Study for 3D Look Development Process

3D 룩 디벨롭먼트 과정 연구

Abstract

Many modern movies and animations rely heavily on CG (computer graphics). The use of CG has made it possible to produce beyond the limits of visual expression. There has also been an increase in technical and artistic efforts to create new and high quality CGs. Look development is the process of modifying and creating shaders and renderings in 3D to produce CGI (computer-generated imagery) that meets the director's intentions. However, small production or projects may have relatively little or no awareness of look development in the production pipeline. The problems that can occur when look development is not preceded are classified into three categories. first, the shader may react differently under the same lighting conditions. Second, there can be a problem in communication between workers. Third, there is a waste of not promising a look for a given situation. As a way to avoid these problems I studied by creating consistency by the look development system. In the limitation that make it difficult for small studios to do look development because of small workers, time and cost, it is meaningful to study and present a simple look development process that can be carried out by individual or small production.

현대 많은 영화와 애니메이션 등의 영상에는 CG(Computer Graphics) 기술이 많이 활용된다. CG의 활용으로 시각적 표현의 한계를 벗어나 거의 무한대에 가까운 연출이 가능하게 되었다. 더불어 새롭고 영화에 잘 어울리는 CG를 만들기 위한 기술적, 예술적 노력도 증가하였다. 룩 디벨롭먼트는 감독의 의도에 부합하는 CGI(Computer Generated imagery) 제작을 위해 3D 상에서 쉐이더와 렌더링을 수정하고 만들어 나가는 과정이다. 하지만 소규모 제작사나 프로젝트에서는 제작 파이프라인 상에서의 룩 디벨롭먼트에 대한 인식이 상대적으로 부족한 경우가 존재한다. 룩 디벨롭먼트가 선행되지 않았을 경우 생길 수 있는 문제점을 3가지로 분류하여보면, 첫째, 같은 라이팅 조건에서도 쉐이더가 다르게 반응할 수 있다. 둘째, 작업자들 간의 소통에 문제가 생길 수 있다. 셋째, 주어진 상황에 맞는 스타일을 미리 약속해 놓지 않아서 생기는 낭비가 있다. 이 문제들을 피하기 위한 룩 디벨롭먼트 방법을 연구하였다. 소규모 스튜디오가 갖는 적은 인원과 시간, 비용 등룩 디벨롭먼트를 진행하기 어려운 한계 속에서 개인 혹은 작은 제작사 단위에서도 진행할 수 있는 간단한 룩뎁 과정을 연구하고 제시했다는데 의의를 두고자 한다.

I. 서론

룩 디벨롭먼트(Look Development) 라고 하는 과정은 영화를 제작할 때 어떠한 스타일의 비주얼을 만들지 결정하고 동시에 기술적으로 구현하는 과정이다. 3D 애니메이션이나 VFX 분야에서 룩 디벨롭먼트는 프로덕션 초반부터 후반까지 거의 프로젝트 전체를 아우르는 중요한 분야이며, 대형 스튜디오일수록 룩 디벨롭먼트에 투자하는 시간을 아끼지 않는다. 이 과정에서 새로운 기술을 적용하거나, 기존에 없었던 스타일을 만들기 위한 테스트를 한다. 3D 애니메이션 <스파이더맨 뉴 유니버스 Spider man : into the spider-verse>(2018) 같은 경우 이전의 3D 애니메이션과는 다른 새로운 시각적인 스타일을 기획했지만, 실제 구현하는 과정에서 수많은 시행착오를 거쳐야 했다. 영화를 위해 새로운 쉐이더를 제작하고 렌더링 기법을 만들었으며, 여러 장편 애니메이션을 진행하며 만들었던 검증된 제작 파이프라인까지 수정하여 진행했다[1]. 실제 룩 디벨롭먼트 과정에만 1년여의 시간을 투자했다. 하지만 소규모 프로덕션 스튜디오나, 장편 애니메이션 같이 많은 자본이 투입되는 것이 아닌 상대적으로 작은 프로젝트를 진행하는 스튜디오에서는 종종 그 중요성을 간과하여 룩뎁 과정에 소홀하거나 제작 파이프라인에서 건너뛰고 지나가는 일이 발생한다. 프로젝트에 대규모 자본과 시간, 인력을 투입할 수 있는 거대 스튜디오와 소규모 제작사를 단순 비교할 수는 없지만, 룩 디벨롭먼트라는 과정의 중요성에 대한 인식이 부족한 경우도 있다. 룩 디벨롭먼트 과정의 부재 시에 생길 수 있는 문제점을 알아보고, 소규모 제작사에서도 큰 노력을 들이지 않고 룩뎁을 진행할 수 있는 기본적인 과정을 알아보고자 한다.

II. 본론

1. 룩 디벨롭먼트란

1.1 룩 디벨롭먼트 정의

룩 디벨롭먼트, 흔히 줄여서 룩뎁(Look Dev) 이라고 표현하는 이 분야를 정의하면 크게는 영상이나 영화를 제작할 때 감독의 의도에 맞춰 최종적으로 관객에게 보이게 될 비주얼의 스타일을 정하고 개선, 구현해 나가는 과정이다. 색의 사용에 어떤 제한을 두어서 각 시퀀스마다 표현을 할지, 등장하는 캐릭터나 주변 환경은 어떤 모습을 하고 있을지, 전체 영화의 색감은 어떠할지, 전체 시퀀스를 놓고 봤을 때 어느 부분에서 제일 밝거나 포인트 되는 색이 들어가야 하는지, 어떠한 부분에서 절제해야 하는지 등 영상 전체의 시각적인 방향을 결정하는 아주 중요한 일이다. 컨셉아트나 각 시퀀스별 컬러키(Color key) 등이 포함되는 이 부분은 프리 프로덕션(Pre production)까지 포함하는 포괄적인 과정이다. 컨셉 설정, 기획, 디자인, 스토리보드와 애니메틱(Animatic)의 설정까지가 프리 프로덕션에서의 룩 디벨롭먼트 과정이라고 볼 수 있다[2]. 본문에서는 조금 더 좁게 영역을 잡아 실제 영상을 구현하는 프로덕션 상에서의 룩뎁이 어떠한 역할을 하는지에 대해 알아보고, 실제 구현하는 방법을 연구하고자 한다.

