Animation 제작기법에 대하여 2001/03/13 미디어공학과 V2000117 주다영.

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1 Animation 제작기법에 대하여 2001/03/13 미디어공학과 V 주다영

2 가. Animation의 정의 나. Animation의 종류 및 분류

3 가. Animation의 정의 “Anima”라는 단어에서 파생된 Animation은 “혼, 생명”
이라는 의미에서 ‘혼과 생명을 불어넣다’는 뜻을 가지게 되었다. 결국 어원을 따르자면 생명이 없는 정지된 그림에 움직임을 연속적으로 만들어 생명을 불어넣는 동영상 작 업을 총칭하는 광의의 개념이 되는 것이다. Animation은 1초에 24Frame으로 움직이는 장면을 촬영 하는 실사와 달리 1초를 구성하는 24장의 그림을 1장씩 촬 영하여 만들어지는 것이며, ‘Animation = 만화영화’가 아니라, 만화영화가 Animation에 포함되는 것이다.

4 나. Animation의 종류 및 분류 1. Animation의 종류 1) Drawn Animation
Paper Animation, Cell Animation(Full/Limited), Glass Animation, Sand Animation, Scratch Animation, Pin-Screen Animation, Xerography, Rotoscoping, Optical printing Scratch Animation 2) Computer Animation Computer Animation(2D/3D), Composed Animation(2D/3D)

5 3) Model Animation Paper-stand Animation, Claymation, Object Animation
kinestasis, Collage Animation, Pixilation Puppet Animation, Cut-out Animation, Silhouette Animation

6 개인적인 작업이나 예술적인 목적으로 제작, 주로 비상업적으로 활
2. Animation의 분류 1) Personal Animation 개인적인 작업이나 예술적인 목적으로 제작, 주로 비상업적으로 활 용 되는 Animation. 이러한 작업을 하는 Animator들은 다른 예술 작가들과 같은 개념으로 이해할 수 있으며, 상업적인 성격의 Anim ation을 제작하는 Animator의 경우에도 개인적으로 제작, 발표하는 경우가 많다. - 대표적인 작가 : 유리 놀스타인, 프레드릭 백…

7 극장용 장편, TV 시리즈 물, 비디오, 광고등에 주로 쓰이는 Animati
2) Commucial Animation 극장용 장편, TV 시리즈 물, 비디오, 광고등에 주로 쓰이는 Animati on을 말하며, 근래에는 Game Movie및 Music video등으로 제작되 기도 하는 등 그 영역을 넓히고 있다. - 월트 디즈니, 20세기 폭스, 미야자키 하야오, ILM…

8 가. Animation 제작기법의 변화 나. Advanced Animation Solutions

9 가. Animation제작기법의 변화 <Animation의 시작>
*1895년 프랑스의 뤼미에르 형제가 [공장에서의 퇴근]이라는 최초의 영 화를 촬영하면서 함께 그 역사를 시작. *1897년에 영국의 아서 쿠퍼가 상업광고에 콤마 촬영을 시도한 것을 Animation기법의 시작이라고 평가. *1907년 제임스 스튜어트 블랙톤이 세계 최초의 Puppet Animation인 [유령호텔]제작. *1908년 프랑스의 에밀콜 제작[pantasmagorie]가 공인된 최초의 Animation *1909년 윈저 멕케이가 그림과 사진을 합성한 [Gertie, Dinosaurs]발표.

10 1. 극장용 장편 Animation 1913년 미국에서 존 랜돌프 브레이가 Cell Animation기법 개발.
1919년 라울 라데, 미국 애니메이션의 표준이 된 메타몰포제 기법 개발. 1928년 세계 최초의 토키 애니메이션 월트 디즈니 <증기선 윌리>발표. 1932년 테크닉 3원색 컬러 개발. 디즈니 2년간 독점 계약. 최초의 컬러 애니메이션 <꽃과 나무>발표. 1933년 윌리스 오브라이언이 영화<킹콩(King Kong)>에서 Animation을 이용 한 특수효과로 영화 특수효과 기법의 발전을 예고. 1937년 디즈니, 캐릭터의 리얼리티를 추구한 장편 <백설공주> 발표. 1940년 디즈니 영화사상 최초의 스테레오 녹음 작품 <환타지아>. 1941년 헝가리 출신 조지 팔은 '파라마운트' 지원으로 Puppet Animation에 Cell Animation제작 방식을 도입한 <퍼페툰>창조. 1943년 UPA에서 Cell/Cut에 변화와 제한을 두는 ‘Limited’기법 개발

