글. 김상원

Straight Ahead and Pose-To-Pose Action

중 고딩 때 책의 자투리 부분에 그림을 하나씩 그려가며 책장을 넘기면 움직임이 만들어지던 장난을 해보았는가? 낙서를 좋아하는 사람들이라면 아마도 대부분 해보았지 않았을까 하는 생각이 든다. 잘 그리는 사람은 멋진 그림으로도 못 그리는 사람은 졸라맨 같은 느낌으로도 그러한 애니메이션을 만들어보고 친구들에게 보여줘 가며 재미있어하곤 했었다. 아마도 우리가 최초로 작업하는 이런 애니메이션의 방법은 이러한 방법이 아니었을까 싶다. 마찬가지로 애니메이션의 역사도 이러한 접근법으로 시작하였다고 한다.

수작업의 애니메이션을 만드는 방법에는 크게 2가지가 있었다.

첫째가 위에서 언급한 방법인 Straight ahead animation기법인데 이 방법은 애니메이터들이 순서대로 한 프레임씩 애니메이션을 그려 가는 한가지 방법이다.

예를 들어, 애니메이터가 애니메이션의 첫 번째 프레임을 그린다. 그런 다음 두 번째 프레임, 세 번째…… 이렇게 한 프레임씩 계속하여 애니메이션을 완성해 가는 것이다. 이러한 방법으로 작업한다면 애니메이터들이 애니메이션을 완성하기 위해서는 매 프레임을 그려야만 한다. 겉보기엔 근사해 보이거나 쉬울지는 모르지만 이것은 상당한 노력과 수정이 힘들다라는 단점을 가지고 있다. 책사이 낙서 애니메이션이 제대로 움직이게 보일려면 얼마나 힘들었었는지 기억해 보자.

실제로 다음의 나선 궤적을 갖는 공의 애니메이션을 키프레임 당 하나하나 움직여서 애니메이션을 해보자. 의외로 부드러운 운동이나 생각하던 움직임을 만드는 것이 어려운 것을 알 수 있을 것이다.

이러한 Straight ahead animation기법의 어려움으로 인하여 애니메이터들은 또 다른 접근 방법으로는 Pose-To-Pose animation기법을 개발하였는데 Pose to Pose라는 단어의 뜻처럼 한 포즈에서 다른 한 포즈로 이동되는 애니메이션 방법이다. 이 방법은 동작에서 사람 눈에 가장 인상 깊은 Key Poses를 만들어 놓고 그 사이에 보간 동화(inbetween)를 집어넣는 것이다.

보통 뎃생을 할 때 그림의 대략적인 윤곽을 그린 후 디테일업을 한다. 처음부터 디테일업을 신경 쓰다 보면 나중에 형태감이 어긋나버려 돌이킬 수 없는 시간 낭비가 생겨버린다. Straight ahead animation기법은 이러한 치명적인 문제점을 생성하고 있었다.

하여 현대 애니메이션은 거의 모두가 이 Pose To Pose 기법으로 제작된다. 포즈투 포즈는 계획된 애니메이션 콘티를 그린 후 그 콘티로 원화라고 불리우는 키포즈를 제작 그사이에 들어갈 그림들을 메꿔 넣는 식의 애니메이션 기법이였다. 애니메이션 업계에서 우리는 원화가, 동화가라는 말을 쓴다. 원화가란 바로 Key Pose를 그리는 사람을 말하며 그사이에 동화가란 Inbetween을 집어넣는 사람을 말한다.

이제 이것을 컴퓨터 그래픽에 적용해보자. 기본적으로 "keyframe(원화)"을 집어넣고 모션그래프를 이용해 각 키프레임의 사이 보간(동화)을 제어하는 것은 같은 원리다. 허나, 전회에도 이야기했듯이 CG의 애니메이션의 혁명은 이 동화(Inbetween)을 컴퓨터가 대신해 준다는 데에 있다. 이것은 시간 조절이나 시간에 대한 애니메이션 설계를 굉장히 쉽게 할 수 있다는 이야기도 된다. 같은 애니메이션이라도 1초동안의 애니메이션을 2초로 늘린다던가 하는 작업을 쉽게 할 수 있는 것이다. (2d애니메이션에도 가능한 이야기지만 많은 배율로 늘릴 경우 프레임이 끊기는 나쁜 결과를 초래한다. 1초를 300초로 늘린다던가 하는 그런 것은 할 수 없는 것이다.)