1.2 프로덕션에서의 룩 디벨롭먼트

범위를 좁혀 본문에서 다룰 좁은 의미로 CG 에서의 룩뎁이라 하면 프로덕션 상에서 감독이 원하는 비주얼을 구현하는 테스트라고 할 수 있다. CG 파이프라인을 살펴보면 크게 순서대로 모델링(Modeling), 레이아웃(Layout), 리깅(Rigging), 텍스쳐링(Texturing), 룩뎁(Look dev & Shading), 애니메이션(Animation), 이펙트(Effects), 캐릭터 이펙트(Character-FX), 라이팅(Lighting), 합성(Compositing)으로 나눠볼 수 있다. 모델링은 영화에 사용되는 캐릭터와 사물, 배경과 소품 등이 대상이 된다. 모델러가 직접 컨셉아트를 보고 3D프로그램을 통해서 지오메트리(Geometry)로 제작한다[3]. 레이아웃은 각 신(Scene)을 구성하는 요소들을 배치하고 렌더링할 카메라와 프레임을 설정하는 구간이다. 리깅은 캐릭터나 움직임을 필요로 하는 모델링에 뼈대와 관절을 심어주고 애니메이터가 직접 움직일 수 있게 각각의 컨트롤러를 만들어 주는 역할을 한다. 텍스쳐링, 혹은 맵핑이라 불리는 과정은 모델링에 입혀지게 될 컬러맵을 포함 쉐이더와 연동할 각종 유틸리티맵을 제작하고, 룩뎁은 컴퓨터 렌더링에서 원하는 모습이 나올 수 있도록 쉐이더를 개발, 테스트하고 최적화하는 역할을 한다. 애니메이션은 영화상의 모든 캐릭터를 포함한 오브젝트의 움직임을, 이펙트는 폭발과 같은 시각효과를, 캐릭터 이펙트는 머리카락이나 옷 시뮬레이션을 만든다. 마지막으로 모든 파트의 데이터를 종합하여 라이팅에서 샷에 라이트를 추가해 렌더링을 하고 합성에서 최종 결과물을 만들어 낸다. 전체 프로덕션 파이프라인에서 룩뎁은 순서상으로 대략 중반 정도에 위치해 있다고 보이지만 실제로 프로덕션을 진행하다 보면 초기부터 마지막까지 영향을 미치는 걸 보게 된다.

[표 1]과 [그림 1]에서 보듯이 모델링이 끝나고 레이아웃을 잡고, 텍스쳐를 입히고 룩뎁을 하는 수직적 작업구성이 아닌, 보통 앞뒤로 2∼4개 정도의 부서가 동시에 돌아가며 서로 영향을 주는 수평적, 혹은 거미줄처럼 얽혀 돌아가는 작업구성이라고 보면 된다. 심지어 CG 파이프라인 상의 최종단계인 라이팅마저 레이아웃이 거칠게 잡히는 초기 단계에서 애니메이터가 각 캐릭터의 포즈를 잡기도 전에 시작된다. 레이아웃과 애니메이션이 조금씩 갱신될 때마다 라이팅도 동시에 조정해주고, 애니메이션에 맞춰 FX나 CFX에서 작업이 만들어 지면 다시 샷에 넣어서 라이팅과 렌더링을 하는 식으로 한 샷을 끝내게 되는 것이다. 최근의 VFX가 많이 들어가는 영화들은 거의 모든 샷에 컴퓨터 그래픽이 쓰이고, Full 3D 애니메이션이면 모든 제작과정 자체가 컴퓨터에서 이루어진다. 일반적인 3D 애니메이션의 샷 양이 1200∼1300 샷 정도인데 이 모든 것을 각 단계마다 차례차례 끝내기에는 시간이 한없이 부족하다. 게다가 더욱 중요한 점은 컨셉아트와 스토리보드를 통해서 머릿속에서만 존재하던 모습이 점차 구체화 되고 눈앞에 보일수록 감독이 추구하는 바도 달라진다는 점이다. 각 단계에서는 만족스러웠던 결과물이 마지막 라이트를 더하고 렌더 해봤더니 불만족스러울 수 있다. 이럴경우 다시 앞으로 돌아가 하나하나 고치고, 테스트하려면 많은 시간이 소요된다. 룩뎁은 3D 오브젝트가 시각화되었을 때 생각 속에서의 이미지와의 차이를 최소화하기 위해 프로덕션 초중반부터 감독과 함께 비주얼을 만들어 나가는 중요한 과정이다.

표 1. 3D 제작 파이프라인 상의 작업 공정표 (프로덕션 스케줄을 시각화하여 제작한 표)

그림 1. 메인 프로덕션의 제작 파이프라인 구성[3]

2. 룩뎁이 빠진 프로덕션의 문제점

모델링에 텍스쳐를 맵핑한 후 룩뎁 과정 없이 바로 샷으로 적용하여 샷 애니메이션, 라이팅과 함께 최종결과물을 만들어 낸 몇몇 소규모 제작사를 경험하고 관찰하면서 몇 가지 문제점을 발견하였고, 3가지로 정리해 보았다. 첫째, 각각의 샷마다 캐릭터의 쉐이더가 라이팅에 반응하는 모습이 달라진다.

