산업용 조명 및 마법의 작동 원리

ILM( Industrial Light & Magic )은 대부분의 영화 팬들로부터 열광적인 반응을 불러일으키는 이름입니다. 1975년 George Lucas가 첫 번째 Star Wars 영화의 시각 효과를 제공하기 위해 회사를 만든 이래로 ILM은 영화 마술과 동의어였습니다. 사실, ILM이 만든 시각 효과는 지금까지 가장 높은 수익을 올린 영화 10편 중 8편에 등장했습니다. ILM은 28개의 놀라운 아카데미 상을 수상했습니다. 14개는 최고의 시각 효과로, 17개는 기술 공로상을 수상했습니다!

다음과 같은 영화에서 ILM의 멋진 작품을 본 적이 있습니다.

ILM은 지난 30년 동안 많은 획기적인 효과와 프로세스를 개척해 왔습니다. ILM이 수행한 모든 작업을 한 문서(또는 단일 책)에서 다루기 어려울 수 있으므로 이 문서에서는 "Perfect Storm"에 사용된 놀랍고 혁신적인 물 효과에 초점을 맞춰 그들의 일. "Perfect Storm"은 ILM에게 컴퓨터 생성 인공 물을 실제 물과 통합하는 고유한 기회를 제공했습니다. 거품이 일고, 불고, 휘젓는 바닷물이 자연에서 가장 역동적인 요소 중 하나라는 점을 감안할 때 그 도전은 엄청났습니다!

How Stuff Works 의 이번 호에서는 ILM이 영화 제작자와 협력하는 방법, 그들이 효과를 계획하는 방법, 효과가 생성되는 방법 및 영화에 통합하는 방법을 배우게 됩니다. 또한 시뮬레이션과 입자 시스템에 대해서도 배우게 됩니다.

내용물

1. ILM의 사람들
2. 필름 프로세스
3. 영화 기획
4. 물의 작동 원리
5. 시뮬레이션된 바다와 마야
6. 세부
7. 함께 모아서

ILM과 같은 회사에서 모든 영화에 대해 컴퓨터 생성(CG) 효과를 만드는 것이 쉽다고 생각할 수도 있습니다. 사실, 그것은 엄청난 양의 연구와 많은 고된 노동을 필요로 하는 강렬한 과정입니다. ILM에는 다음을 포함하여 1,000명 이상의 숙련된 직원이 있습니다.

 

 

이 사람들 각각은 인상적인 능력을 가지고 있습니다. 예를 들어, "The Perfect Storm"의 시각 효과 감독인 Habib "Particle Man" Zargarpour는 응용 과학 및 기계 공학 학사 학위와 산업 디자인 학사 학위를 가지고 있습니다(Habib에 대한 자세한 내용은 사이드바 참조). "Perfect Storm"에서 물을 시뮬레이션하는 거대한 컴퓨터 모델은 모두 Habib, 직원 과학자 John Anderson 및 기타 많은 사람들이 포함된 팀이 영화를 제작하는 동안 연구하고 작성했습니다. 이와 같은 재능은 ILM이 CG(컴퓨터 생성) 효과에서 지속적으로 우수성을 발휘할 수 있는 열쇠입니다.

ILM을 방문하는 동안 우리는 대부분의 시간을 Habib Zargarpour와 이야기하는 데 보냈습니다. Habib은 1993년부터 ILM에서 근무했습니다. 그는 "마스크"의 기술 이사로 회사에 합류했습니다. 그는 "The Mask"에서 키 샷을 위해 생성한 유독한 녹색 가스 구름 때문에 "Particle Man"으로 빠르게 명성을 얻었습니다. 구름은 수백만 개의 작은 3D 입자로 만들어진 완전한 CG였습니다.

