3D 작업 탐구 : Intermedia 로고 제작 

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2002년 11월  영화 "The Core"의 Golden Gate Bridge 장면을 오래된 작업 아지트인 Computer Cafe에서 완성할 무렵, 친구인 Ben Grossmann가 전화로 도저히 거절할 수 없는 제안을 했다.  Ben과 나는2002년 10월 Digital Artists Agency의 의뢰인으로 처음 만나  Volker Engel과 Marc Weigert의 제작사인 Uncharted Territory에서 "Coronado"의 특수효과 작업을 맡았었다. 총감독 컴포지터(Supervising Compositor)였던 Ben과  3D 아티스트였던 나는 영화의 대분분의 합성 장면을 공동작업으로 진행했다. 내가 추구하고자 한 것은 우리가 유능한 2D/3D 팀이라는 것을 증명하는 것이었고 다시 한번 Marc와  Volker로 부터의 공동 작업 제안을 수락하는 것은 하나의 기회였으므로 이를 받아들이기로 결정했다. 이 당시 Uncharted Territory는 메이져 필름사인 동시에 베버리 힐즈에 있는 금융회사인 Intermedia 社로부터 CG로 카메라에 부딪히는 바다의 파도를 제작해 달라는 의뢰를 받고 있었다. Intermedia 社는 "터미네이터 3"를 비롯한 2003년 개봉을 앞두고 있는 자사의 영화에 삽입할 새로운 로고를 구상 중이었던 것이다.

그 프로젝트는 바다 한가운데서 넘실거리는 큰 파도가 카메라의 앞으로 물마루를 이루어 카메라를 수중으로 침강시켜 넘실거리는 파도사이로 로고를 솟아 오르게 하는 장면을 연출하는 것이었다. Intermedia 社는 실제로 이 장면을 촬영하기를 원했지만, 오랜 회의 끝에 그렇게 촬영하는 것은 장면을 사실적으로 부각시키는데 요구되는 통제와 유동성의 문제를 다루는데  비용이 너무 많이 소요되고 실제적이지 못하다는 결론을 내렸다.

먼저 우리 팀은 가장 복잡하고 어려운 작업이라 생각되는 초기 작업인 물마루를 이루어 부딪히는 파도를 제작하는 작업에 돌입했다. 5일이라는 마감 시한을 앞두고 제일 먼저 선택한 작업은 실제적인 대양 위에 파도의 움직임을 표현하기 위한 작업이었다. 문제는 바다가 고요하고 정지한 상태가 아닌 또한 그 위의 파도가 잔물결 또는 일정한 큰물결이 아닌 커다랗게 용솟음쳐 부딪히는 파도를  제작하는 것이었다. 물론 지오메트리 생성과 제작상의 애니메이션 작업 뿐만 아니라 수면이 받는 빛에 따라 그에 적합한 그림자가 구현되는 오션 시뮬레이션(ocean simulation)을 위해 만들어진 여러 가지의 툴들이 있었다. 하지만  어떤 툴도 출렁거리며 부딪히는 생동감 있는 파도를 구현할 수 있는 여력을 갖추진 못하고 있었다. 그래서 차선으로 선택한 것이 이 툴을 본따서 파도의 변형된 형태를 제작하여 파도의 형태에 애니메이팅시키는 것이었다. 하지만 손수 제작하기에는 너무 어렵고 많은 시간이 소요되는 시뮬레이션을 툴에서 이용하는 것은 정밀 묘사 부분마저 망칠 우려가 있었다. 이는 이펙츠 애니메이터(effects animators)들에게는 위험을 자초하는 일이었다. 즉, 이 방법은 시뮬레이션을 사용하여 최소한의 컨트롤로 구현된 사실적인 결과물을 스크레치( scratch)통해 내츄럴 리얼리즘(natural realism)을 표현하여 다량의 컨트롤과 어려움이 내재된 작품으로 재구성 하는 것을 뜻했다.