[그림 2]에서 보듯이 한 시퀀스(Sequence)에서 중요하다고 생각되는 신(Scene)을 키 샷(Key Shot)이라고 한다. 메인이 되는 몇 개의 키 샷을 기준으로 삼아 전체 시퀀스의 라이팅을 셋업하게 된다. 그리고 그에 연계되는 나머지 샷을 각각의 아티스트에게 분배한다. 이렇게 함으로써 수십 개의 샷을 각기 다른 작업자들이 완성하더라도 일관성을 유지한 하나의 시퀀스를 만들 수 있다. 키 라이팅(Key lighting) 으로 불리는 이 과정에서 전체적인 분위기, 라이트의 색감과 세기, 방향, 그림자의 모습 등 모든 설정이 키 샷과 그 카메라에서 제일 잘 나오도록 조정되기 때문에 카메라의 방향이 180° 바뀌는 샷이라거나 외부에 있다가 갑자기 실내에 있는 샷이 나온다거나 하면 캐릭터의 쉐이더가 너무 밝거나 어둡거나 하는 식으로 반응하게 된다. 룩뎁 과정 없이 샷에서 직접 라이팅을 함과 동시에 쉐이더를 고쳤기 때문이다.

그림 2. 프로덕션에서 키 라이팅과 샷 분배과정 (라이팅 작업분배 과정을 도식화한 그림)

* 연구자 자체제작

둘째, 작업자들 사이에 소통 오류가 날 가능성이 크다. 룩뎁 과정을 거쳐서 쉐이더와 텍스쳐를 미리 최적의 상태로 설정해 놓았다면 각 샷에서는 라이팅을 고치거나 여타 다른 조건들을 조정하는 게 맞다. 룩뎁을 하였다는 의미는 최종 결정권자인 감독에 의해 그 물체가 어떻게 보여야 하는지에 대한 텍스쳐와 쉐이더의 세팅이 정해졌다는 의미이기 때문이다. 하지만 룩뎁이 선행되지 않았을 경우에는 정해진 기준이 없기 때문에 어떤 아티스트는 라이팅을 조절하고, 어떤 작업자는 쉐이더나 텍스쳐를 고친다. 보통은 조명과 쉐이더 2가지를 동시에 건드릴 가능성이 크다. 개인 작업이 아니라 팀 작업이므로 상황에 따라서 제3자가 그 샷을 이어받아 마무리하게 되는 경우가 있다. 그리고 개인 아티스트별로 임의로 고쳐진 샷의 설정이 다른 샷으로 분배되었을 시 역시 문제가 생긴다. 예를 들어 완전히 마무리된 A라는 샷이 있고, 그것과 비슷한 카메라와 비슷한 분위기의 새로운 샷 B와 B′가 있다고 하자. 이런 경우 미리 끝난 A의 라이팅 설정을 B와 B′로 불러들여와 시작하는 것이 정석이다. 만약 룩뎁이 선행되어 있지 않았고 샷 A에서 조명뿐만 아니라 쉐이더와 텍스쳐 설정까지 건드렸다고 한다면 B와 B′는 A와는 전혀 다른 결과물을 내게 된다. 비슷한 샷을 작업하는데 캐릭터의 라이팅이 전혀 다르게 반응할 수 있고, 이러한 문제를 파악하고 고치는데 생각보다 많은 시간을 소모하게 된다.

셋째, 극의 특정 상황에서의 알맞은 캐릭터 룩을 설정하는 데 어려움이 있다. 하나의 캐릭터가 영화 내에서 여러 상황에 부닥쳐질 때 상황마다 기준이 되는 룩뎁 없이 진행된다면 각각의 샷 내에서 아티스트들이 테스트를 진행해야 한다. 예를 들면 하나의 캐릭터가 화창한 날에 있는 것과 비를 맞고 있는 모습은 머리 모양부터 시작해서 옷과 피부의 반사 값까지 완전히 다르다. 이런 상황에서 어떤 특정한 샷에서의 캐릭터 모습이 감독이 원하는 모습을 잘 구현했다고 하더라도, 그 형태가 다른 샷, 다른 카메라 앵글과 라이트의 위치에서도 재현될 것이라는 보장이 없다. 게다가 여러 샷이 동시에 진행되는 과정에서 감독이 하나의 캐릭터 룩을 선택했다면, 나머지 샷들은 하나하나 그 설정에 맞게 고쳐줘야 하는 번거로움이 생긴다. 위에서 언급했다시피 영화를 만든다는 건 전체 프로세스를 감독과 함께 차차 쌓아나가는 과정이다. 최대한 감독의 의도를 담고, 실수를 줄여나가기 위해서는 감독이 원하는 바를 초기부터 기준점 삼아 진행하는 것이 효율적이다.

