컴퓨터그래픽스 역사 - 그래픽 소프트웨어
영원한 인간사랑 ・ 2023. 11. 23. 18:22
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컴퓨터그래픽스 역사
그래픽 소프트웨어
소프트웨어는 컴퓨터의 하드웨어에 담겨 있는 일체의 프로그램을 말하는 것으로, 컴퓨터를 가동시키는 데 꼭 필요한 시스템 소프트웨어와 사용자가 필요에 따라 선별적으로 설치 또는 삭제할 수 있는 응용프로그램으로 나눌 수 있다.
시스템 소프트웨어는 운영 체계 즉, OS(operating system)와 어셈블러(assembler)나 컴파일러(compiler) 등의 언어처리 프로그램이 대표적이다. 응용프로그램은 특정 업무 처리를 위해 개발된 소프트웨어로 시뮬레이션 프로그램, 공정 관리 프로그램, 통계 처리 프로그램, 그래픽 프로그램 등 다양한 프로그램들을 사용자가 직접 작성하거나 전문가들이 개발해 패키지화하기도 한다. 소프트웨어라는 용어는 1958년 AT&T 벨연구소 연구원이던 존 터키(John W. Tukey)가 《월간 어메리칸 매스매티컬(American Mathematical Monthly)》이라는 잡지에서 처음 사용했다. 그는 그로부터 10년 전인 1948년에 이진법 숫자를 의미하는 비트(bit : binary digit)라는 용어도 처음 사용한 바 있다.
1. 그래픽 소프트웨어 개발
1958년 소프트웨어라는 용어를 최초로 사용한 존 터키(John W. Tukey, 1915~2000)
ⓒ 커뮤니케이션북스
1970년대는 컴퓨터 하드웨어의 발전 속도만큼이나 소프트웨어 개발에서도 두드러진 성과를 보였다. 특히 이 시기에 유타대학교는 디지털 영상의 품질 개선에 중요한 성과를 지속적으로 이뤄냈다.
1971년, 3차원 물체에 대한 스무드 셰이딩(Smooth Shading) 기법의 일종인 고라우드 셰이딩(Gouraud Shading)을 유타대학교의 헨리 고라우드(Henry Gouraud) 박사가 개발했다. 이는 점과 선으로 만들어진 평면에 색상과 조명을 적용시키는 벡터 방식에서 각 픽셀에 대한 화상 정보를 달리해 영상 이미지를 구성하는 래스터 그래픽으로 변화하는 계기가 되었다.
1974년에는 베트남 출신인 유타대학교의 부이 투엉 퐁(Bui Tuong Phong)이 후에 퐁 셰이딩(Phong Shading)이라고 부르게 될 새로운 색조처리기법을 개발했다. 이 기법은 3차원 물체의 면을 구성하는 각 점에 대해 색을 지정하는 방식으로, 고라우드 셰이딩 방식보다 우수한 품질의 정교한 이미지 표현이 가능해 오늘날의 3D CG 기법으로도 여전히 유용하게 활용하고 있다.
1974년에는 또한 유타대학교에서 물리학과 전산학을 전공하고 1971년에 박사 학위를 받은 에드 캣멀(Edwin. Catmull)이 물체에 질감을 입히는 텍스처 매핑(Texture Mapping)과 물체의 깊이 정보를 임시 저장하고 원근을 계산하는 지-버퍼(Z-buffer) 기법을 개발했다. 에드는 1986년에 픽사 애니메이션 스튜디오(Pixar Animation Studio)를 설립했고, 3차원 렌더링 시스템인 렌더맨(Renderman)을 개발하는 등 수차례 아카데미상을 수상하며 컴퓨터그래픽스계에 중요한 업적을 남겼다.
1970년대 중반, 역시 유타대학교에서 컴퓨터 공학박사 학위를 받은 프레데릭 파케(Frederic Parke)가 3D 데이터로 만든 얼굴 모형의 근육이 표정에 따라 움직이는 페이셜 애니메이션(Facial Animation)을 최초로 선보였다. 1977년에는 유타대학교에서 이반 서덜랜드(Ivan Sutherland)에게 배운 프랭크 크로(Franklin C. Crow)가 픽셀의 모서리를 부드럽게 표현하는 안티 알리아싱(Anti Aliasing) 방식을 개발했다. 이 해에는 또 짐 블린(James F. Blinn)이 물체의 표면 굴곡을 계산해 내는 범프 매핑(Bump Mapping)을 개발해 이듬해 유타대학교에서 박사 학위를 받았다.
그러나 컴퓨터그래픽스 분야에 커다란 업적을 남긴 유타대학교 출신의 수많은 졸업생과 교수진도 1970년대 중·후반에 이르러 대학이 재정을 축소하자 1974년에 설립한 뉴욕공과대학의 컴퓨터그래픽스연구소(CGL)로 자리를 옮기게 된다. 먼저 에드 캣멀이 CGL의 수석감독으로 고용되어 최고의 연구원들을 차례차례 영입했다. 오늘날 이 연구소의 90명 이상의 연구원 대부분은 컴퓨터그래픽스 분야의 개척자들로 인식되고 있다.