11 1961년 Xerography기법으로 Cell을 복사한 <101마리의 달마시안>발표. 존 휘
트니 시니어는 최초의 CG Animation <Catalog>발표. 1978년 랄프 박시, Rotoscope 방식으로<Load of the Rings> 발표. 1979년 조지 루카스의 'ILM'에 뉴욕 공대 출신들로 구성된 CG개발부 설립. 1980년 유명한 Clay Animation 월 번튼의 <크리스마스 선물>. 1981년 ILM이 컴퓨터로 동작을 제어하여 실시간에 촬영하는 ‘Go-Motion‘ 기법 개발로 전통적인 ‘Stop-Motion'기법을 사용한 영화 특수효과에 혁명적 변화 바람 불러일으킴. 1982년 디즈니. <트론> CG를 이용한 특수효과 붐을 이룸. ILM<스타트랙 2 : 칸의 분노>에서 CG본격 도입 성공. 헝가리의 요제프 기메슈가 Cell Animation의 최고 걸작인 유화 애니메이션 <영웅시대> 제작. 1983년 일본 <고르고 13> 애니메이션에 CG도입. 20세기 폭스<Fire & Cool> 1985년 김청기, 실사와 애니메이션을 결합한 <우뢰매> 시리즈 발표. 스티브 한, 세계최초의 3D Animation <스타체이셔> 발표. 1988년 디즈니, 스필버그와 합작 실사 합성영화 <누가 로저래빗을 모함했나> 발표. 랄프 박시, 실사 합성 애니메이션 <쿨 월드>제작 발표.

12 1942년 미국의 주요 TV물 제작회사 '워너 브러더스' 1963년까지 유지.
2. TV Series 1942년 미국의 주요 TV물 제작회사 '워너 브러더스' 1963년까지 유지. Paper와 Cell을 이용한 제작 기법 활용. MGM 대표적인 캐릭터인 '드루피(Droopy)' 창조. <부지런한 새가 제 일이야(The Early Bird Dood it)>(42) 를 시작으로 수많은 시리즈 창조. 'MGM'의 주요 캐릭터인 '스파이크', '검은 고양이' 등 창조. 1943년 UPA ‘Limited’기법 개발. 이후 TV물 제작 기법으로 정착. 1956년 HLKZ TV에서 국내 최초의 애니메이션 '럭키치약' CF(문달부 제작) 일본 東暎動畵 설립. 일본 최초의 컬러 애니메이션 제작. 1957년 한나-바바라사를 설립 TV애니메이션 분야 개척. 최초의 TV Anima tion Series <Huckleberry Hound Show> 발표. 1987년 KBS <떠돌이 까치>, MBC <달려라 호돌이> 를 시작으로 국내 TV Animation 자체 제작 시대 개막. 1998년 국내기술 최초의 TV 로봇 만화영화 <라젠카>방영. Cell Animation기법과 CG Graphic을 이용한 제작 기법 활용.

13 3. Advanced Animation Solution
Computer Graphic 기술의 등장은 그 자체로 Animation 및 영상 제작 에 혁명적인 변화를 가져왔다. 특히 2D에서 3D로의 전환과 Computer 및 다양한 첨단 기술적 Hardware/Software의 빠른 개발은 새로운 영 상시대의 개막을 더욱 재촉하고 있는 형편이다. 1) Computer Animation(2D/3D) 다양한 CG Graphic용 software및 Scanner와 Digital Camera 등의 Hardware개발로 CG를 이용한 많은 Animation이 등장. 동작의 구현에서 는 Motion Capture 기술이 3D Character의 동작구현의 제한을 없애며 신기원을 이룩함. 3D CG기술은 실사와의 간극을 없애고 있음. 2) Composed Animation(2D/3D) 합성기술은 Analog에서 Digital로 바뀌면서 더욱 효과를 증대시킴. 기존 Film의 질을 최소한으로 떨어뜨리면서 육안으로 구분하기 어려울 정도까 지의 효과를 가능하게 함. 영화에서의 Animation기법활용은 특히 SFX에 서 다양하게 활용됨.

