제1절 영상의 개념

본다는 것은 문자에 선행(先行)한다. 아이들은 말하기 전에 보고 인지하는 것을 먼저 하고, 우리가 보는 것은 무엇엔가 시선을 준다는 말이며, 시선을 준다는 것은 무엇인가를 선택하는 행위이고 이러한 선택의 결과는 바라다 본 바탕이 우리의 영역 안으로 들어오는 것이다.

우리는 바탕의 다양성과 생산방식을 고려하지 않고 이차원적으로 된 바탕 위에 나타난 흔적들로 구성된 모든 총체를 구별 없이 '영상'이라 불렀다. 바탕은 순간적일 수도 있고 지속적일 수도 있다. 순간적인 바탕이 바로 화면이고 화면에서 영상은 사라지고 다시 나타날 수 있거나 다른 영상에게 자리를 양보할 수 있다^l2).

본 논문에서의 영상의 개념은 대상의 움직임이 있는 실체의 상(像)을 정의해 보고자 한다. 영상(Image)이란 일반적으로 상(像), 심상(心像) 등으로 해석되지만^l3) 특별히 영상이라고 하며 스크린에 나타나는 모든 요소를 가리킨다. ¹⁴⁾ 다시 말하면 우리가 육안으로 보이는 상은 지각상(知覺像) 즉. 표상(表象)이고, 눈을 감으면 떠오르는 얼굴은 상상(想像) 즉, 심상(心像)이다. ¹⁵⁾ 그러나 오늘날의 방송과 통신분야 컴퓨터와 디지털 광통신의 활용이 보편화 되고, 멀티미디어 상업이 본격화 된 지금의 시점에서는 새로운 기술발전에 관련된 개념요소는 포함되지 않고 있으며 전통적인 미디어 영화, 비디오, 텔레비젼을 중심으로 정의하고 있어 뉴미디어시대 용어의 정의로는 부족하다. ^l6)

영상의 특징은 다음과 같이 묶어질 수 있다. ¹⁷⁾

■영상은 기계에 의해 탄생된다.

■영상은 카메라와 눈에 의해 결정된다.

■영상은 틀(Frame)에 의해 결정된다.

■영상은 움직임에 의해 가치화 된다.

■영상은 재생 단계에서 완성된다.

■영상은 빛(光)에 의해 생명을 갖는다.

■영상은 복제가 가능하다.

■영상은 판매, 보급, 저작권을 갖고 배급, 유통될 수 있다.

위의 나열된 특징을 살펴보면 영상은 카메라의 눈에 의한다. 이 눈(眼)은 기계의 눈이며 인간의 육안은 아니다. 기계의 눈은 인간의 눈과는 달리 나름대로 시각기능을 가지며, 나아가서는 인간의 시각과 인간의 의식을 규정한다. 즉 기계와 눈과 인간의 눈을 맺어주는 것이 '창조'이며, '의식'이며. '사상' 이다. 따라서 카메라의 눈(眼)은 곧 작가의 눈이며 이 눈의 촛점과 범위가 곧 영상 존립의 기본이 된다.

사진영상은 움직여지지 않지만 '움직임의 한 순간'을 기계적으로 취해 움직임의 요체를 정지된 컷 속에 포함하여 시각적인 자극조건을 단순한 방영으로부터 구성된 세계의 상에 시각적 지(智)로 바뀌어 지기도 하며 울타리(Frame)와 메시지의 한계를 회화의 액자, 연극의 프로세니옴과 같이 영상도 자기 울타리를 갖는다. ¹⁸⁾ 이 울타리는 분명 대상을 한정시키고 이 울타리를 초월한 세계, 이 틀을 초월한 시간공간과 밀접하게 연결되면서 또 하나의 세계를 나타내는 점이다. 다시 말해서 울타리 내의 세계는 울타리 밖에 있는 현실에 의해 성립되어 울타리를 깨뜨려 가면서 또 다른 울타리를 만들어 간다. 기계와 눈과 인간의 눈이 만나서 이루어 낸 특수한 틀의 성격이다.