2. 그래픽 소프트웨어의 상업화
1980년대 중반에 이르기까지 그래픽 제작에 이용할 수 있는 본격적인 상업적 소프트웨어 프로그램은 거의 없었다. 그러나 1984년이 되자 상황이 크게 달라졌다. 컴퓨터그래픽스 역사에 큰 자취를 남긴 소프트웨어 프로그램들이 줄줄이 출시되기 시작한 것이다.
우선 영국 퀀텔(Quantel)이 비디오 제작 능력을 갖춘 페인트박스(Paintbox)를 시장에 내놓았다. 이 프로그램은 전자 태블릿과 라이트펜을 이용해 실시간으로 비디오 위에 직접 그림을 그릴 수 있는 강력한 프로그램이었다. 그런가 하면 웨이브프론트(Wavefront)가 설립되어 실리콘그래픽스(SGI)의 아이리스(Iris) 워크스테이션에서 운용되는 대화형 3D 애니메이션 소프트웨어를 출시했고, 프랑스의 TDI(Thomson Digital Image) 또한 이 해에 설립되었다.
이어 1986년에는 크리스털 그래픽스(Crystal Graphics)가 최초의 PC급 3D 애니메이션 프로그램 〈토파즈(TOPAS)〉를 출시했으며, 캐나다의 대니얼 랭글로이스(Daniel Langlois)는 캐나다전국영화위원회와 함께 소프트이미지(Softimage)를 설립해 1988년에 3D 소프트웨어 프로그램 〈소프트이미지〉를 출시했다.
1990년 오토데스크(Autodesk)가 3D 프로그램 〈3D Studio〉를 발표하고 PC 기반의 3D 프로그램 시장을 선도했다. 이후 3D Studio는 〈3D Studio Max〉를 거쳐 2009년에는 〈Autodesk 3ds Max〉로 공식 명칭을 변경했다.
1993년 웨이브프론트가 TDI를 인수했고, 1995년에는 실리콘그래픽스가 웨이브프론트와 알리아스(Alias)를 인수해 알리아스/웨이브프론트로 합병한 후 1998년 고품질 3D 소프트웨어 패키지 〈마야(MAYA)〉를 출시했다. 〈마야〉는 과거 TDI가 개발했던 익스플로러의 폴리곤(polygon) 모델링 방식과 알리아스 파워 애니메이터(Power Animator)의 넙스(nurbs) 모델링, 웨이브프론트 비주얼라이저(Advanced Visualiser)의 파티클(particle) 시스템 등의 장점만을 통합해 만든 강력한 3D 애니메이션 소프트웨어 프로그램이다. 현재까지도 전 세계 3D 소프트웨어 시장의 60퍼센트 이상을 차지하고 있다.
3. 독자적 소프트웨어 프로그램의 활약
한편 1983년 루카스필름의 컴퓨터그래픽스 부가 컴퓨터 애니메이션 제작을 위한 시스템인 픽사(Pixar)를 개발했다. 이 시스템을 시장에 내놓을 의지가 없는 조지 루카스에 대한 반발로 힘을 합친 컴퓨터그래픽스 부장 에드윈 캣멀(Edwin Catmull)과 스탠퍼드대학교 컴퓨터공학박사 출신의 알비 레이 스미스(Alvy Ray Smith)가 1986년에 스티브 잡스에게서 1000만 달러를 벤처 캐피탈로 제공받아 픽사 애니메이션 스튜디오를 설립하고 루카스필름을 떠났다. 이후 픽사는 자체의 우월한 컴퓨터 기술을 앞세워 1995년 최초의 완전 3D 애니메이션 영화 〈토이 스토리〉를 개봉해 큰 성공을 거뒀다.
이에 앞서 1975년에 조지 루카스가 설립한 ILM(Industrial Light & Magic)도 자체 개발한 소프트웨어 프로그램을 이용해 1982년에 개봉한 영화 〈E.T.〉에서 자전거 장면을 부드럽게 표현하기 위해 고 모션(Go-Motion) 기법을 개발했으며, 1993년의 〈쥬라기 공원〉에서도 독자적인 소프트웨어 프로그램과 SGI 플랫폼을 사용해 고품질의 CG 영상을 선보일 수 있었다.
제임스 캐머런(James Cameron)이 1991년에 감독한 〈터미네이터 2〉에서도 인간이 액체금속 캐릭터로 변신하는 모핑(Morphing) 기법을 광범위하게 사용했다. 이 영화는 1980년에 칼 로젠달(Carl Rosendahl)이 설립한 PDI(Pacific Data Images)와 ILM이 독자적으로 개발한 소프트웨어와 기성품을 함께 사용해 당시로서는 깜짝 놀랄 만한 디지털 특수효과를 보여 주었다.
이렇듯 픽사와 ILM, PDI 등은 현재까지도 지속적 성장을 이루며 디지털 특수효과의 역사를 쓰고 있는 스튜디오들이다. 이들이 자체적으로 개발한 〈인 하우스(in-house)〉 소프트웨어 프로그램들이 3D 애니메이션이나 디지털 특수효과에서 이룬 성과는 컴퓨터그래픽스 산업 발전에서 중요한 비중을 차지하고 있다.
[네이버 지식백과] 그래픽 소프트웨어 (컴퓨터그래픽스 역사, 2013. 2. 25., 이인재)