1940년대 로 현재
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컴퓨터 애니메이션은 디지털 방식으로 애니메이션 이미지를 생성하는 데 사용되는 과정입니다. 더 일반적인 용어인 컴퓨터 생성 이미지(CGI)는 정적 장면과 동적 이미지를 모두 포함하지만, 컴퓨터 애니메이션은 움직이는 이미지만을 의미합니다. 현대의 컴퓨터 애니메이션은 일반적으로 3D 컴퓨터 그래픽을 사용하여 2차원 그림을 생성하지만, 스타일적 요소, 낮은 대역폭, 더 빠른 실시간 렌더링을 위해 2D 컴퓨터 그래픽도 여전히 사용됩니다. 때때로 애니메이션의 대상은 컴퓨터 자체이기도 하지만 영화이기도 합니다.
모션 캡처(Motion capture), 즉 '모캡(Mocap)'은 외부 물체나 사람의 움직임을 기록하는 기술로, 의학, 스포츠, 로봇 공학, 군사 분야뿐만 아니라 영화, TV, 게임의 애니메이션에도 응용됩니다. 가장 초기 사례는 1878년 에드워드 마이브리지(Eadweard Muybridge)의 인간과 동물의 움직임에 대한 선구적인 사진 작업에서 찾아볼 수 있으며, 이는 오늘날에도 애니메이터들에게 영감을 주는 원천입니다.
최초의 프로그래밍 가능한 디지털 컴퓨터 중 하나인 SEAC(Standards Eastern Automatic Computer)는 1950년 미국 메릴랜드주에 위치한 국립표준국(NBS)에서 가동을 시작했습니다.
1957년, 컴퓨터 선구자인 러셀 커슈(Russell Kirsch)와 그의 팀은 SEAC를 위한 드럼 스캐너를 공개하여 '사진 표면의 강도 변화를 추적'했고, 사진을 스캔하여 최초의 디지털 이미지를 만들었습니다. 커슈의 3개월 된 아들을 촬영한 이 이미지는 176×176 픽셀로 구성되었습니다. 그들은 컴퓨터를 사용하여 선 드로잉을 추출하고, 물체를 세고, 문자 유형을 인식하며, 오실로스코프 화면에 디지털 이미지를 표시했습니다.
1960년, 스웨덴 왕립 공과대학교의 BESK 컴퓨터에서 계획된 고속도로를 달리는 자동차의 49초짜리 벡터 애니메이션이 제작되었습니다.
뉴저지주 머레이 힐에 위치한 벨 연구소는 1960년대 초반부터 컴퓨터 그래픽, 컴퓨터 애니메이션, 전자 음악 분야에서 선도적인 연구 기여를 했습니다. 초기 연구자들은 컴퓨터로 무엇을 할 수 있는지에 관심이 있었지만, 이 시기에 컴퓨터로 제작된 시각적 작업의 결과물들은 에드워드 자작(Edward Zajac), 마이클 놀(Michael Noll), 켄 놀튼(Ken Knowlton)과 같은 인물들을 선구적인 컴퓨터 아티스트로 자리매김하게 했습니다.
이반 서덜랜드는 많은 이들에게 대화형 컴퓨터 그래픽의 창시자이자 인터넷 선구자로 여겨집니다. 그는 1962년 MIT(매사추세츠 공과대학교) 링컨 연구소에서 근무하며 사용자가 화면의 이미지와 직접 상호작용할 수 있게 해주는 '스케치패드 I(Sketchpad I)'이라는 프로그램을 개발했습니다. 이는 최초의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)였으며, 개인이 작성한 가장 영향력 있는 컴퓨터 프로그램 중 하나로 간주됩니다.
에드워드 자작은 1963년 벨 연구소에서 최초의 컴퓨터 생성 영화 중 하나인 '두 개의 자이로 중력 경사 자세 제어 시스템(A Two Gyro Gravity Gradient Attitude Control System)'을 제작했으며, 이는 위성이 궤도를 돌 때 항상 지구를 향하도록 안정화될 수 있음을 입증했습니다.