훌륭한 사진영상은 정지된 한 모습에서 움직임을 함축하거나 거꾸로 마음을 움직이게 한다. 움직임이란 무엇인가?그것은 대상의 시간적 변화를 뜻한다. 그래서 영상은 시간적 변화의 수용을 통해 과거, 현재, 미래 등의 시제를 표현할 수 있는 것이다. ¹⁹⁾과거에 찍어 놓은 영상이라 할지라도 영상이 재현될 순간에 그 흐름을 타고 우리 의식 속에 현실성이 되살아 난다. 영상은 다른 쟝르에 비해 독특한 일면을 갖는 것은 현실성(現實性)이며 이 현재성이 현실과 우리 의식과 연결되어 영상속의 소우주를 형성하면서 우리를 점령해 온다. 영상의 성립 탄생은 완성의 회로이다. 이 회로는 부활 즉, 재생에 의한다. 사진은 현상, 영화는 영상, 텔레비젼은 방송이라는 각각의 재생과정을 통해 비로소 영상의 힘과 격을 규명한다. 그리고 오히려 복제과정에서 영상의 특징을 완성되는 것이다.

이 과정에 생명을 심어 주는 역할이 빛(光)이다. 빛은 촬영에서부터 재생에 이르기까지 영상의 맥을 잡고 있다. 영상은 광학적 차원에서 보면 물질적인 것이 아니고 손으로 만질 수 없는 전혀 비물질적인 것이 된다. 그것은 빛과 그림자에 불과하다. 다시 말해서 빛과 그림자의 특질이 곧 영상의 특질이기도 하다. 다만 텔레비젼 영상은 빛의 산물이라기 보다는 전기의 비중이 훨씬 크다는 점이다. 오히려 전자산물이며 전기전자의 특징이 곧 텔레비젼 영상의 특징으로 간주될 수 있다.

영상은 언어의 관계이다. 언어는 물론 기본적 커뮤니케이션의 매개체면서 현실을 추상화 하고 의미를 부여하며 사고(思考)수단도 된다. 영상 역시 언어와 마찬가지로 지각된 대상을 통해 또 하나의 의미를 지시해 주는 기호 즉, 심볼성을 갖는다. 개개의 명상 문자로 규정한다면 영상의 조립이란 문장의 성립과 똑같이 간주될 수 있다. 그러나 영상과 언어는 현실에 대한 추상화의 레벨이 다르다. 가령 '냉장고'라는 언어는 완전한 기호며 막연한 개념이지만 "냉장고" 라는 영상은 구체적인 냉장고 모습을 나타내 준다. 이때 냉장고는 일반적인 것으로 나타나지 않고 특정한 모습으로 나타난다. 언어 개념 속의 냉장고는 '보관', '얼음', '가정필수품', '냉기' 등 여러가지를 생각케 하여 우리의 심상(心像)으로 연결된다. ²⁰⁾그러나 냉장고를 담은 영상은 심상에 연결된 여러가지 요체를 다 만족시키지 못한다. 언어는 간접적 체험으로써 현실을 미(美)로 통하게 하나 영상은 직접체험으로 현실을 감각으로 전달케 한다.

영상 세대는 글의 세대보다 휠씬 목표 달성적이다. 텔레비젼 광고에서 확인한 장난감을 집요하게 사 달라는 어린이의 집착은 바로 목표달성형 인간에 영상광고가 작용하기 때문이다.

제2절 애니메이션과 컴퓨터 그래픽스의 관계

인류의 역사가 시작되는 시기부터 인간은 자기의 언어를 시각화 영상으로 그것이 수용되는 물체에 흔적을 남겨 커뮤니케이션의 한 방법으로 사용되어 왔다. 이런 현상은 인간의 본질과 시각화 된 영상이 상호 깊은 관계를 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 시각적 언어는 대체로 다른 어떤 전달 매체보다 더 효과적으로 정보를 전달할 수 있으며 훨씬 더 보편적이고 국제적이다. ²¹⁾

인간은 모든 정보의 90% 정도를 시각을 통해 얻고 있기 때문에 시각을 통한 보다 효율적인 정보의 전달이 커뮤니케이션의 관건이 되었다. 일반적인 그림이 2차원에서 3차원으로 되면 늘어나는 정보의 양은 3배가 아닌 10³배가 되며, 더구나 그것이 애니메이션으로 되면 전달의 효율은 비약(飛躍)적으로 확대 된다.²²⁾ 때문에 인간의 본질로 보나 효율적면으로 보나 정보전달의 수단으로 2차원의 도형이나 3차원의 애니메이션을 이용하는 것이 가장 바람직하다고 하겠으며 바로 그러한 점에서 컴퓨터를 이용한 애니메이션은 회기적인 것이라 할 수 있다.