Pose-To-Pose animation과 Straight Ahead애니메이션의 결정적인 타이밍 차이는 앞의것은 애니메이터가 앞으로 무슨 일이 일어날지 알고 있다는 것이고 후자는 잘 알지 못한다는 것이다.

예제) 모션 그래프의 제어

자 위에서 우리는 CG에서의 애니메이션 기반이 키프레임(키)이라는 것과 그것을 보간하는 인비트윈(보간)이라는 놈으로 구성되어 있다는 것을 배웠다. 이러한 컴퓨터 애니메이션에서 오브젝트의 움직임을 제어하고 원하는 정교한 움직임의 제어를 위해서는 모션그래프라는 녀석을 이해해야 한다. 모션 그래프는 포즈투 포즈만이 아니라 애니메이션의 원리 중 후에 다룰Timing, Slow in out, Arc등 대부분의 흐름을 제어할 수 있는 아주 중요한 툴이다.

맥스에서의 모션 제어는 Dope Editor라는 키프레임 제어기와, Curved Editor라는모션의 그래프를 가지고 제어하는 두 가지 종류로 주어지며 이 키를 제어하는 것이 곧 3d애니메이터가 일반 애니메이션에서의 동화(Inbetween)의 역할을 대신하는 것이라고 할 수 있다.

같은 키를 가지는 애니메이션이라고 해도 이 키에 해당하는 모션그래프의 속성에 따라 전혀 다른 애니메이션이 생성될 수도 있다. 모션 그래프를 잘 사용하기 위해서는 기초 개념이 확실해야 하지만 무엇보다 가장 중요한 것은 모션에 대한 동작 분석을 얼마나 잘했냐 하는 것이 가장 관건이라고 생각된다.

항상 말로 떠드는 것보다 공부에 도움되는 것은 실전…… 하나의 간단한 예제를 통해 모션그래프를 접근해 보도록 하자.

1. 구를 만들자, 마우스 오른쪽 버튼을 누른 후 Properties의 Trajectory를 체크하자.

2. 화면 하단의 애니메이션 버튼을 켜고 프레임을 30으로 이동한 후 구를 선택해 X축 부분을 이동하자. 역시 100프레임에서 조금 더 움직이자.

그림에서 하얀 점으로 표시되어 있는 것, 첫 번째 점이 0프레임 위치, 두 번째 점이 30프레임 위치, 공의 위치가 100프레임의 위치이다.

3. 이제 여기다가 모션그래프를 이용해 30프레임에서 40프레임까지 잠깐 멈추는 애니메이션을 해보겠다.

모션 그래프를 제어하는 방법은 트랙뷰를 사용하는 법, 그리고 화면에 밑에 있는 트랙 바를 사용하는 방법이 있다. (사실 트랙바는 미니 트랙뷰라고 할만큼 트랙뷰의 거의 모든 기능을 포함하고 있다.)

트랙바 그림
트랙뷰의 Dope Editor를 열어 3번째 아이콘인 필터를 체크하자. 필터 대화상자가 나오면 Animated Track Only를 체크한다.   

이제 다른 것은 사라지고 구의 애니메이션만 남을 것이다. 물론 최신 버전의 맥스의 경우는 선택된 오브젝트 부분으로 하이라이트 되므로 굳이 이렇게 할 필요는 없다.

4. 이제 포지션 키부분의 30프레임 키를 키보드 Shift버튼을 누른 채 40프레임으로 카피한다.

플레이를 해보자 구가 정확히 멈추고 있는 것이 보일 것이다. (맥스 8의 경우) 이는 맥스가 지정하는 기본적인 애니메이션 키는 위에 쓴 애니메이션 키인 Slow in Slow out으로 지정하기 때문이다. 과거에는 이 키가 존재하지 않아 이럴 경우 구가 30에서 40프레임까지 왔다 갔다 하는 떨리는 애니메이션을 발생시켰다. 혹시라도 이러한 떨리는 애니메이션을 보고 싶다면 각 키들의 속성을 수정해주면 된다. 그럼 이러한 키를 발생시키는 Tangent값이 어떤 종류가 있는지 살펴보자.

