컴퓨터다. 이곳에서는 물리엔진의 알고리즘을 수정하고 CG 영상을 만들 수 있도록 영상 제작에 특화시켜 사용하고 있다. 와인버그 교수는 “이 슈퍼컴퓨터는 USC 영화예술학교의 모든 영상편집기 및 CG 제작 컴퓨터와 초고속망으로 연결돼 있다”며 “시간이 오래 걸리는 ‘영상화(렌더링)’ 작업도 슈퍼컴과 연동해 언제 어디서든 빠르게 편집할 수 있com다”고 설명했다. 창작 능력을 가진 사람은 어떤 영상을 만들고 수정할지 고민할 뿐 남은 렌더링 시간을 쳐다보며 시간을 낭비하는 일은 최소화하겠다는 의미다.
스튜디오 안에서 자세를 낮추면 주변의 모든 화면이 아래서 올려다보는 각도로 보이고 벽 뒤의 장면도 살짝 고개를 돌려 엿볼 수 있다. 이 스튜디오도 하이브리드 슈퍼컴퓨터로 구현되지만 보이는 영상은 실제와 많이 다르다. 상하는 물론 전후좌우의 영상 정보를 실시간으로 수정해야 하는데, 아직 슈퍼컴의 연산속도가 따라오지 못한다. 그래서 영상에 사용되는 색이 적고 물체의 표면도 각진 상태가 많다.
차세대 극장에서 사용하기 위한 스피커도 개발 중이다. 이미 작은 지향성 스피커 12개를 묶어 소리가 특정한 방향에서 들리도록 하는 데 성공했다. 각 스피커에서 나는 소리를 컴퓨터로 조절해 오른쪽과 왼쪽 귀에 각각 다른 소리가 들리도록 만들었다. 이 스피커가 있으면 현재 5.1채널 스피커처럼 각각의 스피커를 전후좌우에 설치할 필요 없이 정면에 하나만 설치하면 된다. 마골리스 기술감독은 “스피커의 구조가 간단해 당장 내비게이션에 설치할 수 있다”며 “오른쪽으로 돌 때는 오른쪽 귀에, 왼쪽으로 돌 때는 왼쪽 귀에 지시가 들리도록 하면 재미있을 것”이라고 설명했다.
강지훈 연구원은 “슈퍼컴퓨터 선진국은 이미 용도에 맞게 ‘맞춤형 하이브리드 슈퍼컴퓨터’를 제작해 사용하는 사실에 놀랐다”며 “국내에서도 슈퍼컴퓨터를 사용할 수 있는 다양한 분야를 발굴 할 필요가 있다”고 말했다.
컴퓨터그래픽(CG)을 정밀하게 계산하거나 3차원(3D) 애니메이션을 만들 때 가장 문제가 되는 부분은 제작 시간이다. 거대한 자동차부터 미세한 입자의 움직임까지, 일일이 계산해 1분 정도 영상으로 만들려면 고성능 컴퓨터로도 수십 시간이 걸린다. 계산이 잘못돼 영상을 수정해야 하면 작업을 또 반복해야 한다. 하지만 할리우드 영화인 ‘트랜스포머’나 ‘해리포터’ 시리즈 등을 보면 영화 대부분에 CG를 거리낌 없이 사용한다. ‘믿는 구석’인 ‘하이브리드 슈퍼컴퓨터’가 있기 때문이다.
[하이브리드 슈퍼컴퓨터를 사용하면 화려하면서도 실제감 넘치는 컴퓨터 그래픽과 다양하고 복잡한 물리현상을 구현한 영상을 쉽게 만들 수 있다.]
