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[신규도입 컨설팅]

공개소프트웨어 기반 CG 저작도구 연구

- 렌더링 소프트웨어 중심

한국소프트웨어진흥원

공개소프트웨어기술지원센터

<Revision 정보>

일자	VERSION	변경내역	작성자
2007.08.21	1.0	초기 작성	이규경

목   차

1. 문서 개요	5

가. 문서의 목적	5

2. 컴퓨터 그래픽스 제작 프로세스	6

가. 모델링	6

나. 애니메이션	6

다. 머티리얼	7

라. 렌더링	7

1) 렌더링의 여러가지 기법	7

2) 렌더링 소프트웨어인 Mental-Ray, Renderman 소개	9

3. 저작도구	14

가. 저작도구의 종류	14

1) 모델링 및 텍스처 맵핑 소프트웨어	14

2) 애니메이팅 및 렌더링 소프트웨어	14

나. 표현방식별 그래픽스 저작도구	16

4. 공개소프트웨어 활용 방안	18

가. 정의	18

나. 시장 현황 및 전망	19

다. 오픈소스 선정시 고려사항	24

1) 조사 방법	24

2) 선정 방법	24

3) 공개소프트웨어기반 렌더링 솔루션 스택	24

라. 공개 소프트웨어 기반 렌더링 소프트웨어	28

1) Blender	28

2) POV-Ray	29

3) Pixie	31

5. 결론	33

6. 참고 문헌	34

<표 차례>

<표 1 표현방식별 주요 그래픽스 저작도구>	16

<그림 차례>

<그림 1 컴퓨터 그래픽스의 개념>	6

<그림 2 기업의 공개소프트웨어 도입분야>	20

<그림 3 향후 2년동안 기업의 리눅스 교체 의향도>	22

<그림 4 optaros_open_source_catalog,2007>	24

<그림 5 렌더팜 구성도>	25

<그림 6 렌더팜 1>	25

<그림 7 렌더팜 2>	25

<그림 8 렌더팜 작동원리>	26

<그림 9 POV-Ray 실행화면>	29

<그림 10 성능테스트 결과>	30

문서 개요

본 문서는 오픈소스(공개 소프트웨어)를 이용한 렌더링 소프트웨어를 중심으로 컴퓨터그래픽스 저작도구에 관한연구를 통해 국내에서 오픈소스(공개 소프트웨어)로 렌더링 소프트웨어 분야에서 적용 가능성을 분석하여 향후 연구과제로 활용하고, 관련 솔루션 업체의 참고자료 활용을 위해 제작되었다.

문서의 목적

다음과 같은 세부적인 목적을 달성하기 위하여 작성되었다.

컴퓨터 그래픽스 분야에 공개 소프트웨어의 국내외 사용현황 조사 및 분석하여 렌더링 프로세스에 오픈소스(공개 소프트웨어) 적용 가능성 및 향후 발전 방향에 대하여 분석한다.

현재 오픈소스(공개 소프트웨어)로 외국에서 적용된 사례를 통해서 국내에서도 오픈소스(공개 소프트웨어)를 통해서 렌더링 소프트웨어를 개발 가능여부를 분석한다.

컴퓨터 그래픽스 제작 프로세스

컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics)란 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어를 이용하여 도형이나 그림, 화상 등을 작성하고 만들어내는 작업 및 일련의 기술을 총칭하는 것으로 시각적인 요소들을 디지털화시키는 것을 말한다. 2D, 3D애니메이션 등의 의미를 모두 포함하고 있다. 좁은 의미로는 문자와 숫자, 이미지, 영상 등으로 표현하여 정보를 전달한다. 넓은 의미로는 컴퓨터를 이용한 설계, 인간과 컴퓨터와의 인터페이스, 컴퓨터 회화까지 포함된다.

<그림 1 컴퓨터 그래픽스의 개념>

모델링

모델링은 결정된 대상의 입체를 X, Y, Z의 삼차원 수치정보(컴퓨터의 기억장치에 보존하기 위한 디지털 코드)로 바꾸어 입력시키는 과정으로 애니메이션의 제작 프로세스 중 가장 많은 시간과 노력이 요구되며 자동화가 어려운 부분이다.

사이버웨어 3차원 스캐너 등 좋은 시스템이 개발되어 있으나 아직 만족할만한 수준은 되지 못한다. 그러나 입력이 끝난 3차원 오브젝트는 상대적으로 쉽게 조정할 수 있고 고칠 수도 있으며 대상을 어떤 위치에서도 볼 수 있다. 그것은 디자이너가 제품을 회전 테이블 위에 얹어놓고 고객과 함께 그것을 어느 관점에서나 쉽고 자유롭게 볼 수 있는 것과 같은 것이다. 현재는 동물이나 인간의 기다란 털까지도 오브젝트로 처리할 수 있는 알고리즘과 메타볼 등 과거에 비해 매우 쉽게 모델링할 수 있는 방법이 상용 소프트웨어에 탑재되어 있다.

애니메이션

질감까지 주어진 오브젝트를 가지고 필요한 동작 및 오브젝트를 촬영하기 위한 카메라의 액션을 만들게 된다. 3D 애니메이션을 만드는 방법들은 필요한 경우에 따라 키 프레임 애니메이션, 다이나믹 애니메이션, 인벌스 키네메틱스 애니메이션, 페이셜 애니메이션 등 다양한 방법론을 도입할 수 있다.

이미지의 연속으로서 애니메이션은 새로운 차원인 시간을 도입한다. 회선(Convolution)은 시간차원에서 샘플링함으로써 일어나는 앨리어싱을 여과시키기 위하여 반드시 3차원에서 즉각 이루어져야 한다. 최근까지 시간적인 안티앨리어싱을 해낸 작업은 거의 없다. 연구자들에 의해 만들어진 전형적인 단순화는 애니메이션의 각 틀이 지속되는 동안 대상의 일정한 속도를 가정한다. 코레인(Korein) 배슬러(Basler) 포스매실(potmesil)과 체크라바티(Chakrvarty) 맥스(Max) 그리고 러너(Lerner)는 간단한 근사치를 도입한 반면 쿡(Cook)은 더욱 정확하나 계산적으로 비용이 많이 드는 방법을 사용하였다.

캐트멀(Catmal)은 대상의 속도를 고려하기 위해 2D 필터를 변형시킴으로써 공간적 차원안에서 시간적 문제를 투영시키려는 단순화를 사용하였다. 그란트(Grant)는 4차원적 다면체(polyhedra)로써 움직이는 입체적 다면체를 모형화한 분석적 방법을 제시하였다. 안타깝게도 이 과정은 비용이 많이 들고 매우 복잡하며 좋은 결과가 나오지 않는다.

머티리얼

모델링된 3차원 오브젝트는 질감처리를 하기 위하여 텍스처 맵핑이나 범프 맵핑, 컬러, 리플렉션, 레이트레이싱 등 여러 종류의 목적이나 재질에 따른 질감처리를 한다. 또한 부분 부분 사실감을 세밀히 표현하기 위하여 3D 페인트 프로그램을 사용하여 3차원 오브젝트에 직접 그려넣는 소스를 사용한다.

초기의 사실적인 표현 연구는 디스플레이 상에 표시된 이미지의 은선을 없애는데 집중되었다. 이 결과 사실적인 이미지로는 신통하지 않았으나, CAD 등의 특정 작업에는 유용했다. 래스터 테크놀러지는 화소의 집합인 스크린에 256단계의 명도와 휘도, 채도 등을 동시에 디스플레이할 수 있으며 총 1,677만가지 이상의 명도, 채도, 휘도 단계를 표시할 수 있는데, 이러한 새로운 기술은 사실적인 이미지의 제시를 가능하게 했다.