실험작업을 하기에는 시간이 얼마 남지 않은 촉박한 상태에서 이런 딜레마에 부딪히자  나는 한가지 방법을 생각해 냈다. 그것은 바로 Afterwork가 "Dreamscape"라는 이름으로 새롭게 출시한 Discreet 3ds MAX를 지원하는 환경 제작 툴을  내부 테스팅(alpha testing)하는 것이었다. 사실적인 큰 파도가 출렁거리는 대양의 수면, 광활한 배경, 아주 정교하게 표현된 하늘과 구름의 제작이 가능한 툴을 탑재한 이 소프트웨어의 첫 버전은 이미 본인에게는 아주 익숙한 프로그램이었다. 이 소프트웨어의 최신 버전은 새로운 오션 툴 (ocean tools)을 첨가하여 파도의 다이네믹스(wave dynamics)를 더욱 정확하게 컨트롤 할 수 있다는 이점을 가지고 있었다. 여전히 부딪히는 파도의 문제는 해결하지는 못했지만, 대양의 수면위로 바람에 의해 움직이는 파도를 제작하는 동안 간단한 작업으로 여러 개의 파도의 표현할 수는 있었기 때문에 Dreamscape의 오션 툴을 이용하여 수면 위의  전체적인 큰 물결의 패턴과 높은 파동의 잔물결을 제작하기로 결정했다. 이 모든 과정은 국소적인 좌표가 아닌 전체적인 좌표에 기초한 지오메트리를 워프(warp)하는 FFD (Free Form Deformation) Lattice를 거쳐서 제작되었다. 이로서 유저들은 FFD Lattice 영향권을 거친 지오메트리를 효과적으로 디스토트(distort)할 수 있으며,  레티스는 씬 지오메트리(scene geometry)에서 완전히 분리되는 아주 중요한 과정이었다. 레티스상에서 컨트롤 포인츠(control points)를 애니메이팅하여 파도가 출렁거리며 부딪혀 생동감 있게 보이는 해수면을 제작할 수 있었다.

이러한 테스트 작업을 거치면서 타이밍과 오디오 효과에 관한 전체적인 시점을 구상하는데 몰두했다. 다양한 카메라 앵글과 모션을 잡아 보았다. 어떤 한 지점에서 카메라의 상위 앵글이 파도를 거대하게 보이게 잡고 있었고 파도는 물마루를 이루기 시작했지만 실제로 부딪히기에는 너무 오랜 시간이 소요되었다. Intermedia 社와의 논의 끝에 파도의 움직임에 더 많은 시간을 할당함으로써 큰 파도가 물마루를 이루어 마침내 파도끼리 부딪히도록 연출하는 방법을 택하기로 했다.  테스트 작업을 하고 있는 상황에서 제작 팀이 가장 고심한 것은 여전히 부딪히는 대양의 파도를 제작하는 문제였다. 폭풍이 몰아치는 멋진 바다를 연출하기 위해 Dreamscape의 오션 쉐이더(ocean shader)와 atmospheric tools로 작업하는데 하루를 보냈다. 원래의 컨셉은 수면 위의 파도가 물거품을 일으키게 하는 것이었지만, 하와이식 파도스타일인 커다란 파도로 대체함으로써 사실상  좀더 쉬운 작업 방식을 택했다. 

FFD Lattice를 이용하여 사실적인 오션 다이네믹스를 바다 표면에 구현하여 넘실거리는 파도를 연출한다.

그 다음 과제는 물보라와 파도가 부딪히면서 형성되는 잔물결과 물의 용적을 표현하는 것이었다. 물의 입자들과 파도의 표면을 연결하는 작업이 매우 까다로웠으므로 예상외의 곤욕을 치뤘다. 파도의 표면은 지오메트리였지만 입자들은 지오메트리와는 완전히 분리되어 있었으며 또한 수면에서 퍼져 나올 때 파도의 표면과는 완전히 분리되었기 때문이다. 제작 팀은 변화하는 지오메트리(deforming geometry)와 부차적인 이펙트로서 입자들을 변형된 지오메트리에 덧붙여 부딪히는 파도의 부분을 제작하는 방법을 포함한  여러 가지 새로운 방법을 시도를 해보았다. 하지만 성공을 보지 못하고 거의 대부분은 사장되었다. 암담한 상황에 처한 Ben과 나는 잠시동안의 휴식을 갖기로 하고 종종 영감을 얻기 위해 들르던 커피숍을 찾았지만, 주문한 음료를 기다려면서 이내 작업에 관한 생각으로 돌아갔다. 나는 항상 커피숍에 들르면 다른 손님들에게는 괴짜나 신기한 과학자들로 여겨질 CG에 관한 이야기들만을 나누는 우리가 얼마나 이상하게 비춰질까? 하고 생각한다. 그 때 문득 다수의 작은 물방울과 페인트 트윅킹(paint tweaking)이 결합된 용적(volumetrics)을 조화시키면 되겠다는 답을 얻었다.  