켄 놀튼은 1963년 Beflix(Bell Flicks) 애니메이션 시스템을 개발했으며, 이는 스탠 밴더비크(Stan VanDerBeek), 놀튼, 릴리안 슈워츠(Lillian Schwartz)와 같은 예술가들이 수십 편의 예술 영화를 제작하는 데 사용되었습니다. Beflix는 원시적인 프로그래밍 대신 선 그리기, 영역 복사, 영역 채우기, 영역 확대 등과 같은 간단한 '그래픽 프리미티브'를 사용하여 작동했습니다.
1960년대에 윌리엄 페터(William Fetter)는 위치타의 보잉사 그래픽 디자이너였으며, 당시 보잉에서 수행하던 작업을 설명하기 위해 '컴퓨터 그래픽'이라는 용어를 만든 것으로 알려져 있습니다(다만 페터 본인은 동료인 번 허드슨(Verne Hudson)의 공으로 돌렸습니다). 페터의 작업에는 1964년 인체에 대한 정확하고 다양한 환경에 적응 가능한 인체공학적 묘사 개발이 포함되었으며, 이는 최초의 3D 애니메이션 '와이어프레임' 인물로 이어졌습니다.
1965년, 마이클 놀은 무대 위에서 움직이는 막대 인물 발레를 포함한 컴퓨터 생성 스테레오 3D 영화를 제작했습니다. 일부 영화는 3차원으로 투영된 4차원 하이퍼 객체를 보여주기도 했습니다.
유타 대학교는 이 시기 컴퓨터 애니메이션의 주요 중심지였습니다. 컴퓨터 과학 학부는 1965년 데이비드 에반스(David Evans)에 의해 설립되었으며, 3D 컴퓨터 그래픽의 많은 기본 기술들이 1970년대 초 ARPA(고등연구계획국)의 자금 지원을 받아 이곳에서 개발되었습니다. 연구 결과에는 구로(Gouraud), 퐁(Phong), 블린(Blinn) 셰이딩, 텍스처 매핑, 은면 제거 알고리즘, 곡면 세분화, 실시간 선 드로잉, 래스터 이미지 디스플레이 하드웨어 및 초기 가상 현실 작업이 포함됩니다.
1967년경, 놀(Noll)은 4D 애니메이션 기술을 사용하여 상업용 단편 영화 'Incredible Machine'(벨 연구소 제작)과 TV 특집 'The Unexplained'(월트 드파리아 제작)의 컴퓨터 애니메이션 타이틀 시퀀스를 제작했습니다. 당시 다른 분야의 많은 프로젝트들도 이 시기에 수행되었습니다.
1968년, N. 콘스탄티노프가 이끄는 소련의 물리학자 및 수학자 그룹이 고양이의 움직임에 대한 수학적 모델을 만들었습니다. 그들은 BESM-4 컴퓨터에서 이 모델에 대한 상미분 방정식을 풀기 위한 프로그램을 고안했습니다. 컴퓨터는 알파벳 기호를 사용하여 종이에 수백 개의 프레임을 인쇄했고, 이를 순서대로 촬영하여 최초의 캐릭터 컴퓨터 애니메이션인 '걷는 고양이'를 만들었습니다.
옥스퍼드 근처의 아틀라스 컴퓨터 연구소는 수년간 영국 컴퓨터 애니메이션의 주요 시설이었습니다. 제작된 첫 번째 엔터테인먼트 만화는 토니 프리쳇(Tony Pritchett)의 'The Flexipede'였으며, 1968년 사이버네틱 세렌디피티(Cybernetic Serendipity) 전시회에서 처음 공개되었습니다.