3. 룩뎁의 과정

3.1 룩뎁의 범위

CGI 파이프라인에서 룩뎁은 정확하게 어떤 역할을 수행하게 되는가. 이 부분은 각 스튜디오의 파이프라인마다 다르고, 아티스트에게 주어진 역할에 따라 조금씩 차이가 있다. 심지어 부르는 명칭이 다르기도 하다. 드림웍스 애니메이션(Dreamworks Animation)에서는 서페이싱(Surfacing)이라 명칭하고 디즈니 애니메이션(Walt Disney Animation Studios)은 룩 디벨롭먼트라고 부른다. 드림웍스는 디지털 페인팅이나 이미지 맵핑, 프로시져 테크닉 등을 이용한 텍스쳐 작업부터 물체에 재질을 입히는 과정인 메터리얼 세팅까지 서페이싱 아티스트가 담당한다. 디즈니는 캐릭터의 머리 스타일이나 동물의 털도 룩뎁에서 진행한다. 반면 소니 이미지웍스(Sony Pictures Imageworks)는 텍스쳐와 룩뎁을 분리했다. 라이팅 아티스트 중 일부가 룩뎁을 진행하고, 머리카락과 털 효과는 캐릭터 이펙트(CFX)팀에서 담당한다.

이렇게 룩뎁이 회사마다, 파이프라인마다 역할이 다른 이유는 여러 분야의 능력을 동시에 요구하기 때문에 스튜디오마다 최적화된 팀의 운영 방식이 다르기 때문이다. 디지털 페인팅으로 만든 컬러맵(Color map)을 포함한 러프니스 맵(Roughness map), 범프맵(Bump map), 디스플레이스먼트 맵(Displacement map) 등의 유틸리티 맵을 3D 프로그램에 있는 쉐이더와 연동시켜서 원하는 이미지를 만드는 능력이 요구된다. 그러므로 기본적으로 색에 민감해야 한다. 그리고 3D 그래픽 상에서 올바른 재질을 구현하기 위해서는 쉐이더에 대한 이해가 필수다. 사람 같은 유기체를 만들기 위해서는 SSS(Subsurface scattering)를 다룰 줄 알아야 할 뿐 아니라 실존하는 재질의 느낌을 내기 위한 전반적인 쉐이더에 대한 이해가 요구된다. 특히 서브서피스 스캐터링은 반투명한 물체의 내부에 빛이 들어와 산란하고 다른 지점에서 표면을 빠져나가는 빛 에너지 전달 메커니즘이다. 빛은 일반적으로 표면을 투과하고 표면에서 직접 반사되었을 때와는 다른 각도로 재료를 다시 통과하기 전에 재료 내부의 불규칙한 각도로 여러 번 반사된다. 서브서피스 스캐터링은 사실적인 3D 컴퓨터 그래픽에 중요하며 사람의 피부, 대리석, 나뭇잎, 왁스 및 우유와 같은 재료를 렌더링하는 데 반드시 필요한 쉐이더다. 표면층 아래서 이루어지는 빛의 산란이 구현되지 않으면 실제와는 다른 물질처럼 렌더링 되어 부자연스러워 보이게 된다[4-6].

그림 3. 3D 그래픽에서 sss의 예. 직접 표면 산란(왼쪽)과 표면 아래 산란(중간), 최종 이미지(오른쪽)[7]

특히 물리적 사실에 기반한 렌더링 테크닉(PBR : Physically Based Rendering)을 이해하고 거기에 맞는 쉐이더와 텍스쳐의 이용이 중요하다. 즉 3D 렌더링 과정에 익숙해야 한다. 포토샵이나 마리(Mari), 섭스턴스 페인터(Substance Painter)등의 프로그램이 디지털 텍스쳐를 만드는데 이용되며 대표적인 3D 프로그램인 마야(Maya)나 맥스(3Ds Max), 그리고 렌더러인 렌더맨(Rednerman), 아놀드(Arnold), 브이레이(V-ray)등을 이용해 이미지를 완성한다. 룩뎁 파트는 위에 열거한 많은 그래픽스 소프트웨어를 모두 사용해 캐릭터나 배경 물체의 스타일을 완성해 보여주어야 한다. 게다가 감독과 함께 시각적인 형태를 만들어 가는 과정이기 때문에 감독의 요구를 반영해 사실적인 구현의 단계를 넘어 미적인 감각으로 진행해야 하는 분야이다. 기술적인 이해도와 예술적인 감각을 동시에 요구할 뿐만 아니라 감독과 작업자 간의 소통능력 또한 룩뎁 분야에서 갖춰야 할 중요한 요소이다.

이렇듯 룩뎁은 CG 파이프라인 단계에서 주변 여러분야를 아우르기 때문에 스튜디오마다 각기 다른 부서와 연계해서 일을 분담한다. 그렇지만 기본적으로 텍스쳐 맵을 만들어 쉐이더에 적용하고, 머리카락이나 털 등을 포함한 캐릭터나 주변 환경의 기준이 되는 모습을 완성하는 단계라고 볼 수 있다.