14 3. Technical Animation 가. Animation Technology의 개념과 원리
다. 전통적 제작방식과 현대 제작방식의 비교

15 Storyboard Modeling Animation
3D Animation Process Storyboard Modeling Animation -- -- Shading Lighting Rendering -- --

16 가. Animation Technology의 개념과 원리
1. 입체적인 Character Physically based Modeling & Simulation의 발달 자연과학 및 공학분야의 수치해석 시뮬레이션 방법론에서 출발. 일련의 물리 및 경험적 인 법칙을 Computer program 화 한 뒤 주어진 초기값과 경계조건에 대해 만족하는 값 을 구하는 Algorithm을 구사한다. Simulation의 적용대상 Passive System : 의지를 가지지 못하는 나뭇잎, 의복 등의 사물. Active System : 인간이나 동물 등을 지칭. 3D Character의 구현에서 가장 Issue가 되는 것 얼굴표정의 구현. Polygon Mash 및 Orthogonal Photographic Image등을 사용. 가장 많이 사용되는 것이 Mash Modeling이며 경우에 따라 사진 이미지를 활용한다거나 표현 의 극대화를 위해 Muscle based Modeling 기법을 활용할 수도 있다.

17 1) Polygon Mash Modeling
안면이나 신체 부위에 따라 Polygon(다각형)의 수를 늘이거나 줄이면서 Modeling하는 방법으로 Polygon 개수가 많을수록 자세한 표현이 가능하나 제어가 어려운 것이 단점.

18 2) Orthogonal Photographic Image Modeling
측정될 점들의 위치를 표시한 얼굴의 정면 및 측면 사진을 촬영하고 이 사진들로부터 각 점들의 3D 좌표를 계산해내는 방법이다. 이 방법의 문제는 사진의 촬영 시에 생기는 투시적 원근 효과에 의한 왜곡이다. 이 때에는 가급적 초점거리가 먼 렌즈로 왜곡을 최소 화 해야 한다

19 3) Muscle based Modeling
얼굴 표정에 관련, 안면근육 자체나 이에 해당하는 움직임을 모델화 해서 근육 모델이 피부모델에 끼치는 영향을 programing하는 것이다. 즉 안면 근육과 피부 사이의 관계 를 Spring Model 로 재현하여 수축과 이완 data를 동역학적으로 계산하여 이 결과를 SkinModel에 적용하는 것이다.

20 2. 동작의 구현 1) Key Frame Animation
전통적인 Cell Animation 기법과 유사. 각 관절의 굴절 각도와 캐릭터 자체의 공간적 위치 등 중요 장면을 Key Frame으로 설정 한 뒤 이 사이를 In­Between이라 불리는 과정으로 부드럽 게 채워준다. Cell Animation 에서는 이 단계가 수작업에 의해 처리됐으나 3D Character Ani mation이를 Computer program으로 처리하는 게 큰 차이점이다. Key Frame 사이의 중간 단계를 계산하기 위해 쓰이는 가장 간단한 방법은 LinearInterpolat ion으로 전후 Key Frame에서 캐릭터의 자세를 일정한 비율로 연결시킨다. 또 캐릭터의 움직 임 속도가 일정치 않을 경우에는 Spline Interpolation과 같은 좀더 복잡한 보간법을 사용하기 도 한다. 그러나 Key frame 기법은 수작업에 의존 하는 부분이 많아 제작시간이 길고 Animator 가 인간이나 생물체의 움직임을 잘 이해하고 있어야 한다는 제약을 가지고 있는 단점이 있다. 　