애니메이션이란 마치 움직이는 것같은 이미지를 만들어 내는 것으로 과학적인 기준을 본다면 눈의 기계적인 활동에 기인(基因)하는 것이다. ²³⁾ 물체가 보통속도(18-24 회/초)보다 빨리 움직일 때 영상보존(persistence of vision)이라 불리는 생리적인 현상이 작용하여 동작이 희미해지는 경향이 있다.

이런 현상은 눈에 들어온 하나의 이미지가 실제 강막(綱膜)에 비춰진 것 보다 더 오래 뇌에 머물기 때문에 일어난다. 연속 이미지가 최소한의 시간, 약 50 milli seccnds 이내에 다시 비춰지면 뇌에서는 두개의 이미지를 기억하고 있다가 이 두 이미지가 서로 결합된다. ²⁴⁾

애니메이션의 정의는 생각보다 모호하여 일반적 의미로는 움직이는 화면과 그 제작까지 포함하는 동면(動面)의 개념으로 본다. 이러한 개념을 3가지로 살펴보면 ²⁵⁾

① 시각적 정보이다. 인공적으로 제작된 눈에 보여지는 상태의 영상으로 필림을 촬영하거나 또는 기계적으로 조작되어서 형상으로 투영(투영)되는 것이다.

② 움직여 변하는 것이다. 시각적 정보 중에서 그 자신의 형이 움직여 변하거나 또는 색, 명암 등이 변하는 것이다.

③ 제어(制御)가 가능한 것이다. 애니메이션 고유의 조건으로 자연의 움직임을 그대로 기록하는 것이 아니고 그 자체에 인공의 손을 가하여 제어가 가능한 것이다.

1초 동안에 인간의 눈을 통해 들어오는 이미지의 숫자는 그 장면의 '프리커 레이트(flicker rate)²⁶⁾를 결정한다. 프리커는 눈이 그림의 각 장면을 볼 때 발생되는데 그 이유는 화면들 사이의 시간이 길어 질 경우 동작의 정도가 다르기 때문에 이것을 재현하는 화면은 매우 부자연스럽게 보인다. 그러기 때문에 많은 프레임 레이트(frame rate)에는 많은 화면의 수가 필요하게 되며, 보통 영화관에서 보는 35mm(16mm 포함)필름에서 초당 프레임(frame)수는 24장이며 일반적으로 우리나라 표준은 30프레임(frame)²⁷⁾이다-애니메이션의 동경(勳景)제작은 엄청난 비용과 시간이 드는 작업이다. 정확한 움직임을 나타내기 위해서는 1초에 24프레임이 필요하며 10분 짜리 애니메이션 영화는 1만4천장 이상의 그림이 필요하다. ²⁹⁾

전형적인 두 시간짜리 애니메이션의 경우 모두 172,800이 필요한데, 이런 영상 작업을 일일이 손으로 그리거나 사진을 찍거나 하여 제작하기란 실로 대단한 직업이었다. 이를 해결하기 위한 방법으로 1915년에 허드백작(Earl Hurd)은 동료였던 존 브레이(Jone Bray)의 도움으로 움직이는 캐릭터들에 투명한 플라스틱 종이들을 사용하여 배경은 그대로 남아 있도록 처리하였다. 결과적으로 배경은 훨씬 정교하게 만들 수 있고, 움직이는 캐릭터 들은 좀더 사실적으로 표현되는 기법으로 영화를 제작하는데 필요한 시간과 비용을 상당히 줄일 수 있게 되며, 이 기술은 만화기술 특허권을 따내는 발명품이 되었다.

월트 디즈니는 미주리의 작은 농장에서 태어나 미국 만화의 제왕이 되었다. 그는 "업 아이웍스(Ub Iwerk)"와 그의 형 "로이(Loy Iwerk)"를 만나 1923년 만화세계의 앨리스(Alice in Cartoonland)" 라는 이름의 15개 시리즈 만화영화를 제작할 수 있는 계약권을 가지게 되었다.