보이지 않는 지오메트리에서 파티클 엘리먼트가 방사되어 물파도를 에워 싸고 있다.

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스플래쉬 엘리먼트(splash elements)를 여러 개의 레이어로 나눴다. 하나는 픽셀 사이즈만큼 작은 4개의 폴리건으로(quad polygons) 구성된 수 백 개의 물 입자들로 채우고, 다른 레이어는 작은 물입자의 덩어리 같이 보이는 스티플 텍스쳐("stipple" texture)를 가진 좀더 큰 폴리건들로 더 적은 양으로 채웠다. 볼륨 레이어는 이 두개의 레이어를 통합하는데 아주 유용했다. Afterwork의 메인 개발자인 Kresimir Tkalcec는 세계적 수준의 용적 측정의 파티클 쉐이더(volumetric particle shader)인 "Afterburn"을 개발했다. 이 툴은 본인에게는 이미 "아마게돈(Armageddon)"의 우주선 발사장면에서 처음 사용한  이후에 특수효과 작업에 수 차례 이용함으로써  아주 익숙했다. 또한 본 작업에서 파티클의 속력과 방위에 기초한 용적을 늘일 수 있는 기능으로 Afterburn은 아주 유용한 툴이었다. 밀도, 색상, 노이즈 패턴(noise patterns)등 풍부한 컨트롤 기능이 결합되어 용적의 요소들을 빠르게 제작하는 데 아주 용이했다. 이 이외에도 볼륨메트릭 엘리먼트(volumetric element)에 관련한  몇 가지 다른 렌더링의 접근을 시도해 보았다. 그 중, raymarcher를 이용했을 때, 광선에 따른 볼륨을 샘플링 함과 동시에 가장 정확하고 세밀한 볼륨메트릭 랜더링(volumetric rendering)을 구현할 수 있었다. 만약 이 과정에서 다량의 파티클과 쉐도우를 이용한다면 속도가 느려질 수 있다. 우리팀은 쉐도우는 그다지 중시하지 않았으므로 Lambert shader로 볼륨메트릭스(volumetrics)을 쉐이딩하였다. 이렇게 하여 쉐도우에 상관 없이 적당한 농도가 표현된 외관과 형태가 구현되었다.

논 렌더링 보브젝트(Non-rendering helper objects)가 랜더링 전에 볼륨메트릭의 형태를 구현하고 있다. 

테스트물을 넘기고 의뢰사로 부터 본 작품의  완성본을 작업해도 좋다는 오케이 사인을 기다리며 한 주를 쉬려고 했으나, 오래 지나지 않아 " 제작한 파도를 검토 하였는바, 수면에서 로고가 떠있는 장면 대신 수면위로 올라오는 장면을 연출해 달라"는 제작팀의 폭탄 선언이 도착했다. 물론 흥미로운 작업이었지만, 이는 작업이 더욱 복잡해 진다는 것을 의미했다. 하지만, 여전히 작업에 열정을 보이던 우리 팀은 바로 프로젝트 완성에 돌입했다. 14초의 화면을 Opening Wave, Underwater, The Logo의 3개의 섹션으로 구성했다. 각 섹션의 작업이 애로점을 내재하고 있었지만, 대부분의 구간 작업은 한번에 끝났다. Ben이 마지막 로고 작업을 하는 동안, 나는 로고가 수면위로 떠오를 때 수면과의 완벽한 조화를 위한 실험작업을 담당했다. 