1968년, 아이반 서덜랜드(Ivan Sutherland)는 데이비드 에반스(David Evans)와 협력하여 에반스 앤 서덜랜드(Evans & Sutherland)라는 회사를 설립했습니다. 두 사람 모두 유타 대학교 컴퓨터 과학과 교수였으며, 이 회사는 대학에서 개발 중인 시스템을 구동하기 위해 설계된 새로운 하드웨어를 생산하기 위해 설립되었습니다. 이러한 알고리즘 중 다수는 이후 지오메트리 엔진(Geometry Engine), 머리 착용 디스플레이(Head-mounted display), 프레임 버퍼(Frame buffer), 비행 시뮬레이터 등 중요한 하드웨어 구현을 탄생시켰습니다.
1968년 7월, 예술 잡지 '스튜디오 인터내셔널(Studio International)'은 '사이버네틱 세렌디피티 - 컴퓨터와 예술(Cybernetic Serendipity - The Computer and the Arts)'이라는 특별호를 발행했습니다. 이 잡지는 전 세계 조직에서 수행되고 영국 런던, 미국 샌프란시스코, 워싱턴 DC의 전시회에서 선보인 컴퓨터 예술 분야의 작품과 사례들을 포괄적으로 수록했습니다. 이는 해당 매체 발전의 이정표가 되었으며, 많은 이들에게 광범위한 영향과 영감을 준 것으로 평가받습니다. 위에서 언급된 모든 사례 외에도, 1967년 오하이오 주립 대학교에서 찰스 추리(Charles Csuri)가 제작한 'Chaos to Order'(종종 '허밍버드'라고 불림)와 같은 해 일본 컴퓨터 테크닉 그룹(Computer Technique Group)에서 고무라 마사오와 후지노 코지가 제작한 'Running Cola is Africa'라는 두 가지 유명한 상징적 이미지가 있습니다.
대중 매체에서 널리 주목받은 최초의 기계는 덴버에 있는 컴퓨터 이미지 코퍼레이션(Computer Image Corporation)의 리 해리슨(Lee Harrison)이 설계하고 제작한 아날로그 컴퓨터 애니메이션 시스템인 스캐니메이트(Scanimate)였습니다. 1969년경부터 스캐니메이트 시스템은 TV 광고, 프로그램 타이틀 및 기타 그래픽에서 볼 수 있는 비디오 기반 애니메이션의 상당 부분을 제작하는 데 사용되었습니다. 이 시스템은 실시간으로 애니메이션을 생성할 수 있었는데, 이는 당시 디지털 시스템에 비해 큰 장점이었습니다.
이미 애니메이션 예술의 세계적 중심지였던 캐나다 국립 영화 위원회(National Film Board of Canada)도 1969년부터 컴퓨터 기술을 실험하기 시작했습니다. 이 분야의 초기 개척자 중 가장 잘 알려진 인물은 1971년에 '메타데이터(Metadata)'를 완성한 예술가 피터 폴데스(Peter Foldes)입니다. 이 영화는 한 이미지에서 다음 이미지로 점진적으로 변화하는 방식으로 애니메이션화된 그림들로 구성되었으며, 이 기술은 '보간(interpolating)'(또는 '인비트위닝(inbetweening)', '모핑(morphing)'이라고도 함)으로 알려져 있습니다.
디지털 이미지 처리를 사용한 최초의 장편 영화는 1973년작 '웨스트월드(Westworld)'입니다. 소설가 마이클 크라이튼(Michael Crichton)이 각본과 감독을 맡은 이 공상과학 영화는 인간들 사이에 휴머노이드 로봇이 함께 사는 세상을 다룹니다. 인포메이션 인터내셔널(Information International, Inc.)의 존 휘트니 주니어(John Whitney, Jr.)와 게리 데모스(Gary Demos)는 건슬링어 안드로이드의 시점을 묘사하기 위해 영화 촬영본을 디지털 방식으로 처리하여 픽셀화된 것처럼 보이게 했습니다.