렌더링

렌더링이란 “장면을 이미지로 전환하는 과정”이다. 우리가 살고 있는 3차원 공간이 사진기에 의해 사진이라는 2차원 이미지로 바뀌어 기록되는 것처럼 컴퓨터 속의 가상 공간은 렌더링이라는 과정을 통해 2차원 이미지로 바뀌어 우리에게 보여 지는 것이다. 사실 보통 우리가 렌더링이라고 부르는 과정 즉, Render 명령을 내리고 나서부터 결과가 나오기까지는 100% 컴퓨터에 의해서 이루어지기 때문에 이 과정동안 우리는 컴퓨터가 어떤 과정을 통해서 3차원 장면을 2차원 이미지로 바꿔 나가는지 그 구체적인 방법을 잘 이해해야만 한다. 그래야만 쉽고 빠르게 원하는 결과를 얻을 수 있기 때문이다.

렌더링의 여러가지 기법

와이어프레임(Wireframe) 렌더링

가장 간단한 렌더링 방법으로 오브젝트의 모서리(Edge)만을 그려주는 와이어프레임(Wireframe) 렌더링 기법이 있다. 이 방법은 처리 속도가 빠르며 오브젝트의 구조를 쉽게 파악할 수 있기 때문에 작업용 화면 표시 방법으로 적합하긴 하지만 이름 그대로 뼈대만 보여주기 때문에 최종 결과물에는 적합하지 않다. 따라서 우리가 원하는 사실적인 결과를 얻기 위해서는 좀 더 많은 것들을 고려해야 하는데 그 중 가장 대표적인 것이 어떤 면이 보일 것인지를 결정하는 일과 보이는 면이 어떤 색을 갖게 될 것인지를 결정하는 일이다. 즉, 얻고자하는 2차원 이미지의 각 픽셀마다 그 픽셀을 통해 보이는 면이 어떤 것이며 그 면이 어떤 색을 갖는지를 계산하고 그 결과를 종합한다면 원하는 결과를 얻을 수 있다. 후에 은선/면 제거 알고리즘(Z-Buffer Algorithm, Scanline Algorithm 등)이 추가되면서 좀 더 사실감이 추가되었다.

* Z-Buffer Algorithm

Z-Buffer 알고리즘은 이미지 공간 렌더링 기법의 한 예이다. 이 렌더링 방법은 하나의 픽셀을 제거하는 방식으로, 하나의 물체에서 감춰진 면을 제거한다. 만약 물체가 보이면 깊이 정보(카메라로부터의 거리)가 체크되고, 정렬에 의해 그 점이 카메라와 가장 가까운 점인지를 결정한다.

Texture Mapping

다각형 또는 곡면으로 구성된 3차원 물체의 표면에 texture map을 투영시킴으로써 물체의 사실감을 증가시키는 방법으로 축구공의 가죽 질감 같은 미세한 무늬나 재질 표현의 문제점을 해결하기 위해서 발전되어 왔다.

Image based Rendering

여러 시점의 2차원 입력 영상을 이용하여 3차원 공간의 임의의 시점에서 본 영상을 생성하는 기술로서 영상을 입력 자료로 하기 때문에 영상의 복잡도와 무관하고 새로운 시점의 영상을 실시간으로 생성할 수 있다. 그러나 이는 물체 및 배경이 움직이는 동적 환경에서 적용하기 어렵고 물체들 간의 겹침에 의해 발생하는 영상이 외부에 생긴다는 단점이 존재한다.

Ray Tracing

레이 트레이싱은 3차원 장면의 사진과 같은 사실적 이미지를 만들 수 있는 렌더링 기법이다. 컴퓨터가 렌더링의 한 장면에서 각각의 광선들을 카메라에 다다를 때까지 추적하여 모든 빛을 계산해 내기 때문에 가장 발전되고 정확한 방법 중 하나이다. 관찰자의 눈에 들어오는 광선을 찾아 그 광선의 색을 화면에 표시해 주는 방법으로 하나의 광원이 내보내는 빛의 방향을 세분하여 추적하는 Forward Ray Tracing과 관찰자의 눈에서 광원 방향으로 시선을 역추적하는 Backward Ray Tracing 방법이 있다. 레이 트레이싱은 매우 정확한 반사와 굴절에 의해 표면의 질감과 명암은 물론 이미지를 만들어 내는데, 투명 물체와 거울면 반사표현 등은 가능하지만 많은 계산 시간을 필요로 한다.

Radiocity

난반사된 광선이 다른 표면에 영향을 미치는 Diffuse Interreflection 현상을 재현하기 위해 난반사 특성의 계산에 있어 주위의 다른 오브젝트들과의 관계를 포괄적으로 고려하는 방법이 개발되었는데 이것이 바로 Radiocity 기법이다. 즉, 표면간의 산란교차반사를 계산하는 것으로, 조명 엔지니어링 이론의 원리와 에너지 이동의 원리를 기반으로 하므로 공간에 빛이 존재할 때 만약 두 표면이 평행하다면 표면 간에 수많은 반사가 일어나게 된다. 그러나 표면이 수직이라면 더 적은 에너지의 이동이 일어나며, 그들이 떨어져 있으면 에너지의 이동은 일어나지 않는다는 것이다. Radiocity 기법이 중요한 또 하나의 이유는 실제와 같은 조명 설정으로 실제 상황과 거의 근접한 물리학적으로 올바른 결과물을 얻을 수 있다는 점이다. 이런 기능은 렌더링 결과와 실제 상황이 일치해야 하는 제품디자인 분야나 인테리어, 건축 시뮬레이션 분야에 필수적이다.

매우 현실감 있는 영상을 재현할 수 있다는 장점이 있지만 정반사를 표현하기에는 적합하지 않고 계산 시간이 너무 오래 걸린다는 단점이 있다.

NPR

렌더링 기술의 발전은 모두 어떻게 하면 더 사실적인 결과물을 얻을 수 있을까에 초점이 맞춰져 있었다. 이러한 렌더링 기술들은 Photorealism이라는 신조어까지 만들어 내며 그 동안 급속한 발전을 이루어 왔다. 그러나 Ray Tracing과 Radiosity를 비롯한 각종 Global Illumination Model 들이 속속 개발되면서 Photorealistic 렌더링 기법이 거의 완성 단계에 이르게 되자 사람들의 관심을 자연스럽게 새로운 방향으로 돌려지게 되었고 그래서 시작된 것이 바로 NPR(Non Photorealistic Rendering)이다.

NPR은 주로 유화나 수채화, 목탄화 등 전통적인 회화 기법들을 재현해 주는데 특히 최근에 셀(Cell) 애니메이션과 3D 애니메이션의 접목이 시도되면서 더욱 많이 활용되고 있다.

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렌더링 소프트웨어인 Mental-Ray, Renderman 소개

Mental-Ray

멘탈레이는 독일의 멘탈이미지(Mental Image)사에서 개발된 포토 리얼리스틱 레이트레싱 랜더링 소프트웨어로, 세상에 처음 모습을 드러낸 분야는 CAD/CAM 시장으로 세계 굴지의 유명 자동차 회사들이 자신들의 자동차들을 랜더링하는데 사용하기 시작하여면서 부터입니다.

유명한 메르세데스 벤즈(Mercedes Benz AG)와 BMW 등도 오래전부터 신제품을 개발할때, 멘탈레이를 자사 제품의 디자인을 아름다움게 표현하는 최고의 제품으로 인정해 왔다. Mental-Ray NURBs 방식의 모델링에 의한 제품 디자인의 곡선 표면을 수치적으로 정확하게 그리고, 가장 뛰어난 품질로 렌더링 하는 소프트웨어로 CAD/CAM 분야에서는 독보적인 존재입니다.

멘탈레이가 소프트이마지사에 의해 3D CG시장에 처음 모습을 드러낸 것은 1993년 소프트이마지사의 디지털 스튜디오 계획의 일환으로 하이엔드 시장을 겨냥하여 멘탈레이를 소프트이마지 3D에 내장하기로 발표하면서 부터이다. 물론 소프트이마지용으로 고속의 자체 레이트레이서가 있었지만, 멘탈레이는 멘탈이미지사만의 독보적인 기술을 가진 새로운 차원의 랜더러였기 때문입니다.