수면위로 로고가 떠오를 때, 물방울이 방사하여 퍼지는 장면을 연출하는 것은 그리 어려운 작업이 아니었다. 하지만, 로고 사이나 주변으로 물방울이 부딪히면서 세게 튀기는 사실적인 장면을 구현하지는 못하고 있었다. 본 작업은 움직이는 파티클로 일반적으로 Computational Fluid Dynamics (CFD)의 영역의 작업이었다. 이러한 작업 과정은 이미 대부분 책을 참고하여 터득하였고, 예외적으로  Next Limit의 RealFlow fluid simulator을 사용하였다. 본 툴은 1997년에 개발팀의 동료였던  Marcos Fajardo의 소개로 처음 사용하기 시작했는데, 곧바로 작업에  이용한 것은 아니지만, 이 툴의 매력으로 베타 프로그램을 구입하여 터득하게 되었다. 하지만, 그 후 몇 해 동안 본 프로그램을 사용할 일이 없었지만, 이번 프로젝트에서 이 툴로 작업상의 문제점을  해결할 수 있었다. 

수 많은 플로이드 시뮬레이션중 한 컷

로고와 해수면의 애니메이션 과정에서 플로이드 시뮬레션(fluid simulations)을 반복해서 운용해 보기 시작했다. 이중의 Athlon 2200과  많은 용량의 RAM과 넓은 디스크 공간에도 불구하고 원하는 만큼의 속도가 구현되지 못했다. 하지만, 본 프로젝트가 구현하는 대량의 파티클과 Navier-Stokes equations의 전산 소모를 감안하면 결코 속도를 불평할 일이 아니었다. 처음 테스트는 로고가 쏟아 오를 때 수면에 흩어지는 대량의 물방울의 제작을 주요 테마로 잡았다. 이 작업으로 아름다운 움직임은 구현되었지만, 섬세한 오션 메쉬(ocean mesh)에 물입자들을 흩뜨려 놓고, 로고의 인터랙션(interaction)을 산정하는 것은 힘겨운 작업이었다. 다음은 같은 양의 물을 측정하여 로고가 물위로 떠 오를 때 퍼뜨리는 작업이었다. 이 작업은 대량의 파티클이 소요되어 실제적이지 못함과 동시에 움직임이 선명하지 못했다. 그래서 각기 다른 파티클의 볼륨을 제작하여 독립적으로 시뮬레이팅하여 시뮬레이션이 완성된 후에 합성하는 방법을 검토하기 시작했다.

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처음에는 이 방법으로 성공을 거두는 듯 했으나 여전히 문제점은 있었다. 10일 가량 지난 후에 비록 완벽한 솔루션은 아니었지만 그럭저럭 완성을 거두었다. 하지만 고찰 끝에 각각의 작업을 따로 구현해 랜더에서 통합하면 어떨까 하는 차선안을 얻어냈다. 물론 그 방법은 대 성공이었다. 로고 메쉬(logo mesh)의 넓이로 파티클의 볼륨을 생성하고 이를 시뮬레이트하여 로고 애니메이션에 떨어뜨리는 작업이었다. 다음은 같은 양의 볼륨을 잡아서 아주 얇게 줄여서 오션 메쉬(ocean mesh)에 퍼뜨리고 그 위로 로고가 솟아 오르는 장면을 연출했다. 드디어 로고의 조각 주위로 5개의 독립된 고밀도의 시뮬레이션을 완성했다. 이 모든 작업은 3ds max에 임포트하여 독립적으로 랜더링하였고, Ben은 이 작업의 총 합성작업을 맡았다. 맥스에서 논 플루이드 파티클 (non-fluid particles)을 부가적으로 첨가하여 화면을 조정하였다.

모든 스플레쉬 엘리먼트가 플로이드 시뮬레이션으로 이루어 진것은 아니다.