입자에 대한 Habib의 사랑은 "스타 트렉: 제네레이션"과 "쥬만지"를 작업하면서 계속 진화했습니다. 그의 입자 작업은 "Twister"에서 영화의 스타가 되었으며 "Star Trek: First Contact", "Spawn" 및 "Star Wars: Episode I"의 주요 장면에서 나타납니다. "Snake Eyes"의 마지막 장면에 대한 해일의 생성(최종 버전에서는 완전히 변경된 장면)은 ILM의 Habib과 동료 아티스트들에게 사실적인 난류 물이 완전히 CG로 만들어질 수 있다는 확신을 주었습니다. 그의 작업은 "Perfect Storm"을 위해 개발된 놀라운 입자 시스템으로 완전히 새로운 수준에 도달했습니다. Habib은 "Perfect Storm"에서 얻은 지식과 그가 작업한 다른 영화를 사용하여 ILM을 위한 놀라운 새 효과를 만들 것입니다.

새로운 영화를 만들 때 가장 먼저 일어나는 일은 영화를 시작한다는 스튜디오의 결정과 발표입니다. 스튜디오는 영화의 감독을 선택하고 영화의 다양한 구성 요소를 처리할 회사를 찾기 시작합니다.

오늘날 거의 모든 영화에서 컴퓨터 생성(CG) 효과는 영화를 볼 때 감지하지 못할 수도 있지만 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, "The Perfect Storm"의 90개 장면에서 물, 배, 배우까지 모든 것이 컴퓨터로 생성되며 모든 것이 완전히 실제처럼 보입니다. ILM은 다양한 영화 작업에 입찰하고 감독에게 효과를 제공할 수 있는 회사의 능력을 홍보합니다.

이 경우 "Perfect Storm"의 Wolfgang Petersen 감독이 팀을 만나 시각 효과를 ILM에 제공하기로 동의했습니다.

필름은 일반적으로 현상 단계의 표준 패턴을 따릅니다. 단계는 다음과 같습니다.

Petersen과의 합의에 따라 ILM은 프로젝트를 감독할 시각 효과 감독자 Stefen Fangmeier를 지명했습니다. Fangmeier는 "Perfect Storm"에 필요한 340개의 시각 효과 장면을 개발하기 위해 120명의 ILM 직원을 모았습니다. 영화의 장면 중 90개는 완전히 컴퓨터로 생성되었으며(가상 배우 포함), 다른 220개에는 CG 워터 또는 기타 요소가 있습니다. 사실, 전체 영화에서 폭풍우 치는 바다 장면 중 단 두 개만이 완전히 실제입니다!

영화는 감독이 영화에 대해 가지고 있는 전반적인 비전과 일치하도록 한 장면 한 장면 세심하게 계획되었습니다. ILM은 이 초기 단계에도 참여하여 애니매틱으로 알려진 거친 3D 애니메이션 스토리보드를 준비하고 있습니다. 감독은 애니매틱스를 통해 계획된 장면이 시각적으로나 실질적으로 효과가 있는지 확인할 수 있습니다.

다음은 애니매틱이 샷의 전개도를 어떻게 바꿀 수 있는지에 대한 좋은 예입니다. 보트의 클로즈업 샷 중 많은 부분이 약 1/4에이커(1,000제곱미터) 크기의 거대한 실내 파도 풀에서 발생했습니다! 풀 사이즈 보트는 촬영하는 동안 수영장에 있는 거대한 짐벌 로 제어됩니다 . 카메라는 시각 효과에 사용된 가상 카메라 시점과 일치시키기 위해 다른 배의 롤링 움직임을 시뮬레이션하기 위해 꽤 많이 움직여야 했습니다. 원래 계획된 카메라 위치는 시뮬레이션할 때 작동하지 않았습니다. 카메라의 움직임이 벽을 통과했을 것입니다! 스토리보드 단계에서 이와 같은 항목을 조정함으로써 감독은 촬영 프로세스를 연장하고 예상 예산을 초과할 수 있는 많은 잠재적 함정을 피할 수 있습니다.