이제 헐리웃에서도 다른 랜더링 S/W가 지원하지 않는 레이트레이싱에는 멘탈레이를 사용하고 있으며, ILM 과 디지털도메인 등의 작품 등에서도 사용되는 멘탈레이는 가장먼저 소프트이마지 3D에 내장되었습니다.

또한 상업용 독립 랜더러로는 처음으로 차세대 애니메이션 소프트웨어인 SOFTIMAGE|XSI에 단일 랜더러로 완벽하게 통합되어 있으며, 플러그인 방식으로 3D 스튜디오 맥스를 지원하며, 급기야 마야용으로도 개발되어 있습니다.

멘탈이미지사는 유럽연합(EU)의 재정 지원으로 포토리얼리스틱 버추얼 리얼리티라는 가상 현실에 실사와 같은 시각적인 효과를 주기 위한 프로젝트를 선도하고 있는 회사로 기술력에서는 앞서가는 회사이다.

멘탈이미지사가 개발한 멘탈레이는 세계 최초로 프로그래밍이 가능하며, 비주얼 현상(Phenomenon)을 구현하고자 빛의 성질을 물리학적으로 정확하게 시뮬레이션하여 표현할 수 있는 기능인 “Global IIIumination ”, 빛의 산란 반사를 시뮬레이트하는 Caustics와 빠른 시간에 래디오-서티 효과를 내주는 “Final- Gathering”등의 최신의 기술을 탑재하고 있기 때문에 그 필요성이 두각되고 있다.

현재 영화쪽에서는 멘탈레이의 활용도가 점점 증가되고 있는 추세이다.

- 완벽한 멀티 쓰레드

Softimage|XSI의 모델링 작업에서 프리뷰 중에도 동시에 다른 애니메이션 작업도 가능합니다.

- 멀티 CPU 랜더링

Softimage|XSI의 프리뷰나 랜더링 시 여러 개의 CPU의 파워를 가져다 랜더링에 사용 할 수 있습니다.

- 네트워크 랜더링

랜더팜을 구축하여 수십 개, 또는 수백개의 랜더링 노드를 사용하는것이 가능합니다.

- 기하학적 근사치 설정에의 뛰어난 표면 표현

NURBs 표면을 가장 잘 표현하는 방법인 “Geometry Approximation”을 통해 랜더링 직전 분할 방법을 조절 할 수 있습니다.

또한 변위 매핑(Displace mapping)의 뛰어난 품질과 카메라에 대한 거리에 따른 분할 방법을 사용 랜더링 속도를 획기적으로 감소 할 수 있습니다.

- 개방형 구조(Open Achitecture)에 의한 유연성

하이엔드 랜더러가 갖추어야 될 또 다른 요소 하나는 오픈 아키텍처에 의한 프로그래밍이 가능하여야 한다는 것이다. 멘탈레이는 오픈 아키텍쳐에 의한 C나 C++에 의한 쉐이더 제작이나 다이나믹 링크를 지원하고 있습니다.

독립적으로 사용하는 프로그램 외부에서 독립적인 CLI(Command Line Interface)로 랜더링 및 수정이 가능합니다.

- Shader에 의한 표현의 확장성

하이엔드 렌더러의 전문적인 영역인 자기 자신만의 시각적 효과를 추가 할 수 있는 일종의 플러그인 역할을 하는 쉐이더 (Shader)을 선택할 수 있습니다.

Softimage|XSI에서는 이것을 “랜더트리(Render Tree)”라는 쉐이더 편집 생성기를 통해 무한대에 가까운 쉐이더들을 생성 할 수 있는 방법을 제공하고 있으며, 프로그래밍에 의한 쉐이더 제작도 제공되고 있습니다.

- 대형 프로젝트 대응 기능

멘탈레이 랜더러는 레이트레이서이지만 선택적으로 레이트레이싱을 끄고 스캔 라인에 의한 랜더링을 할 수 있습니다.

또한 특정한 기능이 레이트레이싱이나 스캔라인을 요구 할 경우 자동으로 선택이 바뀌거나 경고 메시지로 알려줍니다.

멘탈레이가 랜더 팜 구축과 영화 제작에 적합한 이유는 랜더링시 메모리를 적게 사용한다는 점입니다.

복잡한 씬의 경우 맵핑 소스만 GB가 넘는 경우가 있고 효율적인 랜더링이 관건이므로 대규모 작업을 하는 경우 효율적인 작업을 할 수 있습니다.

- 하이 엔드 기능

영화에 필수적인 64bit 랜더링(R, G, B 각 채널 당 8비트인 24 비트 랜더링과는 달리 각 채널 당 16비트의 정보를 가질수 있음)과 벡터 계산에 의한 3차원 모션 블러를 지원하며, 이는 몰핑에 의한 형상 변화와 그림자, 텍스처, 그리고 반사, 굴절, 카메라 축에 직선 축으로 움직이는 동작 등에 대한 정확하고 선택적인 블러가 가능합니다. 다른 소프트웨어들이 영화에 적용되지 못하고 멘탈레이와 비교 되어 질 수 없는 이유중 하나 입니다.

- 부가적인 기능

멘탈레이는 하이엔드 랜더러로써 갖추어야 할 모든 요소를 갖추고 있습니다.

RenderMan

현재 샌프란시스코와 실리콘밸리 근처의 에머리빌에 자리잡고 있는 픽사는 1983년, 디즈니의 애니메이터였던 존 래스터가 루카스 필름의 컴퓨터그래픽 부서에 합류하면서 그 역사가 시작됐다. 그리고 1986년, 애플 사의 창립자였지만 대주주들에게 밀려나서 방황하던 스티브 잡스가 1천만 달러에 이 부서를 사들여서 독립된 회사로 만들면서 픽사라는 이름을 갖게 되었다. 그 당시 너무나 고가의 장비들이 필요하고, 작업시간도 오래 걸리고, 결과물도 딱딱한 도형들이 어색하게 움직이는 수준에 불과했던 컴퓨터그래픽으로 극장용 애니메이션을 만들겠다는 전대미문의 시도를 많은 사람들이 회의적으로 생각했지만, 픽사는 단편 애니메이션들을 하나씩 만들면서 차근차근 힘을 키워갔다. 최초의 작품인 <룩소 주니어>(1986), <레드의 꿈>(1987), <틴 토이>(1988. 아카데미 단편애니메이션상 수상), <장식품>(1989), 다수의 CF 등이 바로 이 시절의 작품이다. 그리고, 1995년 개봉된 역사상 최초의 Full 3D 컴퓨터그래픽 극장용 장편 애니메이션 <토이 스토리>가 전 세계적으로 엄청난 흥행을 기록하면서 픽사의 이름을 만천하에 떨치게 된다.

픽사에 대해 얘기하려면 반드시 스티브 잡스와 존 래스터라는 두 인물에 대해서 짚고 넘어가야 한다. 태어나자마자 부모에게 버림받고 입양아로 성장한 스티브 잡스는 1976년 스티브 워즈니악과 함께 최초의 퍼스널 컴퓨터인 애플을 만들었다. 그 후, 파워 게임에서 밀려서 자신이 세운 애플 사로부터 쫓겨나지만, 픽사를 설립해서 컴퓨터 애니메이션의 시대를 열고 화려하게 부활한다. 1997년, 경영악화로 위기에 처한 애플의 CEO로 복귀한 잡스는 최고의 히트 상품인 아이맥을 발표해서 엄청난 수익을 올림으로써 애플 사를 완전히 회복시킨다. 한마디로, 언제나 새로운 흐름을 창조하고 미래의 기술을 세상에 소개하는 IT계의 슈퍼 히어로인 것이다.