3D 애니메이션의 사실성을 높이려는 목표를 향한 큰 진전은 '프랙탈'의 개발과 함께 이루어졌습니다. 이 용어는 1975년 수학자 베누아 망델브로(Benoit Mandelbrot)가 만들었으며, 그는 이를 사용하여 자연의 기하학적 패턴에 분수 차원이라는 이론적 개념을 확장했습니다. 이 내용은 1977년 그의 저서 '프랙탈: 형태, 우연, 그리고 차원(Fractals: Form, Chance, and Dimension)'의 영어 번역본을 통해 출판되었습니다.
주류 영화에서 3D 와이어프레임 이미지가 처음 사용된 것은 리처드 T. 헤프론(Richard T. Heffron)이 감독한 '웨스트월드'의 속편 '퓨처월드(Futureworld, 1976)'였습니다. 여기에는 유타 대학교 대학원생인 에드윈 캣멀(Edwin Catmull)과 프레드 파크(Fred Parke)가 제작한 컴퓨터 생성 손과 얼굴이 등장했는데, 이는 원래 1972년 그들의 실험 단편 영화 'A Computer Animated Hand'에 나왔던 것입니다. 빅토리아 시대의 엔지니어 이삼바드 킹덤 브루넬(Isambard Kingdom Brunel)의 삶을 다룬 1975년 오스카상 수상 단편 애니메이션 'Great'에는 브루넬의 마지막 프로젝트인 철제 증기선 SS 그레이트 이스턴(SS Great Eastern)의 회전하는 와이어프레임 모델이 짧게 등장합니다. 이 기술을 사용한 세 번째 영화는 조지 루카스(George Lucas)가 각본과 감독을 맡은 '스타워즈(Star Wars, 1977)'로, 데스 스타 설계도 장면, X-윙 전투기의 조준 컴퓨터, 밀레니엄 팔콘 우주선 장면에 와이어프레임 이미지가 사용되었습니다.
3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어는 1970년대 후반 가정용 컴퓨터에 등장하기 시작했습니다. 가장 오래된 것으로 알려진 사례는 미타자와 카즈마사(Kazumasa Mitazawa)가 작성하고 1978년 6월 애플 II용으로 출시된 3D 컴퓨터 그래픽 효과 세트인 '3D Art Graphics'입니다.
NFB(캐나다 국립 영화 위원회)의 프랑스어 애니메이션 스튜디오는 1980년에 100만 캐나다 달러를 투자하여 6명의 컴퓨터 그래픽 전문가 팀으로 구성된 'Centre d'animatique'를 설립했습니다. 이 부서는 처음에 엑스포 86(Expo 86)을 위한 NFB의 3D IMAX 영화 'Transitions'에 사용될 입체 CGI 시퀀스를 제작하는 임무를 맡았습니다. Centre d'animatique의 직원 중에는 1986년에 퇴사하여 소프트이미지(Softimage)를 설립한 다니엘 랑글루아(Daniel Langlois)가 있었습니다.
실리콘 그래픽스(Silicon Graphics, Inc, SGI)는 1981년 짐 클라크(Jim Clark)가 설립한 고성능 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 제조업체입니다. '지오메트리 엔진(Geometry Engine)'이라 불린 그의 아이디어는 이미지 합성(행렬 변환, 클리핑, 뷰 공간으로의 변환을 제공하는 스케일링 작업)에 필요한 주요 작업을 수행하는 VLSI 프로세서의 구성 요소 시리즈를 만드는 것이었습니다. 클라크는 자신의 설계를 컴퓨터 회사들에 제안했으나 받아들여지지 않자, 캘리포니아 스탠퍼드 대학교의 동료들과 함께 자신의 회사인 실리콘 그래픽스를 창업했습니다.
1979~80년, 보잉(Boeing)의 로렌 카펜터(Loren Carpenter)가 프랙탈을 사용하여 그래픽을 생성한 최초의 영화를 제작했습니다. 'Vol Libre'라는 제목의 이 영화는 프랙탈 풍경 위를 비행하는 모습을 보여주었으며 SIGGRAPH 1980에서 발표되었습니다. 카펜터는 이후 픽사(Pixar)에 채용되어 1982년 6월 개봉한 '스타 트렉 2: 칸의 분노(Star Trek II: The Wrath of Khan)'의 제네시스 이펙트(Genesis Effect) 시퀀스에 등장하는 프랙탈 행성을 제작했습니다.