물은 매우 복잡한 물질이라는 것이 밝혀졌습니다. 어느 날 해변에 가서 물을 실제로 보면 그것이 얼마나 복잡한지 금세 이해할 수 있습니다. 파도가 해변으로 휘몰아치는 것을 지켜보세요. 무엇보다도 다음을 볼 수 있습니다.

 

 

ILM의 임무는 ILM의 인공 물이 라이브 샷의 실제 물에 통합될 수 있도록 이러한 모든 효과를 매우 가깝게 시뮬레이션하는 것이었습니다.

"Perfect Storm" 계획 프로세스의 큰 요소는 팀이 CG 효과로 에뮬레이트하는 데 필요한 물과 기타 물체를 조사하는 것과 관련되었습니다. "Perfect Storm"에서 팀은 시뮬레이션된 보트, 배우, 부표 등과 함께 전체 바다 환경을 만들고 있었습니다. 필요한 지식의 양은 놀랍습니다! 다음은 Habib Zargarpour와 동료 ILMer John Anderson이 조사한 몇 가지 사항입니다.

 

바람과 물, 그리고 단단한 물체가 서로 어떻게 상호 작용하는지에 대한 좋은 이해는 사실적인 바다를 만드는 데 필수적이었습니다. 물체의 물리학 외에도 팀은 빛이 물과 안개의 모양에 어떤 영향을 미치는지 주의 깊게 관찰하고 기록했습니다. 이 모든 지식은 가상 바다를 만들기 시작했을 때 테스트를 거쳤습니다.

ILM의 사내 과학자인 John Anderson은 "The Perfect Storm"에 필요한 거친 바다 유형을 생성하도록 조작할 수 있는 정교한 바다 시뮬레이션을 개발했습니다. 잔물결, 잔잔한 물, 10층 건물 크기의 파도에 이르기까지 모든 것을 처리하는 데 시뮬레이션이 필요했습니다.

물이 작용하고 반응하는 방식을 시뮬레이션하는 일련의 과학적 규칙을 일반적으로 유체 역학 이라고 합니다. 유체 역학은 날개 위의 기류 에서 모든 유형의 움직이는 물에 이르기까지 모든 것을 지배합니다. 꿀이 항아리에서 흐르는 방식은 매우 넓은 분야입니다! 잘 수행된 물 시뮬레이션은 물에 대한 물리 법칙을 매우 잘 따르며 유체 역학 법칙을 따르는 방식으로 믿을 수 없을 정도로 정확합니다. 그러나 다른 조명 조건에서 물의 "모양"과 라이브 샷의 물 통합도 고려해야 합니다.

기본 유체 역학 시뮬레이션은 바다 몸체의 기초를 제공 했으며 영화에서 바닥수 로 알려지게 되었습니다 . 바다가 보트와 같은 강체 개체와 상호 작용하는 방식을 통해 팀은 동일한 상황에서 각 개체가 실제 세계에서 어떻게 움직이는지 정확히 이해할 수 있었습니다.

Andrea Gail(영화의 메인 보트)의 모델은 케이블과 부표와 같은 보트에 있는 물체가 바람과 바다의 움직임에도 반응하여 그 자체로 경이로운 것입니다.

또한 ILM은 폭풍우 치는 바다의 롤링 모션을 캡처하는 데 도움이 되도록 두 번째 보트의 시뮬레이션에 가상 카메라 를 배치했습니다 . 가상 카메라는 샷의 초점이었던 보트에 있는 보이지 않는 대상 물체를 가리켰습니다. 가상 카메라에는 움직이는 물체에 대한 훈련을 유지하려고 하는 동안 카메라를 들고 있는 사람의 어려움을 모방한 어느 정도의 자유도가 있었습니다. 이 방법은 사실감을 높이기 위해 여러 장면에서 사용됩니다.