창작은 사람, 계산은 슈퍼컴퓨터
하이브리드 슈퍼컴퓨터를 이용한 제작 방식은 최근 3D 애니메이션이 많아지며 더욱 각광받고 있다. 3D 애니메이션의 캐릭터나 배경은 각각의 물체(오브젝트)로 구성된다. 여기에 질량, 속도, 탄성을 입력해 두면 바람에 날리거나 물체끼리 충돌할 때의 움직임이 자연스레 영상으로 만들어진다. 만약 ‘쿵푸팬더’의 주인공 포가 퉁퉁한 몸집으로 날렵하게 싸운다면 질량은 낮추고 속도와 탄성을 높이는 작업만으로도 포와 부딪힌 적들을 멀리 날려 보낼 수 있다. 작화가는 캐릭터가 움직이는 모습을 일일이 그릴 필요 없이 오로지 캐릭터의 표정이나 옷차림, 배경과의 조화만 신경 쓰면 된다.
물론 캐릭터와 배경이 서로 부딪히고 밀어내는 움직임이 부자연스러워 보일 수 있다. 이때는 각 물체의 움직임을 제어하는 ‘물리엔진’의 알고리즘을 수정하면 된다. 물리엔진은 게임이나 CG에서 물체가 자연 현상과 비슷하게 움직이도록 만드는 프로그램으로 여러 개의 알고리즘으로 이뤄져있다. 일부 할리우드 영화는 영화가 끝난 뒤 올라오는 엔딩크레딧에 알고리즘 스태프가 나올 정도로 전문적인 프로그래머가 제작 과정에 깊이 참여한다.
6월 23일 방문한 미국 로스앤젤레스의 남캘리포니아대(USC) 영화예술학교는 매년 CG 프로그래머와 기술 감독 등 수십 명의 전문 영화 인력을 배출한다. 리처드 와인버그교수는 “드림웍스나 픽사 같은 대형 영화사는 슈퍼컴퓨터를 활용한 영화제작 시설과 장비를 사용한다”며 “이곳에서도 같은 장비를 사용하기 때문에 졸업생이 바로 현장에서 일할 수 있는 것이 강점”이라고 설명했다.
와인버그 교수가 “할리우드 블록버스터의 핵심을 보여주겠다”며 안내한 곳은 한여름에도 16℃ 정도로 서늘한 기계실이다. 기계실에 있는 슈퍼컴퓨터에는 그래픽카드와 초고속 광섬유 케이블이 수없이 꽂혀 있었다. 아날로그 영상을 디지털 영상으로 바꿀 수 있는 편집기도 설치됐고, 만든 영상을 바로 확인할 수 있는 듀얼 모니터도 달렸다. 와인버그 교수는 이를 ‘하이브리드 슈퍼컴퓨터’라고 불렀다.
하이브리드 슈퍼컴퓨터는 자료(데이터)를 빨리 처리하기 위해 개발된 슈퍼컴퓨터에 특수 용도로 개발된 시제품(하드웨어)을 장착한 컴퓨터다. 이곳에서는 물리엔진의 알고리즘을 수정하고 CG 영상을 만들 수 있도록 영상 제작에 특화시켜 사용하고 있다. 와인버그 교수는 “이 슈퍼컴퓨터는 USC 영화예술학교의 모든 영상편집기 및 CG 제작 컴퓨터와 초고속망으로 연결돼 있다”며 “시간이 오래 걸리는 ‘영상화(렌더링)’ 작업도 슈퍼컴과 연동해 언제 어디서든 빠르게 편집할 수 있com다”고 설명했다. 창작 능력을 가진 사람은 어떤 영상을 만들고 수정할지 고민할 뿐 남은 렌더링 시간을 쳐다보며 시간을 낭비하는 일은 최소화하겠다는 의미다.
배우가 실제 마법 사용하는 가상 스튜디오
하이브리드 슈퍼컴퓨터로 미래형 스튜디오를 구축하는 연구도 진행 중이다. ‘해리포터’를 예로 들어보자. 지금은 영화 속 인물들이 마법을 사용할 때 ‘마법을 쓰는 척’ 연기한 뒤 CG로 특수효과를 입힌다. 그러나 특수 스튜디오를 사용하면 배우의 눈에 마법이 ‘실제로 보인다’. 이 스튜디오에서 배우들은 진짜로 마법을 부리는 것처럼 실감나게 연기를 할 수 있다. 감독은 이를 촬영해 바로 영상에 담으면 된다.