1923년에 이 세 사람은 할리우드로 옮기면서 "모티스마우스(Mortimer Mouse)"라는 "미키마우스(Mickey Mouse)가 출연하는 "증기선 월리"(Steamboat Willie)를 제작했고, 만화 영화로는 최초로 1933년 '꽃과 나무(flowers and Trees)'가 1933년에 '오스카상'을 수상하였다.

"디즈니"는 각 프레임을 그리기 전에 영화를 미리 구성하는 사전계획과 각 부분들을 완성할 수 있도록 몇 개의 부서로 만화가들을 분리하는 방식을 개발하였고, "아이웍스(Iwerk)"는 카메라의 움직임을 가능케 하여 배경으로부터 각각의 프레임들을 분리할 수 있는 다엽식(multi plane) 카메라를 발명하여 발전을 계속 해 왔다. ³⁰⁾

최근의 디즈니社는 '붓을 버리고 마우스를 움직이는' 애니메이션의 새 장을 열었다. 1994년 디즈니社 는만화영화 '라이언 킹'에서의 환상적인 들소의 돌진장면"을 전통적인 기법과 3D 컴퓨터그래픽으로 만들어진 들소들의 질주 장면들을 제작하였고 이제는 1백% 컴퓨터그래픽만으로 만화영화 "토이 스토리"를 제작했다. ^3l)

이 작품은 환전 1백% 컴퓨터를 이용하여 제작한 애니메이션 영화로 기존 애니메이션 영화와는 질적으로 다른 차이를 경험할 수 있을 것이다. ³²⁾

오늘날 셀 애니메이션을 위한 시스템은 프로덕션의 절반을 컴퓨터화 하는 컴퓨터그래픽스 시스템을 도입하여 일러스트의 효율성을 극대화 시켰고³³⁾ 애니메이션 분야는 컴퓨터그래픽스를 대중화로 확산시키는 중요한 역할을 한 것이다.

* 이 장면은 800여 마리의 들소들이 2분30초 동안 화면을 가로 질러 질주해 가는 스펙터클의 극을 이루는 장면이다.

제3절 컴퓨터 그래픽스의 구조

1) 컴퓨터그래픽스의 흐름

컴퓨터란 요약된 의미로는 단어와 이미지를 숫자와 포맷으로 전환하는 기계이다. ³⁴⁾ 이를 역사적으로 살펴 보면 런던의 찰스 배비지(Charles Babbage)가 1834년 컴퓨터를 발명한 것으로 알려져 있다.

그는 증기로 가동되는 프로그램 방식을 고안했다.

이론적 펀치 카드에 50개 소수자리 1천개의 숫자를 지정할 수 있었지만. 분석 엔진(Analytical Engine)이라고 불렸던 이 기계는 디자인상으로 더 이상 발전하지 못했다. ³⁵⁾

'60년대 초반으로 부터 '70년대 말까지의 20년간은 예술이나 디자인 분야에도 '예술과 기술의 융합' 즉, 과학기술을 도입하자는 운동이 강하게 일어나던 시기였다. '업티컬 아트(Optical-Art)', '비디오 아트(Video-Art)', 홀로 그래픽(Holo-Graphy), 레저아트(Laser-Art) 등이 그 당시 예술이나 디자인 흐름으로부터 컴퓨터를 하나의 도구로 이용하고자 하는 디자인 분야들이 등장하기 시작했는데, 그 중 하나가 컴퓨터그래픽스인 것이다.

1946년 'ENIAC'(Electric Numerical Integrator And Calculator)이라고 불리우는 컴퓨터가 등장했다. ³⁶⁾ 이때까지 상상할 수 없었던 방법으로 화면상에 그림을 그릴 수 있는 전혀 새로운 종류의 컴퓨터를 말하며, ³⁷⁾ 이 컴퓨터의 뛰어난 계산속도를 이용하여 군사목적을 띠고, 일련의 수치 자료로 표현 된 미사일의 궤적을 3차원으로 시각화 했고 이렇게 군사용으로 쓰이던 그래픽스는 1963년 "Ivan Sutherland"와 'Sketch pad system'을 시작으로 본격적인 학문적인 관심을 끌기 시작했으며, 1966년 Wall Street Journal誌에서 컴퓨터를 이용한 설계기술에 대한 기사를 수록하면서 처음 언급한 후로 지금까지 통용되어 오고 있다. 이후 컴퓨터의 성능와 비약적인 발전과 그에 발맞춘 컴퓨터그래픽스의 발달로 인하여 렌더링 기법이 매우 향상됨에 따라 컴퓨터로 생성된 영상이 사실에 가까운 물체를 표현하게 되었다.