3.2 룩뎁의 기본 셋업

룩뎁에서는 기본적으로 감독에게 프로덕션에서 만든 것을 보여주고 함께 상의하는 역할을 하므로 어떻게 잘 보여주느냐 역시 잘 만드는 것만큼 중요하다. 3D 모델은 360° 턴테이블(Turn table)을 기본으로 한다. 배경에 들어갈 소품, 예를 들면 가방이나 전화기 같은 작은 물품부터 시작해서 하나의 캐릭터와 자연환경까지 애니메이션이나 영화에 들어가는 모든 3D 작업물이 포함된다. 캐릭터나 소품 등은 카메라 중앙에 위치시킨 3D 오브젝트를 360° 회전시킴으로써 앞, 뒤, 옆 모두를 볼 수 있게 만든다. 일반적인 영화가 1초당 24프레임이라고 하면 1번 회전 시 90∼120프레임 정도의 속도면 무난하다. 하나의 물체를 룩뎁에서 보여줄 때 이런 식으로 총 2번의 회전을 하게 되는데, 처음에는 셋업된 라이트는 움직이지 않고 3D 오브젝트만 360° 회전시킨다. 120프레임 동안 1회의 회전이 끝나면, 다음은 오브젝트는 움직이지 않고 전체 라이트가 오브젝트를 중심으로 360° 회전한다. 이렇게 총 2번의 회전이 끝나야 1번의 룩뎁 프레젠테이션이 완성된다. 이때 3D상의 모든 카메라 각도에서 확인하는 게 목적이기 때문에 모션 블러는 사용하지 않는다. 어느 프레임에 멈추더라도 흐릿하지 않은 이미지를 보여줄 수 있어야 한다. 카메라 프레임에 다 들어가지 않거나, 가능하더라도 너무 작게 보여서 세밀한 부분을 확인하기 불가능한 큰 건물이나 주변 환경(Environment)은 영화에 나올 주요 부분을 중심으로 정지 화면으로 몇 컷을 보여주는 방식으로 하면 좋다. 만약 그 배경이 쓰이는 곳의 레이아웃이 마무리되어 영화 내에서 쓰일 카메라 정보를 갖고와 적용할 수 있다면 제일 좋은 방법이라 할 수 있겠다[그림 4].

그림 4. 캐릭터 룩뎁 턴테이블 모습 (테스트 렌더링 이미지)

* 연구자 자체제작

3.3 룩뎁의 라이팅 셋업

룩뎁에 쓰는 라이팅은 기본적으로 3∼4개의 다른 조건의 라이트를 상정해 준비할 수 있다. 스튜디오 라이트(Studio light), 낮(Day light), 흐린 날(Overcast), 밤(Night light)이 그것이다. 이 중에서 반드시 들어가야 할 기본 라이팅 조건은 스튜디오 라이트와 낮 환경이다. 하지만 특정 물체가 영화에서 특정 시간이나 날씨에서만 등장한다면 그 라이팅 조건을 만족시키는 환경에서의 턴테이블을 준비하는 게 좋다. 예를 들어 극 중에서 밤 신에만 등장하는 물체가 있다면 밤의 라이팅 조건을 가져와서 테스트하는 게 좋다. 그럼에도 불구하고 스튜디오 라이트와 낮 라이트는 기본으로 하는 것이 좋다고 생각한다. 제일 익숙한 라이팅 환경에서 감독이 의도한 대로 영화 설정에 맞게 쉐이더가 올바르게 작동하는지를 보는 것이 중요하기 때문이다.

ⓐ 스튜디오 라이팅

스튜디오 라이트는 인위적으로 최적화시킨 라이팅의 조건 속에서 3D 오브젝트에 텍스쳐와 쉐이더가 어떻게 반응하는지 보여주는 가장 기본적인 룩뎁의 라이팅 셋업이다. 라이팅의 기본인 3점 라이트를 사용한다. 키 라이트(Key light), 필 라이트(Fill light) 그리고 림 라이트(Rim light)가 그것이다. 3점 라이트가 캐릭터나 물체의 쉐이더와 형태를 가장 보편적으로 잘 나타낼 수 있는 라이팅이다[그림 5, 6].

그림 5. 스튜디오 라이팅 셋업. key, fill, rim light를 볼 수 있다 (뷰 포트 이미지)

* 연구자 자체제작

그림 6. 스튜디오 라이팅으로 렌더링했을 경우 라이트가 영향을 미치는 모습 (테스트 렌더링 이미지)

* 연구자 자체제작

키 라이트는 우측 상단이나 좌측 상단에 위치시켜 물체에 60∼70% 정도로 빛이 닿는 곳을 만들어 3D 오브젝트의 형태를 잘 드러낼 수 있게 해준다. 필 라이트는 키 라이트가 위치한 반대편(키 라이트가 우측이면 좌측, 키 라이트가 좌측이면 우측면)에 위치시켜 키 라이트에 의해 만들어진 그림자가 너무 어두워 색감이나 형태의 정보를 잃어버리는 것을 방지하게 한다. 림 라이트는 카메라와 물체의 뒤편에 위치시켜 물체에 강한 하이라이트를 주어 배경과의 경계를 명확히 해주면 좋다. 림 라이트의 활용은 배경과의 경계를 만들어 주는 것뿐 아니라 강한 빛에 의해 물체에 날카롭게 맺히는 반사 값(Specular highlight)이 얼마나 자연스럽게 나오는지 확인하는 용도로 쓰인다. 같은 직물(Cloth)이라도 울이나 아크릴, 벨벳은 모두 다른 반사 값을 가지는 것 처럼 이런 세부사항을 조율하고 확인하기에 스튜디오 라이팅은 주변의 환경광없이 인위적인 조명을 쓰고 있기에 용이하다.