한편, <토이 스토리> 1, 2편과 <벅스 라이프>를 감독하고 <몬스터 주식회사>를 제작총지휘 했으며, 현재 픽사의 부사장으로 있는 존 래스터는 픽사를 실질적으로 이끌면서 크리에이티브를 총괄하고 있는 인물이다. 최첨단의 디지털 테크놀로지를 사용하면서도 지극히 인간적이고 따스하고 정감어린 감동을 주는 픽사의 애니메이션은 바로 이 사람의 능력과 카리스마에 힘입은 바 크다. 존 래스터는 디즈니의 전성기 시절 <아기사슴 밤비>를 감독하면서 가슴 훈훈한 연출로 호평 받았던 데이비드 핸드에게서 애니메이션을 배웠다. 히피 같은 공동체적 분위기를 가진 픽사에서 존 래스터의 존재는 정신적인 지주와도 같다고 한다.

픽사는 모델링, 애니메이션, 셰이딩, 라이팅, 렌더링, 컴포지팅에 이르는 전체 제작단계에서 Maya, Shake, After Effects, Amazon Paint, Photoshop 등 일반적인 상용소프트웨어를 활용하지만, 특정한 예술적 표현과 기술적인 난제를 해결하기 위해 다양한 인하우스 프로그램을 자체적으로 개발해서 사용한다. 가장 대표적인 것이 바로 렌더맨(RenderMan)이다. 렌더링 전용 프로그램인 렌더맨은 빠른 처리속도와 안정성, 영화 사이즈의 큰 데이터를 처리할 수 있는 강력한 성능 덕분에 전 세계의 3D 애니메이션 회사와 비주얼 에펙츠 회사에서 거의 필수품으로 사용되고 있다. 뿐만 아니라, 캐릭터의 유연한 움직임을 위한 마리오넷 시스템, 제작관리를 위한 링마스터 시스템, <몬스터 주식회사>를 통해 개발된 털과 옷감의 움직임을 자연스럽고 사실적으로 표현해주는 Fizt 프로그램(Fur, Cloth 시뮬레이터), 각각의 털을 개별적으로 처리해서 한올 한올에 그림자를 만들어주는 Deep Shadowing 프로그램, <니모를 찾아서>를 위해 개발된 캐릭터의 얼굴표정 제어를 위한 Geppetto 아티큘레이션 프로그램, 물고기들이 움직이는 경로를 3차원적으로 제어하는 Patht 프로그램, 물의 상호작용과 점성을 표현하는 3D 워터 시뮬레이터, 파도와 물결에 따라 물고기를 움직이는 Snst 프로그램, 물고기가 움직이고 방향을 바꾸는 방식을 분석하는 Wigglet 프로그램 등이 있다.

물론, 픽사가 극장용 3D 애니메이션을 만들 수 있는 유일한 회사는 아니다. 후발 주자인 PDI/드림웍스가 <슈렉>을 만들고, 블루스카이가 <아이스 에이지>를 만들면서 픽사의 뒤를 바짝 추적해오고 있다. 아직까지는 이들 회사의 기술력이 픽사를 따라잡지 못하고 있고, 특히 6년씩 공을 들이는 픽사 시나리오의 우수성은 거의 절대 불가침이다. 기술력의 경우, 픽사는 하나의 씬 전체를 완전한 3D로 작업해서 풍성한 비주얼을 만들어내는 데 비해(업계 표현을 빌리자면 ‘한방에 렌더링한다’고 한다), 다른 회사들은 하나의 씬을 여러 개의 레이어로 나눠서 각각 렌더링한 후 나중에 하나로 합성하거나 2D로 슬쩍 눈속임을 하는 경우가 많다. 하지만, 픽사가 이들로부터 많은 영향과 자극을 받을 것은 당연하다.

픽사의 제작시스템에도 변화가 일어나고 있는데, 그 동안 사용해왔던 썬마이크로시스템즈의 서버를 처분하면서 1024개의 2.8GHz 제온 프로세서를 탑재하고 리눅스 운영체제로 구동되는 렌더 팜(Render Farm : 렌더링 전용 시스템)을 설치했다. 렌더맨 프로그램 역시 여기에 맞춰서 리눅스용으로 포팅했다. 이 시스템은 2004년 개봉 예정인 <인크레더블 The Incredibles>를 제작하는 데 사용 중이라고 한다. 디지털 애니메이션 회사와 비주얼 에펙츠 회사에서는 지금까지 거의 대부분이 SGI나 썬마이크로시스템즈의 워크스테이션을 플랫폼으로 사용해왔는데, 너무 고가이고 다루기가 까다롭다. 그러던 차에 일반 PC의 성능이 나날이 좋아지고 있기 때문에 이젠 일반 PC와 리눅스를 기반으로 한 플랫폼으로 전환하려는 것이다. 이 경우 구입비용이 상대적으로 저렴하고, 유지보수 비용도 적게 들고, 범용성이 뛰어나다. 이미 <슈렉>을 제작할 때 리눅스 시스템을 갖춘 인텔 PC 1000대를 연결해서 만들어진 렌더 팜으로 성공리에 작업을 마치면서 그 유효성이 입증됐다.

한편, 또 하나의 강력한 적수가 픽사 앞에 나타났으니, 바로 조지 루카스다. 17년 전 ‘단돈’ 1천만 달러에 픽사를 스티브 잡스에게 팔아버린 것에 대해서 땅을 치고 후회했다는 조지 루카스가 Lucasfilm Animation이라는 애니메이션 회사를 차린 것이다. 한마디로, 조지 루카스 제국의 역습이다. 아직 가시적인 움직임은 없지만, ILM의 막강한 기술력을 등에 업은 루카스필름 애니메이션은 픽사에게 있어서 그야말로 보이지 않는 위협이다.

픽사는 앞으로 슈퍼 히어로 패밀리의 무용담을 그린 <인크레더블>를 2004년에 개봉하고, 자동차들의 고속질주 액션 코미디를 그릴 <카즈 CARS>를 2005년에 개봉할 예정이다. 애니메이션에 무관심한 한국의 영화팬들에게 있어서도 픽사라는 브랜드는 매우 각별한 의미를 갖는다. 그것은 그 동안의 국내 흥행기록만 봐도 알 수 있다. 첨단 디지털 기술을 사용하면서도 아날로그적인 정서를 지향하는, 그리고 무엇보다도 스토리와 캐릭터가 가장 중요하다는 픽사의 철학이 변치 않는 한, 전 세계 팬들의 픽사에 대한 사랑 역시 변치 않을 것이다.

저작도구

저작도구의 종류

모델링 및 텍스처 맵핑 소프트웨어

Photoshop

포토샵은 미국 어도비 시스템스 社에서 개발한 픽셀 방식의 2차원 컴퓨터 그래픽 프로그램으로서, 원래 매킨토시 컴퓨터에서 영상 합성, 색상 분해, 컬러 그림 그리기 등에 사용하던 전문가용 소프트웨어였으나 이후 IBM PC를 위한 윈도우 시스템용이 개발되었다. 컴퓨터 그래픽 작업에 가장 기본이 되는 프로그램으로 널리 쓰이고 있다.

Illustrator

일러스트레이터는 미국 어도비 시스템스 社가 개발한 포스트스크립트계의 그래픽 소프트웨어로, 드로잉 방식의 벡터 그래픽의 대표적인 프로그램이다. 일반적인 디자인 작업에 가장 널리 사용되는 프로그램으로 인쇄물을 위한 일러스트레이션, 심벌 디자인 및 동적 매체 프로젝트에 사용하기 쉬운 드로잉 툴과 텍스트 툴을 제공한다. 베지에 곡선(Bezier curve)에 의한 묘화(drawing)가 그 특징이다. 페인트계의 그래픽 소프트웨어와 같이 붓이나 연필로 묘화하는 것 같은 친밀감은 없으나, 조작에 익숙해지면 상당히 복잡한 도형도 처리할 수 있다. 일러스트레이터로 만들어진 화상은 출력기 측의 해상도에 의존하기 때문에, 이미지세터 등 고해상도의 출력 장치로 출력하면 아주 정밀한 화상을 얻을 수 있다.