미래형 스튜디오를 연구하는 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD)의 캘리포니아통신정보기술연구소(Calit2)는 이미 배우와 가상의 배경을 합치는 데 성공했다. 이곳 스튜디오에서는 실제 연기자가 다른 공간에 있는 연기자와 가상 배경에서 자연스레 대화를 주고받는 장면을 제작할 수 있다.
이때는 기존에 영상을 합칠 때 사용하던 ‘블루매트(파란색을 띈 대형 천)’ 대신 미세한 거울이 박혀 모든 각도에서 오는 빛을 반사시키는 특수 스크린이 사용된다. 토드 마골리스 기술감독은 “실제 연기자의 반응에 따라 가상 배우와 배경이 반응하면 실제 배우의 표정과 행동을 더욱 자연스레 끌어낼 수 있고 멋진 장소를 찾아 멀리 이동하지 않아도 된다”고 설명했다.
Calit2에서도 하이브리드 슈퍼컴퓨터를 사용한다. 고성능 컴퓨터 18대를 결합한 ‘클러스터 슈퍼컴퓨터’다. 17대는 각각 고성능 그래픽 카드를 2개씩 장착해 고유의 소프트웨어를 돌리고 나머지 1대가 17대를 제어하는 방식이다. 이 또한 슈퍼컴퓨터와 그래픽카드, 그래픽 소프트웨어가 결합된 하이브리드 슈퍼컴퓨터로 1초에 10GB(기가바이트, 1바이트의 10억배)의 정보를 처리할 수 있다. 기자와 함께 이곳을 방문한 강지훈 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅본부 선임연구원은 “하나의 목적을 위해 17대의 컴퓨터에 업무를 적절히 할당하고 이를 다시 합치는 기술은 매우 어렵다”며 “슈퍼컴퓨터 선진국이라 가능한 일”이라고 말했다.
[미국 로스앤젤레스 남캘리포니아대 영화예술학교나 샌디에이고 캘리포니아대는 하이브리드 슈퍼컴퓨터를 활용해 기존에 없던 새로운 영상을 시도한다. 이런 기법은 영화는 물론 게임 영상에 응용되기도 한다.]
미래형 스튜디오는 영화 제작뿐만 아니라 ‘차세대 극장’에서도 사용할 수 있다. Calit2에는 사방이 둥근 구 모양의 스크린으로 둘러싸인 스튜디오가 있다. 이 안에 들어가 특수 3D 안경을 쓰면 완벽한 가상현실 세계가 눈에 보인다.
하이브리드 슈퍼컴퓨터로 미래형 스튜디오를 구축하는 연구도 진행 중이다. ‘해리포터’를 예로 들어보자. 지금은 영화 속 인물들이 마법을 사용할 때 ‘마법을 쓰는 척’ 연기한 뒤 CG로 특수효과를 입힌다. 그러나 특수 스튜디오를 사용하면 배우의 눈에 마법이 ‘실제로 보인다’. 이 스튜디오에서 배우들은 진짜로 마법을 부리는 것처럼 실감나게 연기를 할 수 있다. 감독은 이를 촬영해 바로 영상에 담으면 된다.
미래형 스튜디오를 연구하는 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD)의 캘리포니아통신정보기술연구소(Calit2)는 이미 배우와 가상의 배경을 합치는 데 성공했다. 이곳 스튜디오에서는 실제 연기자가 다른 공간에 있는 연기자와 가상 배경에서 자연스레 대화를 주고받는 장면을 제작할 수 있다.