스튜디오 라이트 환경에서는 배경의 설정도 중요하다. 배경색은 50% 회색(Middle grey)으로, 지금 보여주는 오브젝트의 크기를 가늠할 수 있게 눈금자 역할을 하는 텍스쳐를 같이 사용하였다. 사진이나 그림 같은 시각 예술에서 중간 회색은 명도에서 흑백 사이의 중간을 말한다. 사진 및 인쇄에서는 일반적으로 18% 반사율로 정의된다. 시각적으로 18% 회색이라고 하면 모니터의 sRGB 상에서는 50% 회색이 된다. 사람의 눈은 빛 에너지를 리니어 상태로 보지 못하기 때문이다[7][8]. 색을 50% 회색으로 하는 이유는 룩뎁을 보여주는 데 있어 최대한 중립적인 환경을 제공하기 위해서다. 하얀색, 검은색, 혹은 다른 색상이 들어가 있는 배경은 보는 사람으로 하여금 지금 프레젠테이션 하고 있는 오브젝트의 정확한 색을 가늠하기 어렵게 한다. 만약 배경이 100% 하얀색이라면 상대적으로 룩뎁에서 보여주고 있는 색이 어둡게 느껴질 수 있다. 게다가 배경에 색이 들어간다면 렌더링하는 과정에서 GI에 의해 주변색이 묻어나는 것도 문제다. 이런 상태에서 조정된 캐릭터를 실제 신(Scene)으로 옮겼다고 가정했을 때 기대했던 것과 다른 결과물을 얻을 수 있다는 걸 쉽게 유추할 수 있다. 50% 회색은 가장 중립적인 밝기와 색으로 GI를 사용하는 데 크게 무리 없게 만들어 준다. [그림 7]과 같은 현상이 발생할 여지를 차단하고자 함이다.

그림 7. A 와 B 는 정확히 같은 색조이지만 뇌는 그림자의 제안과 인접한 사각형의 대비로 인해 다르게 해석한다.

* Sensory Illusions, BrainFacts.org, © 1995, Edward H. Adelson, PhD.

최근 애니메이션과 VFX에 쓰이는 대표적인 CPU 렌더러들, 렌더맨(Render-man), 아놀드(Arnold), 브이레이(V-ray) 등은 글로벌 일루미네이션(GI :Global Illumination)을 사용하는 물리 기반 렌더러다. 실제 물리적으로 일어나는 빛의 반사, 굴절로 서로 다른 오브젝트끼리 영향을 주는 현상을 컴퓨터로 계산해 3D상에서 렌더링하는 방식이다. 즉 3D 공간에서의 물체크기에 따라 쉐이더와 라이팅이 계산되는 방식이 달라진다. 그렇기 때문에 최초에 3D 프로그램상에서 설정된 단위 기준에 맞게 모든 오브젝트의 물리적 크기를 맞춰주는 것이 중요하다. 게다가 영화 내에서 상호 작용하는 물체끼리의 상대적 크기도 중요한데 룩뎁 프레젠테이션에서는 현재 보여주는 1개의 오브젝트만 렌더링하기 때문에 감독이 크기를 가늠할 수 있게끔 배경에 눈금자 맵핑을 해주는 것이 도움을 줄 수 있다.

ⓑ 낮(Day light) 라이팅

낮 라이팅 테스트에는 돔 라이트(Dome light 혹은 Sky dome)에 HDR(High dynamic range) 이미지를 사용한다. 키 라이트처럼 쓸 수 있는 해가 있는 이미지가 좋다. 보통 돔 라이트만으로는 충분한 태양광 느낌을 낼 수 없기 때문에 추가로 HDR 이미지상의 태양 위치에 키 라이트를 만들어 주는 것이 좋다. 그렇지 않고 돔 라이트의 세기(Intensity 나 Exposure)만 높여준다면 GI가 너무 강해 빛에 과다노출 되는 것을 볼 수 있다. 이때 추가해 주는 키 라이트는 디렉셔널 라이트(Directional light 혹은 Infinit light)를 주로 쓰지만, 에어리어 라이트(Area light)나 스팟 라이트(Spot light)도 상관은 없다. 다만 디렉셔널 라이트 이외의 라이트로 태양광을 나타내고자 할 때는 오브젝트와 라이트 간의 거리를 충분히 만들어 줌으로써 거리에 따라 생기는 그림자의 왜곡을 최소화 해주는 게 좋다. 돔 라이트에 의한 GI가 필 라이트 역할을 해주기 때문에 굳이 필 라이트와 림 라이트 같은 추가 라이트를 넣어주지 않아도 좋지만, 필요에 따라서 림 라이트 정도는 추가해 주어도 좋다[그림 8].

그림 8. 낮 HDR 이미지를 사용한 렌더링(위), view port 화면(좌측 하단), HDRI(우측 하단)(테스트 렌더링과 뷰 포트 이미지)

낮 라이팅 셋업은 우리가 흔히 보는 자연광 상태의 라이팅 조건을 만들어 주는 것으로 스튜디오 라이팅과는 다른 의미로 오브젝트의 쉐이더를 확인할 수 있다. 일상을 대표하는 한낮의 탑다운 라이트(Top down light) 조건에서 GI에 의해 하늘색이 묻어나는 모습은 캐릭터나 물체가 실제 샷에서 어떻게 보이는가를 쉽게 예측해 볼 수 있게 한다. 일반적인 소품, 주로 프랍(Props)이라고 부르는 물체들은 굳이 낮 라이팅 같은 HDRI를 이용한 환경광 테스트 없이 스튜디오 라이팅 테스트만으로도 충분할 수 있다. 이런 자연광에서의 테스트는 캐릭터라던가, 외부 환경을 룩뎁 할 때 사용하면 좋다. 외부 환경은 당연히 자연광에서 어떻게 보이는지 실험할 필요가 있다. 낮 라이팅을 기본으로 하고, 영화에서 주로 쓰일 날씨 조건을 구현하여 룩뎁을 한다면 도움이 될 것이다. 그리고 캐릭터는 SSS 같은 복잡하고 구현하기 어려운 쉐이딩 기법을 많이 쓰기 때문에 가능한 여러 라이팅 시나리오에서 룩뎁 테스트를 할수록 좋다. 스튜디오 라이팅과 마찬가지로 낮 환경 안에서 3D 물체 턴테이블을 만들어 주고, 2번째 라이트가 회전할 때는 키 라이트를 포함 돔 라이트까지 같이 회전시켜 준다.

