'화이바맨'캐릭터리깅 튜토리얼- 1부

글. 이성근

들어가는 말

애니메이션 작업 과정에서 캐릭터 리깅(Character rigging)은 풍부한 해부학적 지식과 정확한 툴 사용이 필요한 분야입니다. 대충 어설프게 캐릭터 리깅을 하면 그 만큼 애니메이션 작업이 어려워지기 때문에 반드시 넘어야 하는 높은 산과 같습니다. 그러나 험한 산을 힘들게 올라 마침내 정상에 서면 탁 트인 하늘과 넓은 대지를 볼 수 있듯이, 훌륭한 캐릭터 리깅은 뛰어난 애니메이션을 보장합니다.

 본 튜토리얼은 험한 산과 같은 캐릭터 리깅을 보다 쉽고, 체계적으로 설명하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 물론, 산에 오르는 길이 여러 가지가 있듯이 제가 설명하는 방법이 가장 훌륭하고, 완벽한 방법이라고 말할 순 없습니다. 하지만 무엇보다도 캐릭터 리깅에 기본이 되는 여러 개념과 툴 사용법, 그리고 최신 리깅 방법을 소개하고자 합니다. 독자에게 분명 도움이 되도록 최선을 다할 것을 약속드리겠습니다. 그럼 지금부터 마야 캐릭터 리깅의 세계로 힘차게 들어가겠습니다.      

Part 1. 캐릭터 리깅 소개

Section 01.

캐릭터 리깅(Character Rigging)이란?

마야(Maya)나 맥스(3dsMax)같은 3D 툴을 다룬지 얼마 안 되는 분들은 캐릭터 리깅(Character Rigging)이란 말이 상당히 낯설게 느껴질 것입니다. 필자도 처음 이 말을 접했을 때 캐릭터(Character)라는 말은 익히 들어 알고 있었지만 리깅(Rigging)이란 말이 도대체 무엇을 뜻하는지 알 수가 없었습니다. 그래서 사전을 찾아보니 Rigging이란 “장비”, “용구”라는 뜻이었습니다. 그럼 캐릭터 리깅(Character Rigging)이란 캐릭터에 장비나 용구를 갖춘다는 뜻이 되는데 캐릭터에 무슨 장비를 갖춘다는 말일까요?

궁금하시죠! 답을 말씀드리겠습니다. 캐릭터 리깅(Character Rigging)이란 애니메이션 작업 과정에 들어가기에 앞서 캐릭터 리깅 아티스트(Character rigging artist)가 캐릭터의 움직임과 관련된 도구인 뼈대(Skeleton), IK 핸들, 컨스트레인트(Constraint) 등을 이용해 애니메이터가 캐릭터를 마음껏 움직일 수 있도록 모든 준비를 하는 것입니다. 이러한 준비 과정이 끝나게 되면 캐릭터는 애니메이터에게 넘겨져 실제 연기를 하게 됩니다.

< 애니메이션 작업 과정 >

단계	내용
1	Modeling (모델링) - 3D 모델링은 컴퓨터를 이용해 3차원 서피스(오브젝트, 캐릭터)를 창조하는   과정을 말합니다. 2 Animation (애니메이션)
2	Animation (애니메이션) - 오브젝트의 액션(포즈, 타이밍, 운동)을 개발하는 과정을 말합니다
3	Character Rigging (캐릭터 리깅) - 캐릭터가 움직이는 데 꼭 필요한 장비를 갖추는 과정을 말합니다.
4	Material and Texture (머티리얼과 텍스쳐) - Material : 랜더링이 되었을 때 오브젝트의 서피스가 어떻게 보일 것인가를    자세하게 설명하는 명령의 세트(set of instructions)를 말합니다. 다른 말로 Shader라고도 불립니다.  - Texture : 서피스의 디테일을 수정(modify)하는 이미지를 말합니다.
5	Lights and Cameras (조명과 촬영)  - Light : Scene에 빛을 비추는 물체를 말합니다.    - Camera : Scene의 view를 셋업하는 방법을 말합니다.
6	Effects (효과) - 불, 물, 연기처럼 Texture나 Modeling으로 표현하기 어려운 복잡한 움직임을   쉽게 표현하는 것을 말합니다.    예) Maya의 “Particle”, “Paint Effects” 등
7	Rendering and Compositing (랜더링과 합성) - Rendering : Scene에서 이미지("jpg", "tiff" 등)나 이미지 시퀀스를 창조하는 과정을 말합니다.  - Compositing : 이미지나 영상을 2개 이상 결합하여 새로운 이미지나 영상을   만들어내는 것을 말합니다.

