한국자동차공학회는 오토저널 10월호를 통해 자동차 디자인 특집관련 컬럼을 소개하였다. 앞으로도 그 중요성이 날로 커지고 있는 자동차 디자인과 관련된 국내외 디자인흐름을 분석한 이번 특집호의 내용을 앞으로 차례대로 그 내용을 소개하고자 한다. 다섯번째로 소개되는 내용은 CAS 모델의 실차 비교평가를 위한 사실적 Animation 제작기법에 관한 내용이다. (편집자 주)

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CAS 모델의 실차 비교평가를 위한 사실적 Animation 제작기법

글 오용석 (현대자동차 선임연구원)

1. 서론
디자인개발단계에서 경쟁차량과의 실차 비교평가는 개발진행중인 모델의 디자인 컨셉을 상대 비교 평가함으로써 경쟁력 있는 디자인개발을 위한 매우 중요한 과정 중의 하나이다. 서로 비교 평가함으로 써 미비점을 보완하여 디자인경쟁력 재고에 그 목적이 있다. 영상품평은 실물이 아닌 CAS 모델을 VR의 입체기술과 Animation 사실적 렌더링기술로 시각화시켜 스크린을 통해 품평이 이루어진다. 하지만 실물이 아닌 영상으로만 진행되어 일반적으로 단순한 경쟁차량 이미지사진으로 비교하기 때문에 같은 각도에서 재원, Profile, 컨셉 등의 비교평가는 불가능하다. 이 단계의 품평 특성상 실차 비교평가는 힘든 게 사실이며, Clay 모델, 즉 실물평가 단계에서부터 비교 평가할 수 있도록 여러 경쟁차량들을 같이 전시하여 디자인모델을 평가하고 있다.

영상품평에서 좀 더 정확한 평가가 될 수 있게 스크린상이지만 실차평가에서 느낄 수 있는 현장감, 사실감을 최대한 반영하여 영상품평이 갖는 문제점을 해결해야 할 필요가 있다. 초기단계에서 의사결정을 위한 시각적으로 많은 가능성을 제공하여 좀 더 명확한 판단을 기대할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 촬영, 3D Computer Graphic, 영상합성 분야의 최신기술들이 요구되는데, 본 고에서는 이런 기술들을 이용해 경쟁차량 비교평가를 위한 사실적인 턴테이블 Animation 제작방법과 이를 적용한 영상품평 사례를 소개하고자 한다.

2. 경쟁차량 비교방법
영상품평에서는 2, 3가지 제안 되어진 디자인모델들을 턴테이블 Animation이나 VR을 통해 모델을 평가한다, 만약 같은 스크린상에 같은 환경, 같은 스케일로 경쟁차량들을 나란히 세워 놓고 볼 수 있다면 매우 객관적이며, 효과적인 평가가 될 수 있을 것이다. 즉 디자인모델과 경쟁모델들을 동시에 같은 화면상으로 보여줌으로써 품평 효율성을 제고할 수 있을 것이다. 그렇게 하기 위해서는 물론 경쟁차량을 3D CG로 영상화시킬 수 있지만 사실 이런 방법은 너무 비현실적이며 비효율적이다. 정확한 경쟁차량 모델 Data를 얻기가 불가능하기 때문이다.

최근 Computer Graphic 기술의 발달로 인해 CAS모델을 실차와 똑같이 만들 수 있는 여러 제작기술들이 소개되었다. 이러한 기술들을 이용하면 경쟁차량과 배경을 디지털비디오카메라로 촬영하고, CAS 모델을 사실적 렌더링기법으로 영상화해서 이를 촬영되어진 화면에 합성, 마치 실차를 보는 듯한 느낌을 가지게 할 수 있다. 즉 CAS 모델을 제외한 모든 것을 실사 촬영을 하고 여기에 CAS 모델을 합성하여 영상화하여 비교평가
한다면 매우 효과적인 방법이 될 수 있다.

2. 1. 제작 Process
이러한 영상을 제작하기 위해서는 크게 다음과 같은 과정이 요구되어 진다.

첫째, 고화질동영상을 얻기 위해 경쟁차량, 배경, Reflection Source를 촬영
둘째, CAS 모델의 사실적 렌더링
셋째, 동일한 환경에서 보여질 수 있게 합성

이러한 과정들을 통해 사실적 Animation이 구체적으로 어떻게 제작되는지 사례를 들며 소개하기로 한다.

