국내연구진, 컴퓨터 알고리즘 통한 '그림자연극' 동작 개발

[이데일리 오희나 기자] 미래창조과학부는 전신 그림자 연극을 전문으로 하는 공연팀의 지식에 기반한 공간탐색 알고리즘을 이용해 컴퓨터가 인체 활용 공연 예술 분야의 콘텐츠를 창작할 수 있는 새로운 원천기술을 확보했다고 1일 밝혔다.

이제희 교수(서울대학교) 연구팀은 미래창조과학부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 컴퓨터 그래픽스 분야 국제 학술지 에이시엠 트랜잭션즈 온 그래픽스(ACM Transactions on Graphics)에 게재됐다.

그림자 연극은 조명에 비친 물체 혹은 신체의 그림자를 통해 관객에게 이야기를 전달하는 공연 예술의 한 분야다.

연구팀은 그림자 연극의 무대를 3D 그래픽스 기술을 활용해 컴퓨터상에서 재현했다. 그림자 연극의 주요한 요소는 빛, 스크린, 배우이다. 빛과 스크린의 위치와 방향은 고정적이나 배우들의 위치와 동작은 계속 변하며, 이에 따라 그림자의 모양이 결정된다.

연구팀은 그림자 연극 문제를 기본적으로 사람의 미세한 자세변화가 그림자에 큰 영향을 미칠 수 있는 불량조건문제(ill-posed problem)라 봤다. 입력 실루엣과 정확하게 닮은 동작을 찾는 것이 불가능하거나, 한 개의 입력 실루엣에 다양한 수 개의 동작들이 존재할 수 있는 가능성이 있기 때문이다.

게다가 입력된 실루엣에 따른 컴퓨터상 인체의 동작이 실제로는 불가능에 가까운 경우도 고려해야 했다.

이에 연구팀은 그림자 연극 전문 공연팀을 직접 방문하고 동작을 만들고 연습하는 전반적인 과정을 녹화한 후 분석해 6가지의 주요 전략을 발견했다.

6가지 주요 전략은 △주요자세(연속적인 입력 실루엣이 주어졌을 경우, 대표적인 모양에 해당하는 하나의 시간 단계(time step)에 대한 자세를 우선으로 만드는 것), △특징점(모양 인식 시 큰 영향을 주는 것을 고려), △시선처리(배우가 스크린을 쳐다볼 수 있어야 함), △몸의 균형, △크기(스크린 대비 배우 동선 가능 공간 고려), △최소동작 등이다.

연구팀이 전문 공연팀으로부터 얻은 6가지 주요 전략과 제약조건들은 최적화 알고리즘이 사람이 표현 가능한 동작이 있는 곳을 집중적으로 탐색할 수 있도록 도와줬다.

해당 알고리즘을 통해 기존 그림자 연극에서 표현하기 어려웠던 전신 자세나 동작을 쉽고 편하게 변형할 수 있게 됐다. 또한 새로운 표현을 위한 자세와 동작을 발굴하기 용이해짐으로서, 그림자 연극의 질이 높아지고 콘텐츠가 더욱 풍부해질 것으로 기대된다.

또한 해당 기술을 통해 기존 그림자 연극의 콘텐츠를 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 사람의 ‘전신’을 활용한 예술 관련 분야의 새 지평을 열 것으로 전망된다. 인체를 이용한 거대한 조각품 제작이 그 예다. 게다가 모형의 3D 프린터 인쇄가 가능한 점은 향후 아이들의 미술, 체육 등의 교육을 위한 교구 제작 시 새로운 길을 제시해 줄 것이다.

이제희 교수는 “해당 성과는 컴퓨터의 빠른 탐색능력을 이용해 인간이 미처 발견하지 못한 창의적인 자세와 움직임을 발견하고 만들어내는 기술을 제시한 것”이라며 “해당 알고리즘을 통해 그림자 공연에서의 콘텐츠뿐만 아니라, 비슷한 접근 방법을 통해 다른 공연 ·예술 분야의 콘텐츠 발굴에도 많은 영감을 제공할 것”이라고 밝혔다.