2) 발전 과정

① 제1기(1960년 以前)

1960년 이전에는 간단한 수치계산과 통계, 분류에 사용되었으며, 그 처리결과도 라인프린터(Line Printer)³⁸⁾상에 사진을 인쇄로 표현한 경우와 같이 망점을 프린터의 숫자나 기호와 농도에 따라 여러 단계로 분류하여 표현하는 방법으로 수치열로 출력하는 것이 고작이었다. 그러나 현재의 주류 방식인 '프로그램내장방식'(Stored Program)³⁹⁾이 1945년 "Vonveum ann"에 의해 제창되었고, 1958년에는 "칼콤프 社(Calcomp Ltd)"로 부터 'XY플로터'가 발표됨으로서 단순한 설계나 패턴을 신속하게 그릴 뿐만 아니라 금까지 그릴 수 없었던 수학적 곡선 또는 복잡한 도형이나 좌표 전환에 의해 변형된 형을 용이하게 그릴 수 있게 되었다. 이와 같이 제1기는 컴퓨터 그래픽스의 탄생시기이며, '프린터(Printer)'와 '플롯(Plotter)'의 시대라 부른다.

② 제2기(1960년대)

1960년대로 컴퓨터의 소자(素子)가 진공관에서 트랜지스터나 다이오드(Diode)⁴⁰⁾ 등의 반도체 소자(素子)로 사용됨으로서 반도체 시대로 접어 들었으며, 기술적 향상과 더불어 각종 디바이스(Devices)가 정비되어 오늘날 컴퓨터그래픽스의 기반을 구축한 시기이다.

1966년에 컴퓨터그래픽스 위원회가 만들어졌으며 'IBM'이 최초로 사업용 그래픽 디스플레이 'IBM 2250'을 내놓음으로써 본격적인 CRT시대에 돌입하게 되었다. 이와같이 1960년대에는 컴퓨터를 중심으로 하여 예술의 빛과 조형적인 빛의 움직임, 소리를 가한 공간예술의 시도가 여러 미디어를 통하여 실험하게 된 시기라 말할 수 있다. 컴퓨터그래픽스의 태동기(貽動期). '리 후렛시(Refresh), CRT' 시대라 부른다.

③ 제3기(1970년대)

1970년대는 컴퓨터그래픽스의 연구가 비교적 결실을 보게 된 시기로 '스토리지튜브(Storage Tube)CRT'시대라고 부른다. 제조업의 모든 분야에서는 이 시기를 CAD/CAM시대라고도 부른다. 70년대 후반에는 면표시와 렌더링이 가능해졌다. 유타 대학의 "이반 서더랜드(Ivan Sutherland)"와 "데이비드 에반스(David Evans)"의 실험작품인 '하프토 애니메이션'이 제작되어 이때까지의 도형중심의 컴퓨터 그래픽이 영상중심의 컴퓨터 애니메이션 분야에 붐을 일게 하는 최초의 계기가 되었다.

특히 애니메이션 기술은 비디오 합성기술인 'DVE'(Digital Video Effect)와 융합하여 1970년대 후반부터 CF라는 텔레비젼영상으로서 가정에서 까지 직접 시청할 수 있게 되었다. 이상 3기는 컴퓨터그래픽스의 모든 기술이 비디오를 비롯하여 레이저·빛·음향 등과 혼합하여 새로운 형태의 미디어를 형성해 나아간 시대라 할 수 있다.

④ 제4기(1980년대)

1980년대에 들어서면서 컴퓨터그래픽스는 반도체의 급속한 진보에 따라 LSI ⁴¹⁾가 VLSI ⁴²⁾으로 바뀌는 한편 컴퓨터의 대형화 추세와 함쩨 퍼스널(Personal)컴퓨터화가 진행되는 '80년대를 맞이 하게 되었다. 그리고 이 기(期)에 다양한 그래픽 이론이 발표되어 실적 표현에 근접한 표현법이 놀랄만치 급속히 발견되었다. 복잡한 자연경관을 묘사하는 새로운 질감의 묘사방법인 '프랙탈(Fractal)이론', '레이트레이싱'(Ray tracing)⁴³⁾에 의한 반사·굴절의 시뮬레이션이 발표되는 등, 이러한 기법들은 예술적인 표현의 한 장르로서 정착하게 되고 CF광고라 'Tron', '스타워즈', '인디아나 존스', 터미네이터2' 등의 영상문화로 우리생활에 깊숙히 뿌리 내리고 있다.