Painter

페인터는 강력한 픽셀 방식의 페인팅 프로그램이다. 실제 페인팅 작업과 유사한 미디어 기능으로 예술가의 전통적인 재료들과 텍스처를 사용한다.

크레용, 에어브러시, 연필, 수채화물감, 유화물감, 먹 등 다양한 페인팅 매체를 이용하여 이미지를 그릴 수 있으며, 스캔된 이미지에 여러 가지 매체의 효과를 줄 수도 있다.

Inkscape

Inkscape는 W3C의 표준인 SVG(Scalable Vector Graphics) 파일 포맷을 따르는 오픈소스 기반의 벡터 그래픽 에디터로, 일러스트레이터, Freehand, CorelDraw 등과 유사하다.

SVG 파일 포맷의 특징은 shapes, paths, text, markers, clones, alpha blending, transforms, gradients, patterns, and grouping등의 기능을 포함한다는 점이다.

애니메이팅 및 렌더링 소프트웨어

MAYA

캐나다 토론토에 본사를 두고 있는 Alias/Wavefront 社의 제품군으로, 1998년에 발표되었으며 기존 앨리어스 파워애니메이션(Alias Power Animation)과 Explorer, Wavefront의 제품군을 통합하여 차세대 3D 그래픽 소프트웨어를 표방하여 탄생한 제품이다.

탁월한 모델링 환경과 쉽고 빠른 캐릭터 애니메이션 환경, 스크립트(Script)를 기반으로 무한한 표현의 가능성과 사용자 편의 위주의 인터페이스가 특징이다.

현재 외국 유수의 프로덕션과 애니메이션 스튜디오에서 사용하고 있으며, 국내에서도 가장 빠른 속도로 유저를 확보한 툴이다.

MAYA는 전통적으로 사용되어 오던 예술가의 붓과 조각 기술을 창조적으로 제어하고 직관할 수 있게 하는 혁신적인 인터페이스를 가지고 있다.

Softimage(XSI)

2000년 코드네임 슈마트라로 발표된 Softimage(XSI)는 Soft image의 업그레이드 버전으로 뛰어난 조작성과 풍부한 애니메이션 기능을 가진 3D 컴퓨터 애니메이션 소프트웨어이다. 강력한 애니메이션 기능으로 영호나 애니메이션에 있어서 많은 사용자를 확보하고 있는 툴이다.

MAYA가 발표되기 전, 애니메이션 하면 Softimage를 연상할 만큼 뛰어난 애니메이션 기능을 가지고 있으며, 특히 업그레이드된 XSI는 3D 애니메이션에 편집 기능을 추가하여, 애니메이션을 마치 영상을 편집하듯 자유자재로 붙이고 자르는 등의 편집 작업을 수행할 수 있는 것이 특징이다.

빠른 속도의 렌더링, 그리고 직관적인 인터페이스, 인터넷을 통해 데이터를 공유하는 넷 뷰(Net View)등 차세대 애니메이션 툴로 손색이 없다.

3D Studio MAX

과거 PC환경에서 3D Studio 라는 이름으로 거의 독보적인 소프트웨어로 자리잡았던 툴이다. 하드웨어의 발전에 따라 강력한 캐릭터 애니메이션 기능과, Open GL의 지원으로 향상된 그래픽 환경을 지원하고 있으며 캐릭터 스튜디오라는 애니메이션 전용 툴을 내장하고 있어 매우 쉽고 빠르게 사람과 같이 두발 달린 생명체나 네발 달린 생명체를 애니메이션할 수 있다.

3D Studio MAX는 가장 대중적인 인기를 얻고 있는 3D 프로그램이다. 이유는 저렴한 가격과 빠른 속도, 그리고 MAYA나 Softimage와 같은 하이엔드급 툴에 뒤지지 않는 기능을 가지고 있기 때문이다.

모든 뷰포트가 동시에 갱신되고 모든 뷰에서 작성, 편집 및 애니메이션이 가능하다.

렌더링 도구와 애니메이션 도구들이 통일된 사용자 환경에서 지원되고 동적 패닝, 아크볼 회전, 줌 기능 등을 가지고 있는 다양한 뷰를 제공한다.

LightWave 3D

LightWave 3D는 드라마틱한 라이팅 효과, 오브젝트의 사실적인 표현 질감과 카메라의 움직임을 만들 수 있는 애니메이션 프로그램이다. 이 프로그램은 현실과 사진의 통합 애니메이션 시스템으로 전세계 전문 그래픽애니메이터들에게 인정받고 있다.

NewTech 社의 제품군으로 과거 아미가 라는 컴퓨터 환경에서 구동되었던 툴이다. 현재 윈도우 NT와 Mac 환경에서 사용할 수 있으며, 탁월한 렌더링 질감으로 인해 국내에도 많은 유저를 확보하고 있는 툴이다.

툴의 이름에서도 알 수 있듯이 Lighting 환경이 다른 소프트웨어에 비해 탁월하다. 사실적인 렌즈 플레이어와 글로벌 일루미네이션(Global Illumination) 기능으로 실사와 같은 빛을 계산함으로서 매우 사실적인 이미지를 얻을 수 있다.

이외 기타 여러 가지 툴이 있으나 현재로서는 위에 열거한 툴들이 3D 애니메이션에서 가장 많은 유저를 확보하고 있는 툴이다.

Blender

Blender는 작은 용량으로 상용프로그램에 못지 않은 성능과 기능을 보여주는 오픈소스 기반의 3D 애니매이션 툴로, 대부분의 3D 프로그램이 상당한 고사양의 PC에서 사용이 가능하고 용량도 큰 반면에 블렌더는 저사양 PC에서도 충분히 사용할 수 있는 3D 프로그램으로 용량도 10메가 내외로 부담이 없다. 또한, 기능면에서는 일반 상용 프로그램에 비해 크게 뒤지지 않으며 다양한 운영체제를 지원한다.

Blender가 지원하는 포맷은 Targa, JPEG, Iris, SGI movie, Amiga IFF formats 이며, C-Key을 채택하여 texture plugins, postproduction plugins, motion blur 등을 추가로 지원한다.

표현방식별 그래픽스 저작도구

<표 1 표현방식별 주요 그래픽스 저작도구>

분류	표현방식		상용	공개
평면디자인(2D)	벡터이미지		일러스트,코렐드로,플래쉬	Inkscape,SodiPodi,Xara Xtreme
	래스터이미지		포토샵,페인트샵 프로,코렐드로,페인터	Gimp,Tux paint
3차원 형상 모델링	와이어 프레임 모델		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	서피시 모델(표면 모델)		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	솔리드 모델(고형 모델)		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	파라메트릭 모델(곡면 모델)		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	프랙탈 모델(fractal)		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
렌더링	매핑	텍스처매핑(Texture)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
		범프매핑(Bump)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
		반사매핑	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	음영	플랫쉐이딩(Flat Shading)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
		그라운드쉐이딩(Ground Shading)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
		퐁쉐이딩(phong Shading)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
		메탈 쉐이딩(Metal Shading)	라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	광선추적방식		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
애니메이션	셀(Cell)애니메이션		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	투광		라이노(Rhino),마야, 3DMax	blender, OGRE, POVray, K3D
	인형		라이노(Rhino),마야	blender, OGRE, POVray, K3D
	DVE(Digital Video Effect)		라이노(Rhino),마야	blender, OGRE, POVray, K3D
	컴퓨터 애니메이션		라이노(Rhino),마야	blender, OGRE, POVray, K3D

다음은 공개소프트웨어 기반의 렌더링에 대해서 중점적으로 설명을 하겠다.