21 2) Motion Capture Animation
3차원 공간상에서 실제 배우의 움직임을 직접 기록할 수 있는 장비로 캐릭터의 움직임을 생성. Motion Capture Tracking 위치 및 자세 센서를 인간의 몸에 부착한 후 공간상에서의 이동이나 자세 변화에 대한 정보를 직접 기록하는 기술. 이때 센서별로 매 순간 공간상 위치(x, y, z) 및 각도로 표현되는 자세(Roll , Pitch, Yaw) 등 6개씩의 데이터가 얻어지게 돼 이를 각 관절 부위의 제어에 직접 사용가능. 장점 - 캐릭터의 각 관절부를 움직이는데 필요한 정보를 동시에 수집, 실시간 제어가 가능. - 복잡하거나 빠른 움직임도 자연스럽게 표현. - 방송, 게임 등에서 실시간 캐릭터 애니메이션을 이용하고자 할 때 효과적. 단점 - Motion Capture 기술에 필요한 Tracker가 다소 흔들릴 수 있기 때문에 아주 정밀한 움직임 을 측정 하기와 한번에 매끄러운 움직임을 얻기가 어려움. - 캐릭터의 신체 부위 크기가 다를 경우 얻어진 동작 데이터를 적용할 수 없는 경우 발생.

22 [동영상]

23 3) Facial Animation 인간의 감정 차이를 잘 나타낼 수 있도록 표정 및 입술 움직임 등을 미세하게 표현.
표정 애니메이션 감정표현, 보편적인 요소들로 구성. 대화 애니메이션 Lip Synchronization 중심, 언어에 따른 차이를 고려. 기법 Key Frame Animation : 상업용의 캐릭터 애니메이션 제작 시 가장 많이 쓰이는 방법. 표정이 나 대화 등 얼굴표면의 변화가 짧은 시간에 불연속적으로 이루어지기 때문에 상당히 많은 수의 Key Frame이 필요해 수작업의 양이 늘어 나는 단점이 있다. Facial Motion capture : 실제 얼굴의 Motion을 잡아내므로 Motion의 추출이 쉽고 작업시간을 단축할 수 있으나, 아직 data가 정밀하지 못한 단점이 있다.

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25 5) 다관절체 애니메이션 기술 팔, 다리 등 관절 부위로 이루어진 전신의 자세를 제어해 동작을 표현. 모델에 의한 동작제어 방 법이다. 3차원 캐릭터 애니메이션 기술은 점차 관절제어 애니메이션 기법을 활용, 더욱 사실적 이고 자연스러운 움직임을 생성해내는 방향으로 발전해가고 있다. 6) 앞으로의 전망 Computer 성능의 발달과 저가격화로 동작제어 애니메이션 기법을 구현하는 데 드는 시간도 급속도로 단축되고 있는 데다 Motion Capture 기술의 발달로 다른 기법의 보완도가 점차 높아 가고 있다. 앞으로 3D Character Animation 기술은 더욱 자연스러운 동작과 얼굴 표정을 가능 한 Real Time으로 생성해 낼 수 있도록 하는 방향으로 나아가게 될 것이며 Motion Capture Data의 변형 및 합성과 같은 동작데이터 조작 기술이나 이미지기반 Modeling 및 Rendering 기술 등의 발전이 이를 뒷받침하게 될 전망이다. 　

26 나. Animation Technology의 세계적 추세
1. 미국의 기술의 자신감 미국은 평균적으로 전세계의 Animation중 절반에 가까운 비율의 작품을 만들어낸다. 이 중 극장 영화들에 특수효과로서 Animation기법이 상당히 많이 쓰이기 때문에 완 전한 Animation이라고 할 수는 없다. 하지만 ILM, Pixar, Digital Domain, Dream works 등의 주요 Animation & Special Effect 제작 업체가 포진해 있으므로 기술적 으로 미국은 언제나 우위를 차지할 수 밖에 없는 위치에 있다. 미국이 Industrial Technology이외에도 제작에 거칠 것 없는 자신을 가질 수 있는 또 하나의 이유는 유 수의 업체들에서 운영하는 Institute내지는 College, Course등이 있기 때문이다. Academic, Creative, 그리고 Industrial Mind가 공존하는 한 미국이 가지는 자신감 은 언제나 당연할 것이다. [동영상] [동영상]