3) 컴퓨터그래픽스의 시각언어

점·선·면·입체와 같은 3차원 시각언어들은 화소(Pixel)표현과는 상당히 다른 것이기 때문에 이미지보다는 물체를 만든다. 입체의 표현은 3차원 세계 좌표계(world coordinate)에서 지시되어 비디모 모터터나 다른 출력장치의 2차원 기준계 위에 나타난다. ⁴⁴⁾이미지는 그림인데 비해 물체는 화면의 연속적인 공간안에 있는 모든 입력물들을 말한다. 그래서 물체란 3차원 입체뿐만 아니라 점,선, 면과 같은 2차원 형태도 가리키는 말로 기본적인 원칙들은 동일하다, 제3절에서는 물체를 만들어서 위치시키고 조작하고 조명을 주고 또 완벽히 그려내는 것이다.

가상의 컴퓨터 공간 내에 모형을 위치시키는 것은 전통적인 세트 디자인과 흡사하고 렌더링과 시각화는 단지 그래픽에만 적용한다. ⁴⁵⁾

가.모델링(Modeling)

모델링이란 일정한 물체의 형태를 공간상에서 정위치(正位置)하고 이를 원하는 장소에 위치시키는 일련(一連)의 작업을 의미한다. ⁴⁶⁾컴퓨터 안에 저장되는 물체나 전자제품이나 빌딩처럼 구체적인 것일 수도 있고 원자, 분자구조나 심리적인 모델처럼 추상적인 것일 수도 있다.

① 다각형을 이용한 모델(Polygon-based Model)

고형모델(Solid Model)이라고도 하며 내부까지 형성되어 있는 물체보다 단순한 입체 육면체 사면체 원기둥으로 이루어져 단순한 입체를 제작하는 데 효율적인 방식이다. 이 모델 구성방식을 CSG(Constructive solid geometry)라 하는 데 속이 가득한 입체만을 사용하는 경우도 있고 표면뿐인 입체만을 사용하는 경우도 있다.(그림-1)

② 와이어 프레임 모델(Wire frame Model)

선(線)구조 모델이라고도 하며 선과 점이 서로 이어 주는 뼈대로 모델이 형성된다. 원은 짧은 선분을 이어 곡선처럼 해 주는 것으로,(그림 2)를 참조해 보면 쉽게 이해가 된다. 아래 찻주전자 모습은 미국의 'Utah대학'에서 처음 생성되었기 때문에 컴퓨터 분야에서는 위의 찻주전자를 일컬어 Utah 찻주전자라고도 한다.

선(線)구조(Wire-frame)는 구성된 물체가 마치 철사를 이어 구성한 물체처럼 보인다 하여 명명된 것인데 이러한 모델은 앞뒤를 구별하기가 힘들다. 따라서 물체의 모양을 쉽게 이해할 수 있도록 뒤에 가려진 부분을 지우는데 이를 은선 제거(Hidden line removal)의 기법이라고 한다.(그림-3)

③ 표면모델(Surface Model)

선구조모델 표면에 질감을 씌어 놓은 형태로 속이 비어 있는 상태이다. 표면은 대개 다각형으로 구성되며 곡선 묘사에는 3각형이 주된 구성이며 다각형이 작을 수록 부드러워지는 것은 선구조표면의 곡선원리와 같다. 다각형이 몇개의 점으로 구성되고 모여서 물체의 표면을 이루는 것을 팻치(Patch)라고 한다.(그림-4)

④ 매개변수모델(Parametric Model)

곡면모델이라고도 불리우며 이를 정의 하는 방법 또한 다양하다. 다음 그림은 이러한 방법 중에 하인 베지어(Pierre Bezier)라는 사람이 창안한 베지어 곡선을 이용하여 생성한 곡면을 의미한다.(그림-5) 표면팻치에서 각 점들이 프리핸드 곡선의 제어점이 되어 점과 점을 잇는 선분이 부드러운 곡선으로 되어 있어서 가장 많은 계산 시간을 필요로 하는 모델이다.