5. Motion 패널 > Parameters > Key Info (Basic) 롤아웃에 들어가자.

Track View나 트랙 바에 있는 키를 오른쪽-클릭해도 이 롤아웃과 똑같은 변수를 갖는 Key Info 대화상자를 사용할 수 있다. 트랙 바에 있는 키에서 마우스 오른 클릭을 하자.

Key number-현재 키 번호를 보여준다. 오른쪽 화살표나 왼쪽 화살표를 클릭해서 다음 키나 이전 키로 갈 수 있다.

Time-키가 생기는 시간을 설정한다. L버튼을 눌러 락할 수 있다.

Time Lock-Track View 편집 모드에서 키를 수평으로 드래그하는 것을 제어한다.

Key Tangent-두 플라이아웃은 키의 In 탄젠트와 Out 탄젠트의 보간 속성을 설정한다. .

Choosing Bezier Tangent Types-In과 Out 탄젠트 플라이아웃을 사용해서 같은 트랙에 하나 이상의 키 탄젠트 유형을 설정한다.

 Smooth-키를 부드럽게 통과하도록 보간을 만든다. 정지 장면에서는 떨림을 유발할 수도 있다.
Linear-키에 선형 보간을 만든다.
Linear 탄젠트는 키 근처의 곡선에만 영향을 준다. 첫 번째 키의 Out 탄젠트와 다음 키의 In 탄젠트 모두에 Linear 탄젠트를 사용해야 두 키 사이의 완전한 Linear 보간이 만들어진다. 특히 게임에서 루프애니메이션 등을 만들  때 자주 사용한다.  
Step-한 키에서 다음 키까지의 켜고 끄는 보간을 만든다. 즉 보간이 없다는 뜻과 같다. Step 탄젠트를 사용하려면 어느 한 키의 Out 탄젠트와 다음 키의 In 탄젠트가 같아야 한다. 이것으로 완전한 Pose To Pose 애니메이션이 가능하다.

현재 키에서 In 탄젠트를 Step으로 선택하면 자동으로이전 키의 Out 탄젠트도 바뀐다. 현재 키에서 Out 탄젠트를 Step으로 선택하면 다음 키의 In 탄젠트도 역시 자동으로 바뀐다.

Step 탄젠트를 사용하면 키의 진출 값이 다음 키에 도달할 때 까지 일정하게 유지된다. 그러다가 다음 키에서 값이 갑자기 변하게 된다. On/Off 전환이나 어떤 값에서 다른 값으로의 순간적인 변경을 애니메이션하고 싶다면 이 탄젠트를 사용하도록 하자. 특히 게임에서 UVW애니메이션으로 애니메이션이나 이펙트를 표현할 때 이 키를 주로 사용한다.
 Slow-변경이 보간되는 속도가 키 주변에서 느려지게 한다. Slow In 탄젠트는 키에 접근함에 따라서 감속시킨다. Slow Out 탄젠트는 키에서 멀어져 감에 따라 가속시킨다.
Fast-변경이 보간되는 속도가 키 주변에서 빨라지게 한다. 결과는 Slow를 사용할 때와 반대이다. Fast In 탄젠트는 키에 접근함에 따라서 가속시킨다. Fast  Out 탄젠트는 키에서 멀어져 감에 따라 감속시킨다.
 Custom-Function Curves 모드에서 키에 조정 가능한 탄젠트 핸들을 보여준다. . 어느 한 탄젠트에 Custom을 선택하면 다른 탄젠트도 Custom으로 설정된다.
Flat Tangent- 편집 가능한 핸들을 갖지 않고 과도한 보간이 없도록 설계된 부드러운 새 보간 유형을 보여준다. 탄젠트 기울기가 자동적으로 다음 키 값까지의 가장 가까운 길을 찾는다. 탄젠트 핸들은 보이지만 사용자 정의 핸들과 다른 색상으로 보이며 점선으로 나타난다. 핸들을 편집하려고 하면 키가 Bezier 유형으로 바뀌고 Flat 접선이 더 이상 유지되지 않는다. Flat Tangent는 PRS Controller의 새 기본 설정이다. 과거에 없던 기능으로 이것으로 좀더 편한 In Out이 가능하게 되었다.  