예상했던 것보다 훨씬 어려웠던 작업은 플로이드 시뮬레이션(fluid simulations)을 랜더링하는 작업이었다. 파티클의 실제적인 움직임은 구현되었으나 서피스(surface)나 볼륨은 실질적으로 랜더링되지 못했으므로 시뮬레이션은 반밖에 완성되지 못한 상태였다. 오프닝 웨이브(opening wave) 섹션에서 사용된 것과 비슷한 작은 폴리건은 점들로 플로이드를 랜더러에서 랜더링 하기 시작했다. Marc가 랜더링 한 것이 꼭 작은 스트로폼 모양의 팝콘 같다고 말했을 때, 본 작업이 실패했음을 깨달았다. 모니터 상에서는 아무 문제가 없었지만, HD 해상도(1920 x 1080)로 영사했을 때는 Marc가 말한 대로 그 형태가 큰 스티로폼처럼 구현되었다. 내가 다른 방편을 짜내고 Ben은 상당량의 물이 쏟아지는 것처럼 매력적인 효과를 구현하기 위해 이러한 엘리먼트들의 실험을 시도했다. Ben이 그 당시 한 작업을 떠올리면 지금도 여전히 당황스럽다. 그 당시 그는 엘리먼트(elements)들을 After Effects로 로드하여 이를 전환하기 위해 에지 디택션 알고리즘(edge detection algorithm)을 사용하여, 점들의 무더기가 아닌 물이 모여있는 것처럼 만들었다. 또한 2D voodoo의 blurring과 eroding 작업으로 결과는 더 만족하지 못한 방향으로 흘러갔다.

이렇게 작업에 진전 없이 몇 일이 흘렀다. 작은 스피어(spheres)들과 큰 스피어, 볼륨메트릭스를 비롯해 모든 플로이드를 랜더링 하려고 시도하였다. 엘리먼트(element)는 정지 화면에서는 완벽해 보였지만, 움직이는 화면에는 그다지 완성도를 띠지 못했다. Ben은 나의 녹슨 엘리먼트들을 다시 광택내어 새것으로 만들 수 있다고 나를 위로하곤 했다. 몇 일 후 Ben의 2D voodoo가 아주 쓸모있으리란 생각에 그것에 전적으로 의존하기로 했다. 작업과정에서 Marc과 Volker는 재촉과 격려로 엘리먼트들의 작동 작업에 더욱 심여를 기울일 수 있게끔 채찍질해 주었다. 물입자들을 회전하는 박스처럼 랜더해 보았는데, 궤도를 따라 정렬되어 뻗어 있는 고광택의 표면위로 물입자들이 쉐이드되어 멋진 장면이 연출되었다. 이런 방법과 연계하여 모션 블러(motion blur)를 높이고 쉐이더를 조작하였다. 더욱 놀랍게도 움직이는 화면에서도 지금껏 제작하였던 스플래쉬 엘리먼트(splash element)가 최상으로 구현되고 있었다. 회전으로 인해 표면의 단면의 빛이 더욱 정교하게 부각되어 더욱 사실적인 수면이 완성된 것이다.

Ben은 최근 중국 베이징에서 디자인 프로젝트 한 건을 완성하고 냉전의 유물들을 가지고 귀국했다.

마치 어두고 긴 터널 끝에서 빛 한줄기를 발견한 듯 했다. 스플래싱 엘리먼트(splashing elements)는 약간의 교정작업만을 요할 뿐, 잘 작동했으므로 그 동안 등한시했던 로고와 수면 아래의 장면전환 효과(transition effect)작업에 착수했다. 2초 가량의 수중 장면에서 전환효과 작업이 필요했다. 다행히도 Dreamscape의 툴로 수중 장면 작업이 가능했으므로 별 다른 어려움 없이 엘리먼트를 공급하여 수중에서 수면위로의 변환 작업을 완수하였다. 수중 깊은 곳에도 로고를 삽입하여 카메라가 물위로 떠오르기 전에 가까이 보면 수중의 로고를 어렴풋이 볼 수 있다. 통합된 섹션들을 나누었을 때, 수중씬에서 카메라가 정지하는 문제가 있어 카메라가 잘 포착할 수 있는 버블 파티클(bubble particles)의 볼륨을 첨가하여 이러한 문제를 수정하였다. 수 천개의 스피어 파티클(sphere particles)의 덩어리를 생성하여 그러한 스피어들 사이로 소용돌이를 일으켰다. 수중장면의  엘리먼트(element)는 첫 버전의 높은 완성도로 어떤 수정작업도 필요치 않았으므로 나머지 엘리먼트도 이처럼 쉽게 작업할 수 있기를 바랬다.  