⑤ 프렉탈 모델(Fractal Model)

지형을 모형화 하기 위해 실제모형을 가질 필요 없이 가상의 전경 위를 날으는 능력을 나타내는 다양한 애니메이션 장면들에 사용된다. 구성 방법은 각종 입력장치를 이용하여 3차원 모델을 구성하는 방법을 들 수 있는데 인공위성에서 획득한 자료를 이용하여 3차원 형태를 구성하는 것은 지형정보시스템에서 매우 중요한 부분으로 인식되고 있다.(그림-6)

그 밖의 의학분야에서도 화상처리 기술을 영상의 질 향상과 단층 촬영술(tomography)에 이용한다. ⁴⁷⁾ MRI(Magnetic Resonance Imaging)도 이 장치로 자기력선을 이용하여 인체내부의 형태를 컴퓨터그래픽스 의 방식으로 표출하는데 응용되고 있다.

⑥ 광원(Lighting)

모델링된 물체는 렌더링 과정에서 색을 입히게 되는데 우선 공간내에 위치해야 한다. 모델링 프로그램에서 지원해 주는 배후조명(Ambient Light)이 대표적으로 특별히 광원을 설정하지 않았는데도 배치된 물체를 일단 볼 수 있게 해 준다. 일정한 방향성이 없고 전달되는 광량이 어느 곳에서나 일정해야 하는 특징이 있다. 광선에는 그 종류에 따라 생성된 물체가 다르게 관찰될 수 있다. 광원의 종류상 특성은 점(點)광원은 모든 방향으로 영향을 주는 별빛으로 백열전구를 들 수 있고 선(線)광원은 특정방향에 영향을 미치는 스포트라이트(Spot Light)와 가느다란 레이져광선 빛도 지원하는 특정 프로그램도 있다. 그리고 이 광선들에 색과 텍스쳐, 기타 반사율, 투명도, 굴절류 등을 지원해 주게 된다. 특수질감은 비화상텍스쳐(Procedural Texture)를 이용하여 프로그래밍 할 수도 있다. ⁴⁸⁾

⑦ 카메라(Camera)

물체와 광원이 위치되면 이를 바라 볼 카메라가 설치되어야 한다. 실제로 사람이 관찰하게 될 영상은 이렇게 위치된 카메라에서 보이는 영상처럼 된다. 시야를 좀 넓히거나 좁히고 또 어안 렌즈와 같은 효과를 줄 수 있고 카메라의 위치를 고정시킬 수도 있으며 카메라가 비행기처럼 날아가면서(Fly Through) 보는 방법과 걸어 들어 가면서(Walk through) 보는 방법 등 여러방법으로 카메라를 설정해 줄 수 있다. 다음(그림-7)에서는 카메라를 중심으로 하는 좌표계인 UVN좌표계를 일반적인 XYZ좌표계에서 보이고 있다.

나. 렌더링(Rendering)

일반적 의미로는 제품으로 완성된 예상도이며 본 제품이 완성 되어지기 전에 사용되는 투시도와 같은 것으로 제품의 정확한 완성 예상도이다.

그러나 컴퓨터에서는 물체의 표면이 가상공간 내에 존재하는 광원과 다른 표면들과의 관계로부터 어떤 빛깔과 밝기를 가지는가를 결정하는 일련의 작업을 의미한다. 실제의 자연세계에서 물체의 표면의 색깔에 영향을 미치는 요소는 셀 수 없을 만큼 다양하다.

컴퓨터 영상은 실제 영상과 동일한 효과를 보이기 위해 발전을 하고 있고 지금은 실제의 영상과 컴퓨터로 생성된 영상을 구별할 수 없을 정도이다. 지금의 컴퓨터의 성능은 비약적으로 향상되어 점차 전체시스템으로 활용범위가 넓어지고 있는 추세이다.

전체 조명시스템에서는 물체표면의 색을 결정하기 위하여 광원의 위치 뿐 아니라 다른 물체에 반사된 빛까지도 계산한다. 이렇게 물체에 영향을 미치는 요소를 모두 고려해야 한다고 하여 이러한 계산방법이 적용되는 시스템을 '전체조명(Global illumination)'시스템 이라고 명명한다. 이 시스템은 1980년 'Witted"에 의해 '광선추적법(Ray Tracing)'이라는 기법으로 현재까지 계속 연구되어 오고 있다. ⁴⁹⁾

광선추적법이 반사되는 환경에서 광선이 미치는 효과를 계산한 것이라면 래디오시티(Radiocity)는 주로 광선이 분산되는 환경에서 오는 현상도 구현해 낼 수 있을 뿐더러 광선추적 대신 빛 에너지의 효과를 계산한다.