이 보간 유형은 Forward Kinematics와 캐릭터의 팔다리 회전에 이상적이다. 새롭게 만들어지는 모든 키를 위한 기본 설정으로서 설정될 수도 있고 키 마다 바꿀 수도 있다. 특정 키에서 이 유형이 마음에 들지 않는다면 언제든지 조절 가능한 핸들을 사용하는 키로 바꾼 다음 수동으로 조정할 수 있다.

Tangent Copy-현재 키의 탄젠트 간에 혹은 이전과 다음 키의 탄젠트 간에 탄젠트 유형을 복사한다. 키 탄젠트 플라이아웃의 양쪽에 있는 화살표 버튼 중에 하나를 사용한다.

In 탄젠트의 왼쪽 화살표는 In 탄젠트를 이전 키의 Out 탄젠트에 복사한다.
In 탄젠트의 오른쪽 화살표는 In 탄젠트를 현재 키의 Out 탄젠트에 복사한다
Out 탄젠트의 왼쪽 화살표는 Out 탄젠트를 현재 키의 In 탄젠트에 복사한다.
Out 탄젠트의 오른쪽 화살표는 Out 탄젠트를 다음 키의 In 탄젠트에 복사한다.

보통의 애니메이션에 있어서 들어오는 키와 나가는 키는 대부분 같다. (물론 예외도 충분히 존재한다.) 이때 키를 일일이 지정해 주는 것보다 이 화살표를 눌러주면 굉장히 편하다.

자 이제 이 키들이 어떤 차이를 갖게 되는지를 한번 실험해보자.

구를 만들고 0프레임에서 100프레임까지 X축 이동 애니메이션을 만들자. 적당한 거리로 이동시키는 애니메이션을 하면 된다. 이렇게 애니메이션 만든 것을 Y축으로 7개정도 복사하자. 이제 각 0프레임과 100프레임의 키의 탄젠트를 속성에 따라 바꿔주어 보자.

50프레임에서 각 구들의 위치가 어떻게 차이 나는가? 같은 0프레임과 100프레임에 똑 같은 키를 가지는 이 모션이 보간의 차이 하나만으로 아래 그림과 같이 달라진다. 애니 초보자들 대부분 하는 실수 중 하나는 이 보간을 무시하거나 원리를 이해하지 못해서 애니메이션이 떨린다던가 이상한 현상을 가지는 경우이다.

여기서 위의 세 개는 똑같아 보인다. 하지만 세세한 옵션을 바꾼다면 이 역시 틀려지는 것을 알 수 있을 것이다. 단지 같은 키라고 해도 보간 방법을 바꾸는 것에 따라 이렇게 차이가 나는 것을 명심하자.

게임도 역시 이러한 Pose-To-Pose animation기법을 근간으로 애니메이션이 제작된다. 특히 Pose-To-Pose animation기법이 가장 유용하게 쓰이는 분야는 캐릭터이다. 게임 그래픽 애니메이션에 경우 가장 중요한 애니메이션은 뭐니뭐니해도 사용자의 입력을 받는 분신 캐릭터인 PC(Playable Character)가 된다.

게임에서 그려지는 사물은 폴리곤이 된다고 했다. 그렇다면 이 폴리곤이 움직여서 애니메이션을 연출해 주는 것이 게임에서는 애니메이션이 된다. 보통 로우 폴리곤이라는 캐릭터가 가지는 폴리곤을 2000개 이상…… 이것을 하나하나 옮겨 애니메이션을 만든다는 것은 무모의 극치가 될 것이다. (인내력이 강하신 분은 한번 시도해봄직도 쿨럭…) 하여 우리는 캐릭터 안에다 뼈를 심고 이 무수히 많은 폴리곤들을 뼈에다 접착시킨 후 이 뼈를 움직여서 애니메이션을 만든다. 이러한 뼈대의 세팅작업을 리깅, 뼈에다 살을 연결시키는 작업을 스키닝이라고 하는데 다음 시간엔 게임애니메이션에서 가장 중요한 핵심이자 존라스터의 애니메이션의 12가지 원리에 해당하지 않는 그래픽만의 이 원리를 공부해 보도록 하겠다. 언제나 부족한 글 읽어주신 독자분들께 감사드린다. 필자의 무지로 맞지 않거나 틀린 부분은 지적해 주시길…

김상원
Ism Korea 조감도 파트 주임
유니아나 아케이드 1팀
톱니소프트 팀장
소프트 액션 개발 2팀 팀장
현 주성대학 북경 사무국 교재 편찬위원