ⓒ 그 이외의 룩뎁 과정

스튜디오 라이트와 낮 라이트 조건 이외에 더 추가한다면 흐린 날(Overcast)과 밤(Night)을 더해줄 수 있다. 각각 그 날씨 조건에 맞는 HDRI로 돔 라이트를 만들어 주는 것이 기본이다.

그림 9. 흐린 날씨(Overcast) HDRI[9]

흐린 날 같은 경우는 특별히 키 라이트라고 할 만한 광원이 없기 때문에 따로 라이트를 추가하지 않아도 좋다. 영화 <파이니스트 아워 The finest hours> (2016)는 작은 규모의 재난 영화로 1952년 미국 매사추세츠의 코드 곶에서 두 개의 유조선이 충돌한 후 해안 경비대가 극적인 구조를 시도하는 이야기를 다룬 영화다[10]. 이 영화는 117분 상영시간 내내 흐리거나 비 오는 날씨에서 진행된다. 이런 영화일 경우 흐린 날의 라이팅 룩뎁이 필수라고 할 수 있다. <파이니스트 아워>는 CG 캐릭터뿐 아니라 CG로 만들어진 구명보트나 유조선 등의 3D 오브젝트 역시 같은 흐린 날과 밤의 환경조건에서 룩뎁을 하였다. 영화 <맨 인 블랙:인터내셔널 Men in black : international>(2019) 에선 주요 장소로 에펠탑이 나오고, 마지막 전투 시퀀스 에서도 중요하게 등장한다. 주로 밤 신에 나오는데, CG로 대체 제작된 에펠탑 역시 밤 라이트 상에서의 룩뎁이 중요했다. 에펠탑 사이사이에 있는 조명효과가 실제 렌더링했을 시 어떻게 보이는지 확인하고 수정하기 위해서 밤 HDRI를 사용한 룩뎁을 진행했다. 이렇듯 영화 시나리오에 맞는 상황을 가정한 라이팅 환경에서 룩뎁을 진행함으로써 감독의 의도에 맞는 스타일을 미리 설정해 놓을 수 있다. 낮에서의 모습과 밤에서 모습이 다르다면 두 가지 버전을 따로 룩뎁하고 샷마다 약속된 쉐이더를 불러와 적용함으로써 다른 아티스트가 작업하더라도 같은 스타일을 연출할 수 있다는 이점이 있다.

룩뎁 프레젠테이션 과정에서 중요한 것은 지금 보여주는 3D 물체에 관한 주변 환경의 정보다. 즉 현재 보여주는 오브젝트의 쉐이더가 어떠한 환경에서 렌더링 되었는지 기준을 보여주는 것이다[그림 10]. 주로 그레이 볼(Grey ball)과 크롬 볼(Chrome ball) 그리고 컬러체커(Colorchecker)를 옆에 동시에 렌더링해준다. 그레이 볼은 50% 회색의 색을 갖는 가장 기본 쉐이더를 입힌 구체이며, 크롬 볼은 100% 반사값을 갖는 반사체로써 이 2개의 구체를 통해 현재 3D 상에서 렌더링한 물체가 어떠한 라이팅 환경의 상황에 있는지를 볼 수 있다. 그레이 볼은 특히 어디에 어떠한 라이트가 영향을 주고 있는지를 구체적으로 판단할 수 있게 도와주는 역할을 한다. 복잡한 모양과 텍스쳐가 결합된 3D 오브젝트의 렌더링 이미지만으로는 실제로 어떤 조명이 쓰였는지 판단하기 어려운 경우가 많다. 그레이 볼은 가장 단순한 구의 형태에 기본 쉐이더를 입힘으로써 어느 위치에 얼마나 강하게 조명이 들어가 있는지 직관적으로 볼 수 있게 한다. 애니메이션이 아니라 실사 영화의 VFX라면 이 2개의 구체를 통해 합성에 쓰여질 실제배경 촬영 영상의 라이팅 상황과 얼마나 비슷한지 확인할 수 있다. 실제 플레이트(Plate)에 쓰인 그레이 볼과 CG 그레이 볼의 라이팅만 맞춰줘도 기본적으로 70∼80% 정도의 CG 라이팅이 해결되는 걸 볼 수 있다. 맥베스 컬러차트(Macbeth colorchart) 혹은 컬러 렌디션 차트(Color rendition chart) 라고 불리는 컬러체커는 사진, 텔레비전 및 인쇄에 사용되는 컬러 재생 프로세스의 정량적 또는 시각적 평가를 용이하게 하기 위해 개발되었다. 4x6으로 배열된 각 50mm 정사각형에는 밝고 어두운 사람의 피부, 단풍, 푸른 하늘 및 푸른꽃의 스펙트럼 시뮬레이션이 포함된다. 사진이나 컬러프린트, 텔레비전 등은 실제로 모든 색을 다 만들거나 보여줄 수 없다[11][12]. 컬러체커는 각각의 매체마다 다르게 보이는 색의 기준을 잡기 위한 하나의 기준점으로서의 도구다. 즉 지금 렌더링 된 물체의 3D 환경이 어떠한 색의 범위를 갖는지, 어떤 색을 표현하는지 확인하는 용도라고 할 수 있다.

그림 10. 그레이 볼, 크롬 볼, 컬러체커 (테스트 렌더링 이미지)

룩뎁 프레젠테이션에는 룩뎁시 사용했던 참고용 사진이나 컨셉아트 등을 추가해 주는 것도 좋다. 전체 화면 중앙에 보여줄 3D 오브젝트가 있다면 좌측 상단, 혹은 우측 상단같이 화면을 가리지 않는 범위에서 참고 이미지(Reference image)를 넣어주면 감독이 올바른 쉐이더인지 판단하는 데 도움이 될 뿐 아니라 작업자의 의도를 설명하고 서로 소통하는데에도 도움을 줄 것이다.