27 2. 유럽의 예술로의 도전 프랑스를 위시한 이탈리아, 스페인의 중 남부 유럽 국가들은 3D Animation의 많은 관심과
놀라울 정도의 재능을 모여주고 있다. 이들의 특히 3D기법은 차갑지 않고 풍부한 Texture 와 색감을 구사하며, 기존의 3D Animation이 주는 고급스럽지 않다는 느낌을 완전히 상쇄 시키고 있다. Animator들의 활동범위도 창작과 상업적 분야를 가리지 않고 다양하며 기존 회화와 전통기법, 현대적 기술을 적절히 융합하는 복합적인 형태의 창의적인 작품이 많은 편이다. 영국과 독일, 덴마크 등의 중 북부 유럽 국가들은 다른 국가들에 비해 작품성 위주의 작업을 하는 경향이 짙다. 비교적 내용에 깊이를 두고 있으며 특히 독일과 덴마크의 경우 그 표현에 있어서 회화적인 연필이나 펜의 질감을 그대로 살리는 등의 시도를 많이 하는 편이다.독일 은 현재까지 완성도 있고 진지한 주제의 작품들에서 강세를 보여왔었고, 덴마크는 작품 수 는 적으나 특유의 동화적인 분위기를 잘 살리는 작품을 꾸준히 제작하고 있다. 영국은 다른 유럽 국가들에 비해 가볍고 위트 있는 작품을 제작하는데, 이는 Animation뿐 아니라 Cartoon이나 Illust등의 분야에서도 Pop적인 요소를 도입하고 있는 예로 볼 수 있다. [동영상]

28 3. 일본의 개성의 부각 확고한 자리를 지키고 있는 Animation강국으로서의 일본의 경쟁력은 “개성”이다. 일본
의 특징은 전통적인 2D Animation을 위시한 작업들의 거의 모두가 테크닉에 치중하고 있다는 것이다. 영화와 광고, 애니메이션을 불문하고 일본은 일본색 짙은 테크닉을 가지 고 있는데, 2D Animation에서 제작비를 절감하기 위해 Limited기법을 만들어 낸 것 처 럼 3D와 극장용 장편영화의 합성에까지 특유의 빈틈없고 깔끔하며 가벼운 Graphic을 구사한다. 일본의 이러한 특성은 소재나 Sound, Character의 성격적, 외형적 특성과 맞물려 더욱 일본이라는 느낌을 확실하게 전달한다. 특히 Namco에서 베스트셀러로 제작해 온 Tekken Series는 일본작품에서 자주 다루어 지는 강렬하고 익숙하며 잔인하다거나 코믹한 감성을 거의 포괄하고 있는 듯이 보인다. Motion Capture기술을 확실하게 적용한 최초의 Game으로 인정 받고 있는 이 Game의 Title 및 Movie는 주제를 구현하는 기술에 대한 교과서와 같이 보인다. 이러한 Game은 이후 Square Soft에서 출시한 Final Fantasy Series에서 완벽한 3D 동영상으로 재현되 며, 이들 이후 전세계적으로 3D Game의 Trend화 되는 현상을 유도하기도 하였다. [동영상] [동영상] [동영상]

29 다. 전통적 제작방식과 현대 제작방식의 비교 1. 전통 제작방식 2. 현대 제작방식
- 수작업 및 Film을 사용하여 1frame씩 촬영, Linear Editing. - 제작이 순차적 형태. 비경제적. - Free Drawing의 매력, Character의 동작 등의 독창적 표현이 가능. - 작품의 질이 전적으로 Animator의 역량에 의존. 2. 현대 제작방식 - CG Image, Non-linear Editing 등의 Digital Making System. - 제작의 용이성, 경제성. - 3D graphic, Motion & Facial Capture System등으로 3D 및 Reality구현. - High-Price System및 Software, 충분히 숙련된 Operator의 부담.