공개소프트웨어 활용 방안

정의

- 현재 소프트웨어의 저작권은 저작자의 소유물이 되며, 사용자는 다만 이를 이용할 수 있 는 권리(Licence)만을 획득

- AT3,7 연구소가 개발한 Unix를 타 연구기관에 무료로 소스코드를 배포함으로써 Free 소프트웨어의 발전가능성 경험

- 1985년 리차드 스톨만의 주도하에 FSF(free Software Foundation)설립,사적 독립 소프트웨어를 극복하고자 하는 운동이 확산 : 대표적으로 리눅스 토발즈가 리눅스를 개발하여 FSF에 동참

- Open Source Software 개발 참여의 자유성과 대가 보장 등을 추구하여 촉진하려는 OSI(Open Source Initiative)가 에릭 레이먼에 의해 결성 : Netscape Communication이 대표적인 예

- 대표적인 Open Source Software인 GNU/Linur, Web Server 인 Apache등이 있으며 독일, 프랑스 등 유럽국가들과 중국, 미국, 남미 등 친 외 각국에서는 특히 공공 정보화 부문에서 OpeH SOUFCe 소프트웨어를 상당부분 활용

시장 현황 및 전망

현재 공개소프트웨어에 있어 국제적인 환경 조성이 어느 정도 되어 있다고 볼 수 있고 또한 공개소프트웨어에 대한 제품의 안정성과 시장의 유통 구조가 정착되어 왔다. 이러한 부분에 있어 국내의 침체된 시장과 맞물려 국내의 공개소프트웨어의 향후 전망은 타부분에 비하여 급격한 시장의 성장을 기 대 할 수 있을 것으로 예측된다.

공개소프트웨어가 국내에 소개되고 활용된 지는 꽤 오래전이라 할 수 있다. 하지만 공개소프트웨어는 최근에 공공기관을 중심으로 활성화 정책 및 세계 각 국의 정부가 자국에 맞는 도입 정책을 마련하고 다양한 정책을 기반으로 공공기관에 공개소프트웨어를 도입하고 있다.

여기서 공개소프트웨어는 소스코드가 모든 사용자에게 공개되는 소프트웨어로서 리눅스가 대표적인 제품이라 볼 수 있다. 이러한 공개소프트웨어는 사용과 개작이 가능하며 코드 수정에 따른 2차적 저작물에 따라 판매의 권한이 주어지는 경우도 있다.

이러한 여러 가지 공개소프트웨어의 적용방식에 따라 데스크탑 또는 서버, 임베디드, PDA, 모바일 등 다양하게 적용되고 있다.

또한 오픈소스의 대표적이라 할 수 있는 리눅스가 전반적으로 기업 시장에 자리잡기 위해서는 리눅스에서 작동하는 공개소프트웨어가 기술선도 업체들을 비롯한 주류 업체에서 성공을 하였다. 특히 Apache Web Server와 Tomcat Servlet Engine은 독자적인 소프트웨어 업체나 많은 기업의 IT 부서에서 활용하고 있다.

기업측면에서는 단순하게 운영체제만을 바꾼다고 해서 기업이 기대하는 제반비용의 효과가 가시적으로 나타나지는 않을 것이다. 그러나 데스크탑용 리눅스를 현실적으로 볼 필요가 있다.

데스크탑 분야에 있어 시장의 지배구조는 2002년 7월 Bear Stearns & Co. 보고에 따르면 MS사가 데스크탑 업계의 영업수익 중 80%를 차지하는 것으로 나타나 있다. 즉 이와 관련 데스크탑 연구개발비는 하드웨어업체들이 대부분 부담하고 있지만 MS는 OS라이선스를 통한 수익을 거둬들이고 있으며 이에 따른 수익의 불균형 현상이 일어나고 있다.

따라서 점차 데스크탑 제조사들은 OS에 대한 라이센싱 문제를 피하거나 데스크탑에 리눅스 OS의 탑재를 고려하고 있다. 그러나 라이센싱 문제뿐만 아니라 점차 사용자의 요구에 맞는 GUI 기반의 소프트웨어로 변화하면서 윈도우 관리자 기능 및 사용자 환경에서 저장 및 복구, 섹션관리, 메시지지원 기능, 계산기등의 일반적으로 필요로 하는 애플리케이션도 일반 데스크탑 환경을 이루어가고 있다.

또한 사용자 즉, 기업적인 측면에서의 데스크탑에 리눅스의 도입을 현실적으로 볼 수 있으며 리눅스가 윈도우 운영체제보다 저렴한 까닭은 MS오피스 대신에 StartOffice/OpenOffice를 사용할 경우 비용을 크게 절약할 수 있기 때문이다.

즉 기업에 있어 리눅스를 데스크탑 운영 체제로 채택하는 과정에서 기술적, 정치적, 문화적인 이슈도 고려사항이 될 수 있으며 효과적인 비용절감의 방법을 도출하기 위하여 정보에 입각한 합리적인 결정을 내릴 수 있는 단계에 와 있다고 볼 수 있다.

향후 데스크탑이 시장에 미치는 영향으로는 저렴한 비용의 대안을 찾는 소비자들의 관심을 끌 수 있으며 다양한 활용 프로그램의 출연에 따를 활용도의 증가가 빠른 성숙을 유도할 것이다. 공개소프트웨어 분야에서 가장 활성화되어 있고 적극적으로 도입되고 있는 시장 환경은 서버 분야라 할 수 있다.

서버에 있어 하드웨어 시장의 변화는 다양한 부품과 기술이 개발되어 적용하는 과정에서 신기술이 기존의 마이크로소프트 OS의 라이센싱 계약 때문에 바로 활용하지 못하고 썩히는 경우가 발생한다. 따라서 신기술이 OS에 의하여 몇 년 후에 시장에 출시되는 경우도 있다. OS관련 이런 부분에 있어 문제점을 해결하는 방안과 대안으로 공개소프트웨어의 시장이 확대되어 가고 있다고 볼 수 있다.

<그림 2 기업의 공개소프트웨어 도입분야>

초기 공개 소프트웨어인 리눅스는 컴퓨터 애호가들이나 중소 규모의 연구소나 학교를 중심으로 필요로 하는 소프트웨어들이 다양하게 개발되어 왔다. 그러나 점차 중/소, 대기업 공공기관 및 인터넷서비스제공자(ISP) 등 거의 전 부문을 망라하여 사용되고 있으며 최근 리눅스가 시장의 주류 세력으로 입지를 구축할 수 있었던 것은 하드웨어 글로벌 벤더(HP, IBM, DELL) 등과 솔루션 공급사(ORACLE, SAP BEA..) 등의 업체들이 전격적인 지원을 추진함으로써 기업환경에 적합한 다양한 제품들이 출시되고 있다.

리눅스는 애플리케이션 개발, 애플리케이션 서비스, 데이터베이스 서비스, 네트워킹 등 다양한 분야에 업무용으로 사용되고 있다. 특히 인터넷에서는 웹 서비스, 방화벽, 인트라넷 및 인터넷 케싱 업무에 효과적임이 입증되었다. 이렇게 점차 사용자 층이 증가하는 또 하나의 이유는 저렴한 가격과 프로그램의 맞춤형이라 할 수 있다. 사용자의 요구사항에 다양한 기능을 공개된 소스를 활용하여 맞출 수 있다는 것이다.

이러한 요구와 환경에 맞게 새롭게 부상하는 다양한 제품군이 점차 확대, 보급될 것으로 기대된다. 최근 새로운 기술제품군으로 적용되는 분야는 공공기관에서 산업의 특성을 살린 오픈 소스 애플리케이션(자동차 등록, 온라인 세금징수, 지역정보시스템 등)인 공공기관과 SI업체의 제안 등에 따른 비용과 유지보수의 효율적인 측면을 고려한 도입이 증대될 것이다.

또한 비즈니스 애플리케이션의 분야에도 점차 확대되어 가고 있으며 CRM, ERP, HR, EIS 등 소프트웨어의 안정적인 궤도에 오르는데 5~10년이 걸리는 애플리케이션에도 점차 확대되어감을 알 수 있다.

이렇듯 2006년경에는 리눅스도입에 있어 성능문제가 더 이상의 장벽이 될 수 없으며 주요 플랫폼 벤더를 비롯한 데이터베이스와 미들웨어 업체들이 유닉스에서 리눅스로 전문성을 옮기려는 협력을 지속함으로써 리눅스의 성장은 가속화될 것으로 예상할 수 있다.