솔리드 3D CGI를 광범위하게 사용한 최초의 장편 영화는 1982년 스티븐 리스버거(Steven Lisberger)가 감독한 월트 디즈니의 '트론(Tron)'입니다. 이 영화는 업계의 이정표로 기념비적인 작품이지만, 실제로 사용된 애니메이션 분량은 20분이 채 되지 않습니다. 주로 디지털 '지형'을 보여주거나 라이트 사이클(Light Cycles), 탱크, 함선과 같은 탈것이 포함된 장면에 사용되었습니다.
1982년, 일본 오사카 대학교는 최대 257개의 Zilog Z8001 마이크로프로세서를 사용하여 사실적인 3D 컴퓨터 그래픽을 렌더링하는 슈퍼컴퓨터인 LINKS-1 컴퓨터 그래픽 시스템을 개발했습니다. 일본 정보처리학회에 따르면: "3D 이미지 렌더링의 핵심은 주어진 시점, 광원, 물체 위치로부터 렌더링된 표면을 구성하는 각 픽셀의 휘도를 계산하는 것입니다. LINKS-1 시스템은 레이 트레이싱을 사용하여 각 픽셀을 독립적으로 병렬 처리할 수 있는 이미지 렌더링 방법론을 구현하기 위해 개발되었습니다."
1983년, 필립 베르제롱(Philippe Bergeron), 나디아 마그네나 탈만(Nadia Magnenat Thalmann), 다니엘 탈만(Daniel Thalmann)은 스토리를 담은 최초의 3D 생성 영화로 간주되는 '드림 플라이트(Dream Flight)'를 감독했습니다. 이 영화는 추상적 그래픽 데이터 유형을 기반으로 한 Pascal 프로그래밍 언어의 확장판인 MIRA 그래픽 언어를 사용하여 완전히 프로그래밍되었습니다. 이 영화는 여러 상을 받았으며 SIGGRAPH '83 필름 쇼에서 상영되었습니다.
LINKS-1은 1984년 당시 세계에서 가장 강력한 컴퓨터였습니다.
1985년, 피에르 라샤펠(Pierre Lachapelle), 필립 베르제롱(Philippe Bergeron), 피에르 로비두(Pierre Robidoux), 다니엘 랑글루아(Daniel Langlois)는 관객의 감정을 자극한, 얼굴 표정과 신체 움직임을 통해 감정을 표현하는 최초의 애니메이션 인간 캐릭터를 보여주는 '토니 드 펠트리(Tony de Peltrie)'를 감독했습니다. '토니 드 펠트리'는 SIGGRAPH '85의 폐막작으로 상영되었습니다.
플로킹(Flocking)은 새(또는 다른 동물) 무리가 떼를 지어 함께 움직일 때 나타나는 행동입니다. 플로킹 행동의 수학적 모델은 1986년 크레이그 레이놀즈(Craig Reynolds)에 의해 컴퓨터로 처음 시뮬레이션되었으며, 곧 애니메이션 분야에서 활용되기 시작했습니다. 특히 영화 '쥬라기 공원'은 플로킹을 다루어 실제 대본에서 이를 언급함으로써 대중의 큰 관심을 끌었습니다[출처 필요]. 그 외 초기 사례로는 팀 버튼 감독의 '배트맨 2'(1992)에 등장하는 박쥐 떼와 디즈니의 '라이온 킹'(1994)에 나오는 누 떼의 질주 장면이 있습니다.