2. 2. 경쟁차량 촬영
영상품평용 이미지해상도는 1,280×1,024pixel의 고화질급이므로 일반 디지털캠코더는 720×480 SD급 화질이라 촬영시 해상도면에서 많은 손실이 발생한다. 그래서 고품질의 화질을 위해 HD급 (1,920×1,080) 캠코더를 이용한다. 촬영 되어진 Source는 경쟁차량, CAS 모델을 위한 Background, 그리고 사실적 렌더링에 필요한 Reflection Source용 Chrome Ball 이미지 3가지이며, 동일한 환경을 구현하기 위해 빛의 변화를 고려해서 30분 이내 촬영이 이루어져야 한다.

2. 3. Rendering
이미 촬영된 영상에 합성하여 마치 같은 장소에 모델과 경쟁차량들이 있는 것처럼 보이게끔 CAS 모델들을 렌더링을 해야한다. 이중 가장 핵심은 CAS 모델들을 얼마나 사실적으로 표현하느냐는 것인데, 실차와 같은 배경과 Lighting, Reflection Source들을 추출, 가상의 3차원공간을 구축할 필요가 있다. 우선 촬영된 Chrome Ball 이미지를 Panorama 이미지 프로그램을 이용해 변형한다. 이는 렌더링 시 Reflection과 Lighting 소스로 Sphere Map 환경 구축에 이용되며, 실재와 동일한 조건으로Setting, 렌더링이 가능토록 해주어 사실감 표현에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 렌더링을 위한 Setting은 Animation 프로그램인 MAYA에서 이루어지며, 이를 렌더링전용 시스템인 렌더팜을 이용해 렌더링을 하게된다.

회전하는 턴테이블에 CAS 모델을 일치시키는 것도 사실감을 살리는 중요한 작업이다. 360도 회전하는 턴테이블을 배경으로 촬영했기 때문에 CAS 모델을 정확히 화면과 동일한 속도로 회전시켜야 하는데, 이를 위해 모두 1,500장의 이미지가 필요하다. 일반적으로 비디오영상은 초당 30프레임이고 1회전 소요시간이 약 50초이므로 모두 1,500장의 이미지가 렌더링되어야 한다. 실재 영상품평 시에는 이미지동영상을 Looping하여 연속적으로 회전하도록 보이게 한다.

2. 4. 합성

마지막으로 촬영한 Background 영상과 렌더링된 CAS 모델을 합성해야 한다. 이미Layout, 그림자, Reflection 등이 Setting 되어 있기 때문에 이들 영상을 쉽게 합쳐 하나의 이미지로 만들 수 있고, 미세한 칼라조정을 통해 좀더 품질을 높일 수 있다. 칼라조정 시 촬영된 경쟁차량 영상과 같은 칼라톤이 되게끔 정교한 작업이 요구된다. 또 촬영 시 서로 다른 시간으로 인하여 발생된 빛의 변화부분을 이 과정에서 조정하여야 최종 보여질 세 화면의 영상들이 같은 느낌을 가질 수 있다.

위 그림은 최종 완성된 영상들이다. 영상품평 시 위 3개의 영상을 동시에 보여지게 됨으로써 비교평가가 가능해진다.

3. 결론
최근 실시한 영상품평에서는 앞서 설명했던 사실적 Animation 기법을 활용하여 경쟁차량과 CAS 모델간의 비교품평을 진행하였다. 통상적으로 약 5~6개월 후에 실시하는 2차 품평 시에서 가능했던 비교품평을 이번 1차 품평 시 진행한 것이다. 비록 영상이지만 실재와 거의 같은 환경에서 경쟁차량과 CAS모델을 비교평가를 실시하였고, 매우 직관적이면서 효과적인 품평을 진행할 수 있었다.

최근 사실성에 바탕을 둔 컴퓨터그래픽 기술들이 상당히 발전하고 있다. 특히 영화제작에 적극 도입되어 이제는 어느 부분이 CG이고 실사인지 구별할 수 없을 정도다. 이러한 컴퓨터그래픽 기술들을 디자인 개발단계에 적극 도입하여 초기단계서부터 개발되어 나올 실차 모습을 미리 디지털영상으로 재현해보고, 경쟁차량들과의 정확한 비교평가를 실시함으로써 향후 디자인개발능력 향상과 개발기간 단축을 기대할 수 있을 것이라 생각한다.