2004년과 2005년에 걸쳐 기술적인 성능향상은 많은 부분이 커널의 스케쥴러, 메모리 관리, 입∙출력의 향상에 따른 수직적으로 확장 가능한 애플리케이션의 형태로 이루어질 것이다. 16way(2004~2005)의 대칭적 멀티프로세싱 시스템 (SMP: Symmetryc Multiprocessing)의 성능 향상은 리눅스의 수직적 성격의 애플리케이션을 개선하는데 도움이 될 것이다.

따라서 2006년까지는 리눅스가 유닉스에서 가능한 성능과 기능성의 70% 정도를 확보할 수 있을 것으로 보고 있다. 가트너 자료에 의하면 2008년까지는 대기업의 80%정도가 유닉스에서 리눅스 기반으로 애플리케이션의 80%정도를 리눅스로 이전할 것으로 예상하고 있다.

그 외 공개소프트웨어를 활용한 다양한 기술개발에 있어 최고점에 이른 다양한 기술을 분류할 수 있다. 먼저 멀티미디어 스트리밍 응용 소프트웨어 분야로 리눅스 서버를 활용한 오디오/비디오 스트리밍 기술이 급속하게 발전되어 오고 있으며 이러한 소프트웨어는 미디어 업체들의 비용절감의 기회를 제공할 수 있게 되었다. 대표적인 근거로는 ealNetwork가 지원하는 Helix Community의 상용기술로 전환하는 사례로 볼 수 있었다.

또한 운영체제와 DBMS, 통신, 인터넷 서비스 같은 환경을 활용하는데 있어 공개소프트웨어 플랫폼의 미들웨어가 보안, 상태관리, 데이터 접근성 등의 미들웨어 서비스를 제공한다. 이러한 미들웨어 서비스는 J2EE(Java Enterprise Edition, Version 2) 애플리케이션 서버의 대안으로 떠오르고 있다.

앞서 서버와 데스크탑의 기준에서 기술의 변화를 바라볼 수 있겠지만 또 하나의 관점은 주요 사용자의 관점에서 점차 관심을 가지고 있는 수요층인 각국의 공공기관으로 볼 때, 최근 세계 각국 정부가 공개소프트웨어 지원정책을 추구하는 과정에서 각국의 정부기관으로 하여금 공개소프트웨어 제품의 구매를 의무화 하거나 또는 공개소프트웨어에 우선권을 주는 방안으로 정부 자체가 오픈소스 수요자로서 소프트웨어산업의 직접적인 참여를 하고 있다.

이러한 참여는 기존의 상용 소프트웨어 유통구조는 사용자보다는 공급자 중심의 환경을 수용하여야 했고 적절한 비용 또한 사용소프트웨어의 사용자에게 종속되어 사용자의 요구나 환경에 맞출 수 없는 어려움이 있었다. 또한 상용 소프트웨어가 소프트웨어의 소유권은 제조사가 보유하고 소프트웨어의 사용권한만 주어지는 소프트웨어의 유통구조에 대한 기반변화라 볼 수 있다.

<그림 3 향후 2년동안 기업의 리눅스 교체 의향도>

공개소프트웨어 지원정책은 소프트웨어산업에 있어 산업발전과 경쟁의 공정성을 확보하기 위해 지원이 필요하다는 인식이다. 소프트웨어산업의 중요성이 증대해 가는 과정에서 특정 벤더의 종속이나 특정 대기업 중심의 종속에서 탈피하고 주요 정보시스템의 탈 벤더 및 독자적인 보안정책이 가능하다는 인식이다.

이러한 다각적인 인식에 의하여 오픈 소프트웨어의 활성화 정책이 필요성과 타당성을 확보하였고 이에 따른 정부의 정책이 오픈소스 활성화 정책으로 추진될 것으로 본다.

따라서 정부의 공개소프트웨어의 활성화 정책은 2004년도를 시작으로 점차 확대되어 갈 것으로 기대된다. 세계 각국의 각 나라별 실정에 맞추어 공개소프트웨어의 정책을 추진하고 있으며 국내에도 국내 환경에 맞는 정책이 점차 확대될 것으로 기대된다.

정부의 정책은 공공기관을 중심으로 공개소프트웨어의 적극적인 도입정책과 공개소프트웨어를 도입에 따른 여러 문제점을 해결할 수 있는 정책연구와 같이 진행하고 있으며 이러한 정책이 향후 시장에서의 경쟁력을 확보할 때까지 단기간 진행될 것으로 생각된다.

이러한 정부의 수요정책은 정부가 사용자의 역할 부분에서 뿐만 아니라 소프트웨어 시장의 장기적인 정책을 수반하는 점에서 시사점이 크다. 과거 특정 소프트웨어 또는 특정 분야의 국익을 위하여 부분적으로 시장에 참여하여 조정하는 역할을 하였으나 최근 공개소프트웨어의 도입과 정책에는 정부가 선택할 수 있는 사용자로서의 정책과 향후 편중될 수 있는 산업의 기반을 조정한다는 데에 있어 크게 두 가지 목적을 충족할 수 있는 기회라 본다.

그 외 최근 IT 경기의 침체와 지식산업에 고급인력의 활용방안도 연계할 수 있는 절호의 기회로 볼 수 있다.

이러한 정책과 현실적인 시장의 흐름으로 볼 때에 정부는 더욱더 강력한 소프트웨어정책이 필요하고 이러한 부분에 있어 시장의 활성화는 향후 한국의 소프트웨어 미래산업의 중추가 될 수 있다.

결론적으로 향후 공개소프트웨어에 있어 국제적인 환경 조성이 어느 정도 되어 있다고 볼 수 있고 또한 공개소프트웨어에 대한 제품의 안정성과 시장의 유통 구조가 정착되어 왔다. 이러한 부분에 있어 국내의 침체된 시장과 맞물려 국내의 공개소프트웨어의 향후 전망은 타부분에 비하여 급격한 시장의 성장을 기대할 수 있을 것으로 예측된다. 국내의 공공기관을 중심으로 구성되는 공개소프트웨어에 대한 성장은 공공 기관의 신규 수요와 기존의 운용 시스템의 마이그레이션 등에서 공개소프트웨어의 수요가 증가할 것으로 기대되며 이러한 기대는 민간시장의 활성화에 영향을 줄 것으로 기대된다.

오픈소스 선정시 고려사항

조사 방법

국내/외 인터넷, 국회 전자도서관, 인터뷰, 컴퓨터 그래픽스 관련 문서들

선정 방법

사용처, 활용도, 규모에 대해 아래의 프로세스를 기초로 하여 선정한다.

공개소프트웨어 3D 그래픽	주요특징	비고
Blender	모델링, 렌더링, 애니저작
Maya	모델링, 렌더링, 애니저작	공개, 상용버전
Pixie	모델링, 렌더링, 애니저작	공개
KPovModeler	모델링, 렌더링, 애니저작
K3Studio	모델링, 렌더링, 애니저작
Moonlight	모델링, 렌더링, 애니저작
GIG 3D GO	모델링, 렌더링, 애니저작
Povray	모델링, 렌더링, 애니저작	공개, 상용버전
Megapov	모델링, 렌더링, 애니저작
K3D	모델링, 렌더링, 애니저작
Wings 3D	모델링, 렌더링, 애니저작
Softimage XSI	모델링, 렌더링, 애니저작
Kludge3d	모델링, 렌더링, 애니저작

<표 2 공개소프트웨어기반 3D 그래픽 솔루션>

<그림 4 optaros_open_source_catalog,2007>

공개소프트웨어기반 렌더링 솔루션 스택

렌더팜(RenderFarm) 정의

렌더팜은 모듈화된 파이프라인별 제작시스템을 병렬적으로 배치하는 시스템을 가리킨다.