실제 3D 모델링 작업의 대부분은 Alias|Wavefront에서 만든 Maya 라는 상용 소프트웨어 응용 프로그램 패키지를 사용하여 이루어졌습니다. Maya의 멋진 점은 완전한 프로그래밍 언어인 C++ 가 포함되어 있어 애니메이터와 디자이너가 자신만의 맞춤형 플러그인을 작성할 수 있다는 것입니다. ILM의 "Perfect Storm" 팀은 이 영화를 위해 Maya용 플러그인을 30개 이상 작성했습니다. 그들은 또한 바다 장면의 셰이더 및 입자 시스템과 같은 특정 측면에 대한 여러 독립 실행형 응용 프로그램을 작성했습니다.

하려면 상단 물 (파도, 안개 및 거품과 각각의 모든 시작에 물방울의 모든 수백만 볏), ILM은에 크게 의존 입자 시스템 . 주변 세계에서 모든 것은 어떤 식으로든 입자로 구성되어 있습니다. 기본적으로 입자는 더 큰 개체의 구성 요소입니다. 예를 들어, 당신의 몸은 함께 작동하는 수조 개의 세포로 구성되어 있으며 각 세포는 입자입니다. 각 세포는 차례로 수조 개의 원자로 구성되어 있으며 각 원자도 입자입니다. 물, 먼지, 눈, 비와 같은 것들에서 여러분이 보는 전체 시각 효과는 수조 개의 입자의 상호 작용에서 비롯됩니다. 그것들은 모두 서로, 다른 물체, 중력, 공기와 바람과 반응하여 우리가 보는 패턴을 만듭니다.

사실적인 모델이 실제처럼 보이려면 엄청난 수의 입자를 조작해야 합니다. 각 입자가 따라야 하는 경로를 계산하고 표시하는 것은 입자 시스템의 확실한 CG 버전을 만드는 열쇠입니다. 각 입자를 추적하는 데 필요한 컴퓨터 작업의 수는 거대하고, 계산 시간의 일이 필요한 장면으로 이어질 수 총에 당을 고속 컴퓨터의 전체 객실을 사용!

컴퓨터 생성 그래픽에서 대부분의 3D 개체는 실제 개체의 시각적 표현일 뿐입니다. 다시 말해서, 그것들은 원래 객체와 정확히 일치하도록 원자 수준까지 구성되지 않습니다. 이러한 상세한 개체를 만드는 것은 현재 시스템의 처리 능력과 시간 제약을 훨씬 뛰어넘습니다. 일반적으로 개체는 내부에 아무 것도 없는 단순한 셸 또는 프레임워크입니다. 대부분의 경우 물체가 실제처럼 보이면 문제가 되지 않습니다. 그러나 물체가 촬영 중에 급격하게 변경되어야 하는 경우(예: 바다 파도가 다른 물체 위로 솟구치고 흩어짐) 그 변화를 사실적으로 표현할 수 있는 방법이 있어야 합니다.

"Perfect Storm"에서 ILM은 다중 입자 시스템을 사용하여 이 위업을 달성했습니다. 바다 시뮬레이션에 바로 내장된 입자 시스템은 파도가 보트, 사람 또는 다른 파도와 같은 물체와 충돌할 때마다 수백만 개의 입자를 생성합니다. 파티클 시스템에는 시스템에서 방출된 후 각 파티클이 어떻게 작동해야 하는지 알려주는 속성 또는 동작이 할당됩니다.

입자 동작에 영향을 미치는 시뮬레이션의 또 다른 필수 부분은 충돌 모델 입니다. 간단히 말해서, 충돌 모델은 장면의 다른 모든 개체뿐만 아니라 각 입자에 다른 개체의 표면 또는 다른 입자와 접촉할 때 수행할 작업을 알려줍니다.

Andrea Gail을 덮치는 파도와 Maya 모델이 이를 시뮬레이션하는 방법을 살펴보겠습니다.

컴퓨터는 추적하는 각 입자에 대해 이러한 모든 계산을 개별적으로 수행합니다. 각 입자에 적용되는 규칙을 정밀하게 제어함으로써 전체를 전체적으로 볼 때 완전히 사실적으로 보일 수 있습니다.