<그림_01> 캐릭터 리깅에 사용되는 여러 도구들

그림을 클릭하시면 큰그림을 볼 수 있습니다.

<참고하세요>
• 캐릭터 리깅(Character Rigging)이란?
완성된 모델(캐릭터)과 이와 관련된 여러 물체가 애니메이터에 의해 움직일 수 있도록 준비하는 것을 말합니다. 다른 말로 캐릭터 셋업(Character Setup)이라 부릅니다. 

Section 02.

캐릭터 리깅 작업 순서

캐릭터 리깅 작업을 할 때 이때는 반드시 이것을 해야 하고 저 때는 반드시 요것을 해야 한다는 절대적인 기준은 없습니다. 단지 작업의 흐름과 각 캐릭터의 특성 그리고 캐릭터 리깅 아티스트(Character rigging artist)의 취향에 따라 보다 편한 방법과 순서만이 있을 뿐입니다. 여기에서는 캐릭터 리깅의 일반적인 작업 흐름을 전달하는 것이 목적이기 때문에 보통 많이 사용하는 작업 순서를 따르겠습니다.  

< 일반적인 캐릭터 리깅 작업 순서 >

1. 뼈대 만들기

2. IK 핸들 만들기 (관절 사슬을 실로 연결하기)

3. 선택하기 쉬운 아이콘 만들기

4. 컨스트레인트 만들기 (Constraint, 일명 : “졸개 부리기”)

5. 하나의 구조로 통합하기

6. 속성 연결하기

7. 피부 만들기

8. 관절 부위의 피부 변형 조절하기

9. 근육과 돌출한 뼈 효과내기

10. 얼굴 표정 셋업하기

11. 캐릭터 만들기

12. 단계별 애니메이션 모델 만들기

완성된 모델(캐릭터)과 이와 관련된 여러 물체가 애니메이터에 의해 움직일 수 있도록 준비하는 것을 말합니다. 다른 말로 캐릭터 셋업(Character Setup)이라 부릅니다.

Step 01. 뼈대 만들기

 마야에서 뼈대(Skeleton)는 실제 사람의 뼈대처럼 3D 캐릭터가 관절을 통해 움직일 수 있도록 도와주는 역할을 합니다. 캐릭터에 뼈대를 만듦으로서 보다 쉽게 자세를 잡을 수 있으며 아울러 다양한 애니메이션 작업을 할 수 있습니다.

<그림_02> 사람의 뼈대와 마야의 뼈대 비교

그림을 클릭하시면 큰그림을 볼 수 있습니다. 

캐릭터 리깅에서 뼈대 만들기는 캐릭터의 운동 범위를 정하는 중요한 단계로 다른 모든 과정의 바탕이 됩니다. 따라 뼈대가 적절한 운동 범위를 가질 수 있도록 관절을 정확한 위치에 심는 것이 중요합니다. 관절을 위치를 정확히 잡기 위해서는 캐릭터를 뼈대에 바인딩한 후 관절을 회전시켜 피부 변형을 시험하거나, 저해상도의 뼈대 오브젝트를 가이드로 사용합니다.   

<그림_03> 저해상도의 뼈대 오브젝트를 이용하여 정확한 위치에 마야 관절 심기

그림을 클릭하시면 큰그림을 볼 수 있습니다. 