이때는 기존에 영상을 합칠 때 사용하던 ‘블루매트(파란색을 띈 대형 천)’ 대신 미세한 거울이 박혀 모든 각도에서 오는 빛을 반사시키는 특수 스크린이 사용된다. 토드 마골리스 기술감독은 “실제 연기자의 반응에 따라 가상 배우와 배경이 반응하면 실제 배우의 표정과 행동을 더욱 자연스레 끌어낼 수 있고 멋진 장소를 찾아 멀리 이동하지 않아도 된다”고 설명했다.
Calit2에서도 하이브리드 슈퍼컴퓨터를 사용한다. 고성능 컴퓨터 18대를 결합한 ‘클러스터 슈퍼컴퓨터’다. 17대는 각각 고성능 그래픽 카드를 2개씩 장착해 고유의 소프트웨어를 돌리고 나머지 1대가 17대를 제어하는 방식이다. 이 또한 슈퍼컴퓨터와 그래픽카드, 그래픽 소프트웨어가 결합된 하이브리드 슈퍼컴퓨터로 1초에 10GB(기가바이트, 1바이트의 10억배)의 정보를 처리할 수 있다. 기자와 함께 이곳을 방문한 강지훈 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅본부 선임연구원은 “하나의 목적을 위해 17대의 컴퓨터에 업무를 적절히 할당하고 이를 다시 합치는 기술은 매우 어렵다”며 “슈퍼컴퓨터 선진국이라 가능한 일”이라고 말했다.
[미국 로스앤젤레스 남캘리포니아대 영화예술학교나 샌디에이고 캘리포니아대는 하이브리드 슈퍼컴퓨터를 활용해 기존에 없던 새로운 영상을 시도한다. 이런 기법은 영화는 물론 게임 영상에 응용되기도 한다.]
미래형 스튜디오는 영화 제작뿐만 아니라 ‘차세대 극장’에서도 사용할 수 있다. Calit2에는 사방이 둥근 구 모양의 스크린으로 둘러싸인 스튜디오가 있다. 이 안에 들어가 특수 3D 안경을 쓰면 완벽한 가상현실 세계가 눈에 보인다.
스튜디오 안에서 자세를 낮추면 주변의 모든 화면이 아래서 올려다보는 각도로 보이고 벽 뒤의 장면도 살짝 고개를 돌려 엿볼 수 있다. 이 스튜디오도 하이브리드 슈퍼컴퓨터로 구현되지만 보이는 영상은 실제와 많이 다르다. 상하는 물론 전후좌우의 영상 정보를 실시간으로 수정해야 하는데, 아직 슈퍼컴의 연산속도가 따라오지 못한다. 그래서 영상에 사용되는 색이 적고 물체의 표면도 각진 상태가 많다.
차세대 극장에서 사용하기 위한 스피커도 개발 중이다. 이미 작은 지향성 스피커 12개를 묶어 소리가 특정한 방향에서 들리도록 하는 데 성공했다. 각 스피커에서 나는 소리를 컴퓨터로 조절해 오른쪽과 왼쪽 귀에 각각 다른 소리가 들리도록 만들었다. 이 스피커가 있으면 현재 5.1채널 스피커처럼 각각의 스피커를 전후좌우에 설치할 필요 없이 정면에 하나만 설치하면 된다. 마골리스 기술감독은 “스피커의 구조가 간단해 당장 내비게이션에 설치할 수 있다”며 “오른쪽으로 돌 때는 오른쪽 귀에, 왼쪽으로 돌 때는 왼쪽 귀에 지시가 들리도록 하면 재미있을 것”이라고 설명했다.
강지훈 연구원은 “슈퍼컴퓨터 선진국은 이미 용도에 맞게 ‘맞춤형 하이브리드 슈퍼컴퓨터’를 제작해 사용하는 사실에 놀랐다”며 “국내에서도 슈퍼컴퓨터를 사용할 수 있는 다양한 분야를 발굴 할 필요가 있다”고 말했다.