그러나 시뮬레이션이 항상 "올바르게 보이거나" 감독이 원하는 것을 정확하게 제공하지는 않습니다. 예를 들어 Andrea Gail의 활에서 나오는 스프레이의 양은 Petersen이 원하는 만큼 무겁지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 ILM은 시뮬레이터의 수백 가지 매개변수를 조정하여 매우 정확한 순서로 추가 입자를 분사합니다. 또한 방사체 라고 하는 특별한 보이지 않는 물체 는 종종 안개와 안개와 같은 환경 효과를 만드는 데 사용됩니다.

셰이더는 물체 의 빛 , 밀도 및 표면 색상 을 분석하고 그것이 어떻게 나타날지 정확히 결정하는 정교한 도구입니다 . 입자 시스템과 함께 사용된 셰이더는 단순한 흰색 점이 아니라 설득력 있는 반투명 개체인 물방울을 생성했습니다.

각 샷에 추가된 파티클 시스템의 복잡성 수준은 놀랍습니다. 파도가 큰 일부 장면에서는 프레임당 입자 수를 수십억 단위로 측정할 수 있습니다! 이러한 상세한 그래픽을 계산하고 렌더링하려면 엄청난 시간이 걸리고 이미지를 저장하는 데 필요한 디스크 공간이 "스타워즈: 에피소드 I"에서 사용하는 공간을 초과했습니다.

시뮬레이션 및 입자 시스템을 사용하여 기본 사항이 차단되면 모든 세부 사항이 계획됩니다. 이것이 차이를 만드는 것입니다! 이러한 정확한 세부 사항이 모두 없으면 장면이 사실적으로 보이지만 여전히 잘못된 느낌이 들기 때문에 장면이 CG 효과를 사용하고 있다는 것을 직관적으로 깨닫게 됩니다. 다른 영화에서 본 적이 있을 것입니다. 그림자가 정확하지 않거나 CG 부분의 색상이 실제 부분과 정확히 일치하지 않을 수 있습니다.

ILM이 각 장면에 대해 생성한 모든 다른 레이어를 보면 놀랍습니다.

모든 CG 샷에서는 다른 작업이 필요하지 않습니다. 그러나 많은 장면이 CG와 라이브 액션을 결합합니다. 라이브 액션의 대부분은 워너 브라더스 스튜디오(세계에서 가장 큰 실내 수조)의 스테이지 16에서 블루 스크린이 둘러싸고 있는 수조에서 촬영되었습니다. 블루 스크린에는 가상 카메라의 시점을 라이브 카메라와 정렬하는 데 사용되는 대상 이라고 하는 흰색 사각형의 빨간색 점 격자가 있습니다. 대부분의 대상은 프레임별로 수동으로 제거해야 했기 때문에 길고 힘든 과정이 필요했습니다.

CG 요소는 색상이 수정되고 라이브 영상과 혼합됩니다. 일부 장면에서는 원치 않는 라이브 요소를 마스킹하기 위해 약간의 CG 손재주가 필요합니다. CG 파도 또는 팽창을 추가합니다. 추가 미스트 및 폼 패턴이 각 프레임에 합성됩니다. 마지막으로 모든 라이브 및 CG 요소가 함께 합성되어 완전한 샷을 형성합니다.

촬영을 함께 편집하고 영화를 공개합니다. 극장에 가거나 "The Perfect Storm"의 VHS 또는 DVD 릴리스 를 대여하면 지금까지 만들어진 것 중 가장 놀랍고 사실적인 날씨 효과에 충격을 받아 무엇이 실제이고 무엇이 컴퓨터로 생성된 것인지 구분할 수 없습니다. 그리고 이것이 ILM이 요구할 수 있는 가장 큰 칭찬입니다.

ILM, "Perfect Storm", 시각 효과 및 입자 시스템에 대한 자세한 내용은 다음 흥미로운 링크를 확인하십시오.

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