즉, 컴퓨터를 이용하여 애니메이션이나 3차원 그래픽에 평면상의 캐릭터를 연속적인 이미지(영상)로 만들고, 이러한 이미지를 좀 더 빠르게 생성하기 위해 여러대의 컴퓨터를 연결하여 컴퓨터의 수량만큼의 효율을 높일 수 있는 시스템의 집합체라고 할 수 있다. 또한 전체 제작 파이프 라인을 중요한 분야별로 모듈화시키고, 이러한 각각의 제작모듈들은 팀으로서 상호독립적인 제작시스템을 구축한것이다.

렌더팜 구성도

<그림 5 렌더팜 구성도>

<그림 6 렌더팜 1>

<그림 7 렌더팜 2>

렌더팜 작동 원리

<그림 8 렌더팜 작동원리>

렌더팜 이용 제작 사례

국내 사례

DDS : 런딤(TV시리즈 애니메이션) → 자체 구축 렌더팜 사용

인디펜던스 : 원더풀데이즈(극장애니메이션) → 렌더링 서비스 대행업체 위탁

렌더팜사용

해외 사례
벅스라이프→자체적으로 구축한 렌더팜(800CPU)사용

토이스토리1,2→자체적으로 구축한 렌더팜(1,400CPU)사용

렌더팜 이용관련 스펙

아래는 RenderCAT은 100% 국내기술로 완성된 Renderfarm Management

System(RMS)으로 이데 대한 스펙임을 밝힌다.

지원 Software

- Maya

- XSI

- 3DS MAX(Windows Only)

- Shake

- After Effects(Windows Only)

- Nuke:요구에 따라 지원가능

- Digital Fusion:요구에 따라 지원가능

지원 OS

- Application Server[Linux(권장), Windows, MacOS X]

- File Server[Linux(권장), Windows]

- Client[Linux, Windows, MacOS X]:Client 컴퓨터에는 별다른 소프트웨어를 설치할

필요가 없다.

- RenderFarm[Linux(권장), Windows, MacOS X]

지원 Web Browser

- Windows: Internet Explorer, Firefox

- MacOS X: Firefox

- Linux: Firefox

공개 소프트웨어 기반 렌더링 소프트웨어

Blender

소개

블렌더는 다양한 3D컨텐츠제작 통합도구. 여러플랫폼에서 실행가능하다는 보기드문 잇점과 다운로드파일의 크기는 약 5MB정도밖에 안되면서도 모델링,렌더링,애니메이션,후반작업,인터랙티브 3D컨텐츠의 제작과실행을 위한 모든 기능을 제공한다.

미디어 전문가와 예술가를대상으로 블렌더는 3D시각화,스틸이미지뿐만아니라 방송국 퀄리티 수준의 비디오를 제작하는데쓰여질 수 있다.동시에 실시간 3D엔진과 결합하면혼자서 실행이 가능한 3D인터랙티브 컨텐츠의제작이 가능하다.

'Not a Number'(NAN)사(社)에의해 처음 개발된 블렌더는 현재 '자유소프트웨어'로계속 제작되고 있고 소스코드는 GNUGPL하에 사용할 수있다.

주요특징 :

3D 컨텐츠 제작을 위한 모델링, 애니메이션, 렌더링, 비디오후반작업, 게임제작과 관련된 다양한 기본도구를 제공하는 완전한 통합 제작 도구

여러 플랫폼의 지원, 모든 플랫폼상에서 통일된 OpenGL GUI제공, Window, Linux, OSX, FreeBSD, Irix 그리고 Sun 환경에서 실행 가능

제작 과정을 빠르고 효율적으로 만드는 고수준의 3D 구조

http://www.blender3d.org 를 통한 무료 지원

250,000명이 넘는 국제적인 사용자 커뮤니티

쉬운 배포를 위한 작은 실행파일 크기

포럼 & 해당 사이트

http://blenderartists.org/forum/

http://www.linuxgraphic.org/

http://www.blendercourse.com/

POV-Ray

소개

povray는 multiplatform, freeware raytracer 벤치마킹 툴이다.

PVMPOV 벤치 마크는 Ray Tracing 작업으로 성능을 측정하고 PVM으로 프로세스

메세지 패싱을 하기 위해 사용된다.

<그림 9 POV-Ray 실행화면>

주요특징 :

장면을 표현하는 언어가 쉽다.

멋진 예제 장면 파일들이 있는 라이브러리

미리 정의된 많은 표준화 음영, 칼라, 텍스트 파일을 포함

출력 이미지 파일의 매우 높은 품질 ( 48-bit 칼라 수준

일반PC : 16~24 칼라 수준

perspective, orthographic, fisheye를 포함하는 다량의 카메라 형태

정교한 라이팅을 위한, 스폿라이트, 원통형광, 측광

안개, 비와 유사한 대기효과

CSG(구성 입체 표현)를 사용한 새로운 복잡한 모양을 만들 수 있다.

랜더링 동안 미리보기 기능 제공

객체들은 텍스쳐(색감과 표면을 나타내는 속성)와 굴절, 입자( “halos")로 알려진 인테리어 속성 재료(material)들로 할당된다

Targa, BMP (윈도우 계열만), PNG and PPM등의 여러 이미지 포맷을 지원

성능 테스트 결과
아래는 WinXP SP2 OS환경에서 인텔과 AMD사의 CPU를 사용한 SSE2(CPU 확장 라이브러리) 기반의 POVRay 성능 테스트 결과이다.

아래는 일부를 발췌한 사항으로 좀 더 상세한 내용을 보고자 한다면

http://www.legitreviews.com/article/396/3/를 참고하길 바란다.

<그림 10 성능테스트 결과>

포럼 & 해당 사이트

http://hof.povray.org/

http://www.povray.org/

Pixie

소개

사전적 의미는 꼬마요정이란 뜻이다. Pixie는  실사 이미지를 만들기 위한 랜더맨 렌더러다. 윈도(Visual Studio 2005 사용), 리눅스, OSX기반에서 Pixie를 컴파일 할 수 있다.

주요 특징

객체 인스턴스 / 끌리는 화풍

전치

프로그래밍 할 수 있는 음영( RenderMan Shading Language 사용)

고품질 텍스쳐/음영/주위환경 맵핑

수준높은 동적 범위 입/출력

광선차를 이용한 다중 선명 광선추적

동적 번짐

깊이감

LOD(섬세함)

레이즈 스타일 렌더링(매우 빠름)

네트웍 패러렐 렌더링

DSO 쉐이더

전체 조명

광선추적의 부드러운 반사/음영

LOD 캐싱/베이킹 계산(베이크3d/텍스쳐3d)

스케러블, 다중-쓰레드 렌더링

Scalable, multi-threaded rendering

64 bit 호환성

직렬 아카이브

조건 실행

명명 리소스

포럼 & 해당 사이트

http://www.cs.utexas.edu/~okan/Pixie/pixie.htm

http://www.george-graphics.co.uk/pixiewiki/Main_Page

결론

앞에서 언급했듯이 컴퓨터그래픽스 제작 프로세서에는 여러 가지가 있지만, 초기단계에서 가장 쉽게 접근할 수 있는 렌더링 분야에서 오픈소스 (공개 소프트웨어) 기반에 렌더링 소프트웨어를 개발한다면 컴퓨터 그래픽스 분야의 시장규모가 엄청나게 커지고 있는 상황을 고려해볼 때, 그동안 외국 소프트웨어를 사용해서 많은 비용을 지불하던 비용절감 효과 및 국내에서 컴퓨터 그래픽스 렌더링 분야에서도 공개 소프트웨어를 통해 창출되는 이익들이 국가 및 기업들에게 많은 것들을 줄 수 있을것이다.

참고 문헌

optaros_open_source_catalog_2007_v1_1-kyeongwook94.pdf

http://www.rendercat.com/

http://www.nanet.go.kr/

http://www.legitreviews.com/

http://blog.naver.com/shsechs?Redirect=Log&logNo=40020296425

http://www.software.or.kr

http://www.3dartisan.com/