각 표면은 반사자(Reflector) 또는 방사자(Emitter)로 방사자는 빛 에너지를 방사하여 반사자는 방사자로부터 나온 빛의 에너지를 반사한다. 반사물체가 많아진 경우에는 거기에 필요한 계산량은 기하급수적으로 증가한다. 따라서 극히 고속도의 연산이 가능한 컴퓨터를 사용하치 않을 수 없다는 결점이 있다. ⁵⁰⁾

다. 질감처리(Texture mapping)

물체가 어떠한 재질이나 상표, 무늬를 가지고 있을 경우에는 위와 같은 렌더링 기법만으로 부족할 경우가 있다. 이런 경우 물체를 자세히 표현하기 위해 재질이나 상표같은 이미지를 렌더링 된 물체를 원하는 표면의 표면면적에 씌우는 기법을 가르켜 '질감처리' 또는 '텍스처맵핑(Texture mapping) 이라고 부른다. 쥬라기공원에서 보여준 공룡의 피부는 이러한 기법이 적용된 것이다. ⁵¹⁾

라. CG 애니메이션(Animation)기법

컴퓨터그래픽스에서의 대표적인 것으로는 형상변형(Morping)기법을 들 수 있는데 이 형상기법은 하나의 물체가 다른 물체로 그 모양과 색깔이 변하는 것을 의미한다. 요즈음 텔레비젼 광고에서 쉽게 찾을 수가 있는데 대표적 영상으로 '대우 라노스 자동차'에서 표범에서 자동차로 변해가는 과정이

그 예라 할 수 있다.(그림 9) 이러한 형상변형기법을 컴퓨터용어로 '모핑' 이라고 하는데 모핑은 물체를 바꾸는 '와핑(Warping)'이라는 기법과 물체의 색을 바꾸는 '교차흡수기법'(Cross-dissolving technique) ⁵²⁾ 기법을 적용하는 것을 의미한다. ⁵³⁾ 이는 2차원 페인팅 애니메이션 작업에도 많이 이용되는데, 이는 3차원 작업보다 표현작업이 수월하고 다양한 기법의 색상과 터치를 표현할 수 있는 장점이 있다. 또한 애니메이션은 비행기 모의비행실험이나 선박·자동차 모의운전 연습에도 활용되기도 한다. ⁵⁴⁾

마. 편집(Editing)

그 대표적인 편집작업으로 영화 '포레스트 검프'에서의 주인공이 옛 시절로 돌아가 미국 케네디 대통령과 악수하는 장면은 컴퓨터그래픽스에서만 표현할 수 있는 크리에이터브이다. 편집의 개념은 애니메이션을 통하여 3차원 작업을 마무리 짓는 과정에서 각 장면을 디스크에 저장해 두는 것이며, 다른 하나는 완성된 작품을 말하는데 이 과정에서 작품성격에 맞는 효과가 들어갈 수 있으며 그러한 편집기능 프로그램을 내장한 시스템을 쓸 수 있다.

기존 아날로그 신호를 디지털로 변화하여 사용하므로 비디오테이프의 반복 복사에 따른 영상의 질적 하락과 작업시간의 단축은 물론 화상의 움직임이나 색조, 질감 등의 수정할 부분을 간단히 해결할 수 있고 대표적인 장비로는 해리(harriet)로서 영국의 퀀텔(Quantel)社의 제품이다.

컴퓨터는 실제로 볼 수 없는 화상을 표시할 수 있다는 점과 컴퓨터가 출력하는 정보는 여러 출력장치를 통해 시각화하기 때문에 응용범위가 높다. 특히 컴퓨터그래픽스는 3차원의 물체를 표현하는 것은 물론, 사람의 눈으로 확인할 수 없는 우주의 구조, 원자의 구조 등을 움직임을 동반해 생동감 있게 표현할 수 있다. 특히 영화·방송·광고, 애니메이션분야에서의 컴퓨터 그래픽스의 역할은 절대적이라 하겠다.