1989년 제임스 카메론 감독의 수중 액션 영화 '심연(The Abyss)'이 개봉했습니다. 이 영화는 실사 장면에 사실적인 CGI를 매끄럽게 통합한 최초의 영화였습니다. ILM은 애니메이션 촉수 또는 "슈도포드(pseudopod)"가 등장하는 5분 분량의 시퀀스를 제작했는데, 이들은 반사, 굴절, 모핑 시퀀스를 포함하여 슈도포드의 크기와 운동 특성이 서로 다른 표면 파동을 생성하는 프로그램을 설계했습니다. 비록 짧은 분량이었지만, CGI와 실사의 성공적인 결합은 이 분야의 향후 발전을 위한 방향을 제시한 이정표로 널리 평가받고 있습니다.
1990년대는 CGI 기술이 영화 및 TV 제작 분야로 크게 확장될 수 있을 만큼 충분히 발전하면서 시작되었습니다. 1991년은 CGI를 대거 활용한 두 편의 대형 흥행작이 나오면서 "도약의 해"로 널리 알려져 있습니다.
또 다른 중요한 진전은 1993년 스티븐 스필버그의 '쥬라기 공원'에서 이루어졌는데, 여기서 3D CGI 공룡들이 실물 크기의 애니매트로닉스 모델과 결합되었습니다. CGI 동물들은 ILM이 제작했으며, 두 기술을 직접 비교하기 위한 테스트 장면에서 스필버그는 CGI를 선택했습니다. 이를 지켜보던 조지 루카스는 "중대한 격차가 해소되었으며, 이제 모든 것이 결코 예전과 같을 수 없을 것"이라고 언급했습니다.
1993년, J. 마이클 스트라진스키의 '바빌론 5'는 (수작업 모델 대신) 시각 효과의 주된 방법으로 CGI를 사용한 최초의 주요 텔레비전 시리즈가 되었으며, 같은 해 말 로크니 S. 오배넌의 '씨퀘스트 DSV'가 그 뒤를 이었습니다.
1995년에는 최초의 완전 컴퓨터 애니메이션 장편 영화인 디즈니-픽사의 '토이 스토리'가 등장하여 엄청난 상업적 성공을 거두었습니다.
모션 캡처를 사용한 영화의 또 다른 돌파구는 1997년 영화 '타이타닉'을 위해 수백 명의 디지털 캐릭터를 생성한 것이었습니다. 이 기술은 1999년 '스타워즈 에피소드 1: 보이지 않는 위험'에서 자자 빙크스와 다른 디지털 캐릭터들을 만드는 데 광범위하게 사용되었습니다.
2000년, 폴 드베벡이 이끄는 팀은 가장 단순한 라이트 스테이지를 사용하여 인간 얼굴의 반사 필드를 적절하게 캡처(및 시뮬레이션)하는 데 성공했습니다. 이는 유명 배우들의 디지털 복제본을 만들기 위한 퍼즐의 마지막 조각이었습니다.
모션 캡처로 완전히 제작된 최초의 주류 영화는 사카구치 히로노부가 감독한 2001년 일본-미국 합작 영화 '파이널 판타지: 더 스피릿'이며, 이는 사실적인 CGI 캐릭터를 사용한 최초의 영화이기도 합니다. 이 영화는 흥행에 성공하지 못했습니다. 일부 평론가들은 그 이유 중 하나로 주연 CGI 캐릭터의 얼굴 특징이 '불쾌한 골짜기'에 빠졌기 때문이라고 지적했습니다.
2002년 피터 잭슨 감독의 '반지의 제왕: 두 개의 탑'은 실시간 모션 캡처 시스템을 사용한 최초의 장편 영화로, 배우 앤디 서키스의 연기를 골룸의 3D CGI 모델에 직접 반영하여 구현할 수 있게 했습니다.
2010년 미국 영화 예술 과학 아카데미(AMPAS)는 "모션 캡처 그 자체는 애니메이션 기법이 아니다"라고 밝히며, 모션 캡처 영화는 더 이상 오스카상 '장편 애니메이션상' 후보 자격이 없다고 발표했습니다.