30 가. 제작기술의 국내, 국외 비교 나. 국내 기술 개발의 전망
4. Animation World 가. 제작기술의 국내, 국외 비교 나. 국내 기술 개발의 전망

31 [동영상] [동영상] 가. 제작기술의 국내, 국외 비교 제작기술이란? Tool을 개발하는 능력, 상업적으로 경쟁력 있는 Contents를 제작하는 Creative, 제작노하우. 다음의 표는 각국의 제작기술 보유 대비를 나타낸다. 미국 : Software & Hardware Producing. 다채널에 의한 많 은 Animation 제작, 극장용 장편 제작. 일본 : TV 및 Video 용 Animation Game 용 Animation제작. Sony, Namco등의 기술개발. (2000년 기준, 자체 조사, 각 분야 분류 합계 후 Percent대비)

32 국내 Animation산업 기반 및 개발 부분이 취약한 원인은?
- Creativity를 위주로 하는 Animator육성 교육보다는 실 제작 인원만 육성. - Tool을 개발하기 위한 원천기술에 대한 연구와 Plug In개발 부족. (소수의 대학 및 소규모 벤처를 위주로 이루어지고 있는 형편이므로 개발 자금 및 개발 인원등에서 제약) Animation산업의 취약한 구조를 탈피하기 위해서는? - 지속적이고 계획적인 기술 개발 분야에 대한 투자. - 원천기술 보유를 위해 학문적인 분야 및 상업적인 분야 모두 지원. - 제작 업체의 기법 연구 개발을 위한 투자. – 전문적인 커리큘럼과 장비가 갖추어진 교육기관의 설치. (현재 국내의 Animation 전문과정이 개설된 대학교육 기관은 28개이나, 설비나 그 이외의 주요 요건을 모두 만족하는 교육기관은 5개 미만으로 집계되고 있다.)

33 나. 국내 기술 개발의 전망 <Software 개발>
국내의 3D Graphic관련 기술의 개발은 눈에 띄게 활발히 진행되지는 못하는 상황 이다. 우선 3D 분야에서는 국외 유수의 업체들이 이미 노하우를 많이 축적한 상태이 고 기본적으로 앞에 언급한 S/W로 대부분의 Animator들이 작업해 왔기 때문에 쉽게 개발할 수 있는 분야는 아니다. 그러나 1997~1998년까지 ETRI의 가상현실연구개 발 센터가 연구해온 프로젝트의 경우 많은 기대를 하게끔 하고 있다 년 7월 발표, 2000년부터 자체 벤처인 ㈜디지털 아리아에서 상품화 개발에 들어간 “하회 (HAHOE)”라는 3D Animation Software를 살펴보겠다. [ HAHOE ] 기능 : Polygon & Spline Modeling, Key Frame, IK(Inverse Kinematics) Animation, Photo Rendering, 모델에 대한 점/선/면의 편집, smoothing , extrusion, revolution Modeling, 애니메이션의 키 지정, 키 사이의 보간법 지정, Real-time preview, 화면상에서의 High Display Rendering , Unlimited undo & redo, Maya의 Plug In Software와 Source Level호환성.

34 [ Detail ] 1. User Interface : 3D Widget 사용 (Maya의 Manipulator와 유사)
2. Relational Modeling : Remember all Rendering histories Unlimited Undo/ Redo 3. Plug In Developing Interface : Programer를 고려한 엔진첨부 C++ API제공, Framework만 준수 4. Sketch Modeling : 간편하고 쉬운 Modeling가능 2D Sketch를 3D Polygon으로 자동 변환

35 Animation이나 Character에 관한 기술의 연구 개발들은 현재 주로 3D를
위주로 진행되고 있으며, 가장 활발한 쪽이 Game지원이 가능한 방향이나 가상 현실의 “아바타”를 위한 것, 그리고 Web에서 움직일 때에 효과적이 거나 Data를 축소하는 쪽의 연구 등이 많은 편이다. 저작 Tool은 Game 분야에서 많이 개발 중이며, 사이버 가수 ‘류시아’를 제 작하였던 3D 애니메이션 업체 “H Information”에서 2000년 5월경 발 표하였던 “애니지”는 일반인들도 쉽게 Animation을 제작하게 하는 저작 도구라는 점에서 차이를 가지는 것이었다. 이 Tool은 비디오로 촬영한 내용을 Character와 합성하거나 하는 것이 가능하며, Animation 저작도구 로는 세계 최초로 Direct X6.1을 활용한 객체 제어 엔진을 개발, 별도의 Rendering Time 없이 Full Screen으로 User가 사용한 동영상을 재생할 수 있다고 한다. 현재 3D Animation을 위한 Motion Capture Data등은 게임지원센터를 위시한 개인 업체 4~5개에서 서비스를 제공하는 중이다.