Volker and Ben이 프로젝트와 관련한 디자인에 대해 논의중

오프닝 섹션을 거의 완성하고 전환 효과 작업도 마쳤고 이젠, Ben의 2D 작업을 제외한 마무리 작업만을 남기고 있었다. 우리팀은 Intermedia 社와 로고와 하늘의 표현에 관해 많은 의견교환을 했다. 이러한 의견 교환을 통해 그들이 원하는 바를 정확히 포착함과 동시에 그들이 선택한 몇 가지의 선택안도 제시 받을 수 있었다. 가장 다루기 힘들었던 작업 중 하나가 하늘과 구름의 작업이었다. 하늘과 구름의 컴포지션(composition), 디스트리뷰션(distribution)과 색상이 수면을 변화시킨다는 것을 나중에서야 깨달았다. 지나고 나서 보니 이는 아주 당연한 사실이지만, 마지막 부분의 트윅킹(tweaking)을 줄 때까지 이러한 문제점을 전혀 눈치채지 못하고 있었다. 작업이 진행될 수록 우리 팀은 점점 지쳐가고 있었고, Ben의 작업은 끊임없는 개미 무리의 출현에 골머리를 앓고 있었다. 너무 어처구니 없게도 이 개미떼들은 음식 때문에 모여든 것이 아니라 무정전 전원 공급 장치에서 새어 나온 배터리의 산(酸)으로 몰려들고 있었던 것이다.

나는 아주 즐겁게 작업했지만, 초췌한 내얼굴을 보는사람들은 이 사실을 믿지 않으니..

이러한 어려움에도 작업의 막바지에 다다른 우리 팀은 프로젝트의 마무리 작업에서 모든 플로이드 요소들을 합성하기 위해 엘리먼트를 트윅(tweak)하는 작업을 했다. Dreamscape와 같은 배경 설정 툴의 사용으로 섹션 한 부분이 작동하면, 모든 시스템이 연계되어 상호 의존적으로 다른 부분 또한 자연스럽게 작동하였다. 하지만, 더 많은 컨트롤을 요하는 장면에서는 문제점도 존재했다. 다행히도  Kresimir가 툴을 작업에 편하도록 조정했으므로, 하늘의 풍경을 구현하는 과정은 아주 편하게 작업할 수 있었다. 내가 사실적인 뭉게 구름이 묘사된 3D 대기 환경을 완전히 랜더하고 우리 팀은 이 장면을 단순한 엘리먼트로 렌더작업과 합성작업에 적당하게 조정하기로 했다. 이러한 작업은 마무리 시점에서 시간이 좀 소요되는 작업이었지만, 유동성을 구축하기 위해 필요한 작업이었다. 

프로젝트를 마치고 원기충전을 위해 식사하는 중!

마지막 48시간동안은 Ben은 Marc와  Volker와 함께 모든 작업을 매끄럽게 조정하기 위해 밤을 샜지만, 반면에 나는 집에서 휴식을 취할 수 있었다. 3D 담당자들은 보통 프로젝트의 초기 단계인 3분의 1을 담당하는데 진땀을 빼는 동안 2D 작업자들은 다소 편하게 작업하며 막바지 작업에서는 두 팀의 이런 역할의 빈도가 뒤바뀐다. 이러한 이치로 2D를 담당하던 Ben은 마무리 수정작업에 박차를 가하고 있었다. 이와는 반대로 나는 만족한 프로젝트 작업을 마치고 하루동안 일에서 해방되어 프로젝트를 기록했다. 이번 작업은 적당한 사람들이 적당한 장소에 적당한 시간에 투입되어 이루어낸 완성작이었다. 보통 불가능해 보이는 일들이 현실화 되었을 때, 더욱 인상 깊게 뇌리에 남는 것처럼 이번 작업도 영원히 잊지 못할 작업으로 기억될 것이다. 

궁금한 점이나 건의 사항이 있으면 메일을 주십시오.

Produced by : Uncharted Territory, LLC
Visual Effects Supervisor : Volker Engel
Producer : Marc Weigert
Compositing : Ben Grossmann
Animation : Brandon Davis

Software
Adobe After Effects
Discreet 3ds MAX (with Afterburn and Dreamscape)
Next Limit Realflow
brandon@particlefx.com