ⓓ 캐릭터 룩뎁

룩뎁에서 캐릭터, 특히 주인공 같은 주요 캐릭터는 더 특별하게 취급한다. 극 중에서 카메라에 가장 많이 잡히고, 클로즈업 샷이나 상황에 따라 복장을 바꿔입는 등 다양한 버전이 존재해야 하기 때문이다. 캐릭터의 룩뎁 자세는 T자 자세나 A자 자세를 기본으로 하는 것이 팔 아래쪽 같이 숨겨진 데 없이 전체를 다 확인하기 좋다. 카메라에 전체 캐릭터의 턴테이블을 보여주고, 이어서 얼굴, 몸(옷과 손), 다리 등 차례로 중요한 세부사항의 클로즈업 360° 턴테이블을 만들어 주는 방식이 무난하다. 캐릭터는 특히 SSS 같은 복잡한 쉐이더를 사용한 피부 질감의 표현과 머리카락, 털의 표현이 중요함으로 일반 3D 오브젝트보다 세세한 룩뎁이 요구되고, 그런 부분을 잘 보여주는 것이 좋다. 영화에서 요구하는 다양한 상황의 머리 모양, 옷이나 피부의 텍스쳐 등을 필요에 따라 만들어 적절한 여러 버전의 캐릭터 룩뎁을 진행하고, 각각의 캐릭터 모델과 쉐이더를 함께 FBX 파일로 저장하여(캐릭터와 메터리얼 등의 정보가 함께 들어가는 data file), 각 샷의 상황에 맞게 임포트(Import)해서 적용하면 좋다.

그림 11. 얼굴과 몸 클로즈 업 턴테이블을 통해 세부사항을 확인할 수 있다. (테스트 렌더링 이미지)

III. 결론

CG 프로덕션 파이프라인에서 룩 디벨롭먼트가 갖는 위치에 대해 알아보고 그 중요성과 함께 룩뎁의 방법을 알아보았다. 룩뎁은 3D 모델링을 렌더링했을 때 얼마나 컨셉과 연출에 맞게 구현되는지에 대해 미리 실험하고 완성해 나가는 과정이다. 주로 텍스쳐링을 포함한 쉐이더의 설정을 만들어 가는 분야다. 룩뎁이 중요한 이유는 직접 샷에 들어가 렌더링 작업을 하기 전에 감독이 생각했던 이미지를 시각화해서 미리 보여주고 의견을 수렴하여 함께 만들어 가는 것이기 때문에 추후에 있을 수 있는 수정을 미연에 방지함으로써 많은 시간을 절약할 수 있다는 점에 있다. 현재 많은 대형 프로덕션 스튜디오들, ILM이나 웨타 디지털, 디즈니, 픽사 등은 룩뎁 분야에 많은 시간을 투자한다. 새로운 스타일을 CG로 구현하기 위해서는 필수적으로 수반되어야 하는 과정이며, 룩뎁에서 최대한 정확하게 설정하고 넘어가야 다음에 이루어질 라이팅이나 그 이후의 과정에서 큰 수정 없이 진행할 수 있다는 것을 알기 때문이다. 반면에 작은 프로덕션들은 룩뎁의 중요성을 간과하는 경우가 있다.

룩뎁 부재 시에 생길 수 있는 문제점을 크게 3가지로 나눠보면 첫째, 같은 라이팅 조건에서도 쉐이더가 다르게 반응할 수 있고, 둘째, 작업자들 간의 소통에 문제가 생길 수 있다. 셋째, 주어진 상황에 맞는 스타일을 미리 약속해 놓지 않아서 생기는 낭비가 있다. 이런 문제들을 피하고자 룩뎁을 하는 평균적인 방법에 대해 알아보았다. 하나의 3D 오브젝트에 대해 360° 턴테이블을 만들고 스튜디오 라이팅을 활용한 렌더링으로 기본적인 룩뎁을 진행할 수 있다. 스튜디오 라이팅과 낮 HDRI를 활용한 룩뎁이 기본으로 선행되어야 한다. 그 다음에 영상에 쓰일 특수 상황에 따라 흐린 날이나 밤 같은 환경조건을 추가해 룩뎁을 진행할 수 있다.

룩뎁은 스튜디오마다 파이프라인이 다르고 부서의 역할이 다르므로 각자 나름의 방식이 존재한다. 그래서 공통으로 적용 가능한 방법론을 말하기는 어렵다. 그리고 제작 시간과 비용, 작업 인원이 상대적으로 여유롭지 못한 소규모 스튜디오들이 룩뎁에 많은 시간을 투자할 여유가 없는 점도 있다. 룩뎁을 한층 더 효율적으로 이용하려면 각 3D 모델에 쉐이더와 텍스쳐를 묶어서(Bake) 언제 어느 샷에서 이용하던 손쉽게 룩뎁에서 갱신한 쉐이더와 텍스쳐 등의 정보를 쓸 수 있게 만드는 자동화된 파이프라인 시스템이 요구된다는 한계 또한 작은 제작사들에서 룩뎁이 도외시 되는 이유라고 할 수 있다. 이런 한계 속에서 개인 혹은 작은 제작사 단위에서도 진행할 수 있는 간단한 룩뎁 과정을 연구하고 제시했다는데 의의를 찾을 수 있다고 하겠다.