3D 애니메이션제작을 위한 컴퓨터 그래픽의 기초

3차원이미지(3D Image)는 여러 가지 과정을 거쳐서 완성되며 먼저 3D 프로그램을 이용하여 선으로만 이루어진 물체(이것을 와이어 프레임(Wireframe))인 선재(線材)형태를 만든다. 이런 일련의 작업들을 모델링(Modeling)이라 한다.
물체의 형태를 만들었다면 거기에 물체의 표면 재질을 주어야 한다. 나무인지, 금속인지, 아니면 플라스틱인지 그 물체에 맞는 재질(Material)을 입힌다. 그리고는 물체의 어디를 바라볼 것인지를 카메라로 위치를 잡는다.
3D에서는 조명(光)이 중요하다. 조명을 어디에 주는지에 따라 물체의 이미지가 살아나게 된다. 조명을 준 후에 최종 과정인 렌더링(Rendering)을 하면 3차원 이미지가 나오는 것이다. 여기서 이 3차원 물체들을 이동, 변형 시켜주면서 애니메이션을 만들 수 있다. 마치 영화를 찍는 것과 같다. 등장인물을 만들어 적절한 위치에 배치하고, 카메라 위치를 잡고, 조명설치 후 찍으면 한편의 영화가 만들어지듯이 제작된다.
3D 프로그램은 다른 컴퓨터 프로그램들 보다 높은 사양의 시스템을 요구한다. 3D프로그램들이 Windows시스템 이외에도 여러 컴퓨터들에서 돌아가기 때문에 뭐라고 한정짓기가 어렵다. 하지만 빠를수록 좋다는 것은 정설이다. 특히 부동 소수점 연산이 빠른 CPU가 좋다. 왜냐면 3D는 복잡한 벡터 수학공식에 의해서 만들어지기 때문이다. 그리고 RAM은 많을수록 좋다. 보통 256MB이상 이어야 한다. 하드디스크도 많을수록 좋다. 보통 수십GB정도는 필요하다. 3D프로그램들은 RAM이 부족할 경우 하드를 스왑핑하기 때문인데 빠른 하드디스크가 필수다. 비디오 카드도 빨라야 한다. 요즘 나오는 3D가속 기능이 있는 카드라면 좋다. 하지만 프로그램을 지원하는 드라이버가 있는지 먼저 알아봐야 한다. 드라이버가 없다면 무용지물이나 마찬가지다. 그러나 만약 워크스테이션을 이용한다면 이런 문제는 걱정할 필요가 없다. 그래픽 워크스테이션은 위의 것들이 최적화되어 나오기 때문이다. SGI의 INDOGO 시리즈가 대표적인 예이다.

애니메이션(분류)
애니메이션이란 어떤 사물이 연속적으로 움직이는 것과 같은 연속적 이미지를 만들어내는 것을 의미한다.

* 2D 애니메이션 : 기존의 셀 애니메이션과 표현방법은 유사하지만, 컴퓨터로 제작한 점에서는 차이가 있다. 이는 평면으로 그려진 모든 이미지 및 2차원상의 작업을 디지털하여 표현하는 방식이다.

* 3D 애니메이션 : 삼차원의 데이터를 가지고 입체적으로 만들어진 모델에 움직임을 부여한 작업이며, 2D 애니메이션과 달리 삼차원 모델을 데이터하여 여러 측면에서 애니메이션화하여 2D 애니메이션 보다 사실감과 입체감을 표현 할 수가 있다.

* 키프레임 애니메이션 : 대상체의 움직임 중 중요한 단계의 키프레임을 설정하여 키프레임 사이를 부드럽게 연결해주는 기술이다. 이러한 키프레임 애니메이션은 미세한 부분까지 직접 제어 할 수 있는 장점으로 아직까지 많이 쓰이고 있는 기술이다.

* 동작제어 애니메이션 : 물체의 움직임의 중요 단계를 수작업에 의해 지정하는 제작되는 키프레임 애니메이션과 달리, 물리 법칙을 비롯한 일련의 규칙에 의해 자동 혹은 반자동적으로 동작을 생성하는 기술이다. 디지털 애니메이션에서 동작 제어 기술은 주로 자연현상의 표현에 사용되고 있다.

* 모션캡쳐 기술 : 모션캡쳐 기술은 주로 3차원 캐릭터 애니메이션용으로 많이 쓰이고 있다. 이는 캐릭터의 각 관절부를 움직이는데 필요한 정보들이 동시에 수집되며 실시간 제어가 기능하므로 매우 복잡하거나 빠른 움직임도 자연스럽게 표현할 수 있으며, 특히 방송 등에서 실시간 캐릭터 애니메이션을 이용하고자 할 때는 거의 필수적으로 사용되는 기술이다.

(참조)
※프레임(Frame) : 연속적 정지 화면. 초당 30프레임 정도가 보통이다.
※키프레임(Key Frame): 연속적인 움직임을 위한 과정 중에서 시작 프레임과 끝 프레임을 말한다. 끝 프레임은 다시 시작프레임이 된다.
※모핑 : 두 개의 서로 다른 이미지 또는 3차원 모델 간에 서서히 변하는 모습을 보여주는 과정.

애니메이션의 제작과정

* 스토리보드 : 각본에 따라서 이야기의 중요한 장면을 선정해 그 그림을 연속적으로 묘사해 놓은 것. 이야기의 구체적 전개 검토 및 인물의 특징 계획, 특수효과 장면 등 중요한 포인트에 관해 구상. 스토리보드는 음향, 장면, 연출로 구분되어 제작되는데, 여기에는 배경, 음향, 시간 등이 전반적으로 계획된다.

* 기획 : 스토리보드상에서 제작 문제점과 캐릭터, 배경, 음향, 녹음 등을 검토한다.

애니메이션의 종류
1. 셀 애니메이션 : 원화에서 움직이는 그림인 동화와 배경을 분리하여 셀룰로이드에 움직이는 그림을 그려 배경과 겹쳐서 촬영하는기법

2. 컷 아웃 애니메이션 :  어떠한 모양이나 그림을 한 컷으로 오려서 화면에 붙이거나 떼면서 일정한 모양으로 조금씩 촬영하는 방법

3. 투광 애니메이션 :  원하는 디자인으로 절단한 검은 종이 밑에서 빛을 비춰서 절단된 틈으로 새어 나오는 빛을 1 Cut씩 촬영하여 만드는 것

4. 인형 애니메이션 : 인형의 머리, 팔다리의 관절이 자유자재로 움직이는 인형을 조금씩 움직여서 1콤마씩 촬영해 가는 기법

5. 컴퓨터 애니메이션 : 컴퓨터를 이용하여 1초에 30프레임의 그림을 사실적으로 표현

6. 디지털 비디오 특수효과 : 비디오 화상의 편집 및 특수효과 등을 위하여 편집과정에 도입