[과학을 읽다]컴퓨터…그림자 연극에 뛰어들다

컴퓨터 알고리즘 통해 그림자 연극 창의적 동작 개발

▲완성된 공간탐색 알고리즘을 이용해 동물과 사물에 대해 실험했다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] "어, 이 자세는 어떻게 만들지?"

그림자 연극에서 표현하기 힘든 자세를 컴퓨터에 입력해 도움을 받을 수 있는 시스템이 나왔습니다. 컴퓨터 알고리즘을 통한 그림자 연극의 창의적 동작이 개발됐습니다. 전신 그림자 연극을 전문으로 하는 공연팀의 지식에 기반한 공간탐색 알고리즘을 이용해 컴퓨터가 인체 활용 공연 예술 분야의 콘텐츠를 창작할 수 있는 새로운 원천기술을 확보했습니다.

그림자 연극은 조명에 비친 물체 혹은 신체의 그림자를 통해 관객에게 이야기를 전달하는 공연 예술의 한 분야입니다. 최근 대형 조명과 대형 스크린의 사용이 쉬워지면서 물체나 신체 일부분이 아닌 전신을 사용해 그림자 연극을 하는 팀들이 생겨났습니다.

전신 그림자 연극은 이전의 그림자 연극에 비해 규모도 크고 역동적입니다. 전신을 이용해 특정한 모양을 만드는 것은 매우 제한적이고 쉽지 않은 일입니다. 이 한계점을 극복하기 위해 컴퓨터의 계산능력을 이용해 공연 예술을 포함한 전반적 문화 콘텐츠를 제작하려는 시도가 활발히 진행되고 있습니다. 컴퓨터의 빠른 공간탐색 능력을 활용한다면 전신 그림자 연극으로 표현되는 다양한 자세와 움직임을 자동으로 구할 수 있습니다.

연구팀은 그림자 연극의 무대를 3D 그래픽스 기술을 활용해 컴퓨터상에 재현했습니다. 그림자 연극의 주요한 요소는 빛, 스크린, 배우입니다. 빛과 스크린의 위치와 방향은 고정적이나 배우들의 위치와 동작은 계속 변합니다. 연구팀은 그림자 연극 전문 공연팀을 직접 방문하기로 했습니다. 처음 동작을 만들고 연습하는 전반적 과정을 녹화한 후 분석했습니다. 연구팀은 공연팀이 사용하는 주요 특징을 발견했습니다.

연구팀은 그림자 연극을 위한 주요 자세를 생성하기 위한 답을 찾기 위해 수학적 함수를 푸는 방법을 선택했습니다. 변수는 사람의 자세를 결정하는 관절들의 각도와 위치, 목적함수는 결과 그림자가 입력 실루엣과 얼마나 닮았는지, 찾아낸 신체의 자세가 앞선 전략들을 얼마나 만족하는지를 표현한 수식들입니다.

다양한 실루엣에 대한 실험을 진행한 결과 사람이 가능할 만한 동작을 발견할 수 있었습니다. 코끼리와 토끼와 같이 복잡하게 생긴 동물에 대해서도 컴퓨터는 그럴듯한 동작을 제시했습니다. 자동차와 바이올린과 같이 추가적인 물체를 사용하는 경우에도 유효했습니다.

연구팀은 이런 동작을 3D 프린터로 출력해 현실에서도 유효하다는 것을 확인했습니다. 출력된 모형을 이용한 작은 무대에서도 컴퓨터상의 계산결과와 비슷한 그림자 이미지를 얻을 수 있었습니다. 해당 알고리즘을 통해 기존 그림자 연극에서 표현하기 어려웠던 전신 자세나 동작을 쉽고 편하게 변형할 수 있게 됐습니다. 새로운 표현을 위한 자세와 동작을 발굴하기 쉬워지면서 그림자 연극의 질이 높아지고 콘텐츠가 더욱 풍부해질 것으로 기대됩니다.

이번 연구는 이제희 서울대 교수 연구팀이 수행했습니다. 연구 결과는 컴퓨터 그래픽스 분야 국제 학술지 에이시엠 트랜잭션즈 온 그래픽스(ACM Transactions on Graphics, 논문명:Shadow Theatre: Discovering Human Motion from a Sequence of Silhouettes )에 실렸습니다.

이제희 교수는 "컴퓨터의 빠른 탐색능력을 이용해 인간이 미처 발견하지 못한 창의적 자세와 움직임을 발견하고 만들어내는 기술을 제시한 것"이라며 "해당 알고리즘을 통해 그림자 공연에서의 콘텐츠뿐 아니라 비슷한 접근 방법을 통해 다른 공연 ·예술 분야의 콘텐츠 발굴에도 많은 영감을 제공할 것"이라고 말했습니다.