<참고하세요>
• 뼈대(Skeleton)란?
뼈대의 사전적 의미는 몸의 형태를 유지하고 지탱하며 근육과 더불어 움직임을 만들어내는 뼈의 조직을 말합니다. 다른 말로 골격(骨格)이라 부릅니다. 마야에서 뼈대는 뼈(Bone)와 관절(Joint)로 이루어진 구조물을 말하며, 변형 가능한 오브젝트에 계층 구조(Hierarchy)와 관절 운동(articulated deformation effect)을 만듭니다.   
• 변형 가능한 오브젝트(Deformable object)란?
넙스 서피스처럼 통제점(Control Point)으로 그 형태를 조절할 수 있는 오브젝트를 말합니다. 넙스 서피스, 폴리곤 서피스, 라티스, 서브디비전 서피스가 여기에 속합니다.
• 관절(Joint)이란?
뼈와 뼈가 서로 맞닿아 움직일 수 있도록 연결된 부분으로 다른 말로 뼈마디라고 합니다.

Step 02. IK 핸들 만들기 (관절 사슬을 실로 연결하기)

 IK 핸들이란 팔과 다리와 같은 관절 사슬을 단 한 번에 움직이기 위해 필요한 부분에 실을 연결하고 그 실을 잡아당겨 캐릭터의 자세를 잡을 수 있는 도구를 말합니다. 이는 꼭두각시 인형극에서 인형의 팔, 다리를 움직이기 위해 사지에 묶여 있는 실을 잡아당기는 것과 비슷합니다.

<그림_04> 꼭두각시 인형과 캐릭터에 적용된 IK 핸들

그림을 클릭하시면 큰그림을 볼 수 있습니다. 

캐릭터에 IK 핸들을 적용하는 주된 이유는 캐릭터의 말단이 어떤 목표로 향해 나아가는 목표 지향적 운동(Goal-directed motion) 쉽게 하기 위해서입니다. 쉬운 예를 들어 캐릭터가 아침 운동을 하고 돌아와 탁자 위에 있는 시원한 물을 마시는 것을 상상해 봅시다. 캐릭터가 물을 마시기 위해서는 팔을 움직여 손이 물 컵(목표)에 닿아야 합니다. 만약 팔에 IK 핸들을 적용하지 않고 그냥 관절을 움직인다면 어깨 관절과 팔굽 관절을 차례로 움직여야  컵 쪽으로 손을 옮길 수 있습니다. 하지만 우리는 이와 같은 행동을 할 때 거의 반사적으로 각 관절을 움직이지 어깨 관절을 이 만큼 회전한 다음에 팔굽 관절을 요 만큼 회전해야지 속으로 생각하지 않습니다. 따라 이러한 직관적인 움직임을 보다 쉽게 하기 위해 팔과 다리와 같이 목표 지향적 운동을 많이 하는 부분에 IK 핸들을 적용합니다.

 이처럼 캐릭터에 IK 핸들을 적용하면 캐릭터의 자세를 쉽게 잡을 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 IK 핸들이 움직일 때 실에 묶여 있는 관절들이 한꺼번에 회전하기 때문에 정밀하고 부드러운 동작을 표현하기에는 많은 무리가 있습니다. 이처럼 IK 핸들은 장단점이 명확하게 구분되는 도구이기 때문에 상황에 맞게 적절하게 사용해야 합니다.

<그림 05> 팔에 IK 핸들을 적용한 다음, 이동 툴로 핸들을 움직여 단 한 번에 팔을 움직이기 
 
그림을 클릭하시면 큰그림을 볼 수 있습니다.  

<참고하세요>
• IK 핸들(Inverse Kinematics Handle)이란?
 Inverse Kinematics에서 Inverse는 “역(逆)”이라는 뜻이며 Kinematics는 “운동학”이라는 뜻입니다. 따라 Inverse Kinematics는 “역운동학”이라 번역할 수 있습니다. 이는 물이 아래에서 위로 거꾸로 흐르는 것처럼 운동의 순서가 반대로 진행하는 것을 말합니다. IK 핸들은 이러한 역운동학을 마야에서 가능하게 하는 도구입니다.
• 관절 사슬(Joint chain)이란?
 관절과 뼈가 연속적으로 연결되어 있는 묶음을 말합니다.   
• 목표 지향적 운동(Goal-directed motion)이란? 
손이 커피 잔을 잡기 위해 움직이는 것처럼 몸이 어떤 목표를 향해 움직이는 것을 목표 지향적 운동이라고 합니다.