‘터미네이터 2’ 기술의 구술사(2017)

• 1991년작 Terminator 2: Judgment Day의 T-1000은 약 50개 CG 숏을 위해 당시 12~20명 규모였던 ILM 컴퓨터 그래픽스 팀이 모델링·애니메이션·렌더링·합성 도구를 직접 만들며 완성한 디지털 캐릭터임
• 액체 금속이 인간처럼 움직이다 실사 Robert Patrick으로 변하도록 신체를 수작업으로 디지털화하고, RP1~RP5 단계의 공통 제어점을 보간하며 Body Sock, Make Sticky, Chan-Math, MORF 같은 전용 도구를 개발함
• 실시간 레이트레이싱이나 모션 캡처, 역운동학, 정교한 매치 무브가 없던 환경에서 반사 평면 기반 poly alloy 셰이더, 로토스코핑, 절차적 변형, 투영 매핑, 프레임별 배치 처리를 조합함
• 1990년 당시 저장장치 1GB가 9,000달러였고, 약 100만 달러 규모의 SGI 장비를 투입해 6개월 동안 작업했으며 일부 결과는 밤새 렌더링해야 다음 날 확인할 수 있었음
• T2 제작은 광학 효과에서 디지털 합성으로 넘어가는 전환점이었으며, 이때 구축한 캐릭터 변형·표면 연결·반사·합성의 기본 원리는 훨씬 발전한 오늘날의 도구에도 이어지고 있음

작은 CG 부서가 맡은 전례 없는 프로젝트

• ILM은 The Abyss의 물기둥 캐릭터로 디지털 효과의 가능성을 입증했지만, Terminator 2에서는 실패했을 때 대신 쓸 우회 방법이 거의 없는 작업을 맡음
• 당시 기준으로 거대한 규모였던 약 50개 CG 숏을 제작하기 위해 작은 CG 그룹의 인력을 빠르게 늘림
  • Alex Seiden은 제작 전 약 20명이던 인원이 T2 제작 기간 약 40명으로 확대됐다고 기억함
  • Eric Enderton이 입사할 때는 12~15명 규모였지만 이후 CG 그룹이 ILM의 대부분을 차지했고, 회사 전체도 약 300명으로 성장함
• 기존에는 숏 작업자가 소프트웨어까지 직접 작성했지만, Enderton은 CG 부서 최초의 소프트웨어 전담 개발자로 채용됨
• 스토리보드에는 구현 난도에 따라 색과 점을 표시했으며, head through bars, head through floor, 서로 합쳐지는 표면 같은 최고 난도 숏은 제작 시작 시점에도 구현법이 정해지지 않았음
• 오늘날보다 역할 구분이 느슨해 한 사람이 모델링, 애니메이션, 절차적 애니메이션, 텍스처링, 조명, 렌더링, 합성까지 맡는 DIY 방식으로 작업함
• TD는 상용 패키지에 없는 프레임별 처리를 위해 C-shell 스크립트와 배치 도구를 직접 작성해야 했으며, 소프트웨어와 컴퓨터 내부 동작까지 알아야 효율적으로 결과를 만들 수 있었음
• 서로 다른 역할의 팀원들이 같은 공간에서 일해 셰이더·애니메이션·소프트웨어 개발 지식이 자연스럽게 섞였고, 도구도 거의 매일 바뀜

고가의 하드웨어와 느린 피드백

• 1990년 무렵 저장장치 1GB 가격은 9,000달러였으며, 그래픽 작업에 최적화된 SGI 서버와 240 VGX·340 VGX 워크스테이션을 사용함
• T2 제작을 위해 약 100만 달러 규모의 컴퓨터를 구매했고, 50여 개 숏을 완성하는 데 약 6개월이 걸림
• 야간에는 기계실을 렌더 팜으로 썼으며, CPU를 잘못 배분하면 다른 작업자의 숏이 아침까지 끝나지 않을 수 있었음
  • 이를 관리하려고 할당된 CPU를 배정하거나 반납하는 GUI 도구 PA를 작성함
• 애니메이션 결과는 밤새 렌더링한 뒤 다음 날 데일리에서 확인하는 경우가 많아, 화면에서 보이지 않는 변형의 타이밍을 추측하며 작업해야 했음
• 디스크를 바꾸려면 작업실을 나와 지하 기계실의 플래터 드라이브를 직접 교체해야 했고, 디스크 입출력과 메모리 절약이 제작 속도를 좌우함
• Pixar 분사 전 Lucasfilm에서 만든 일부 도구를 유지했으며, 법무·사업상 허용되는 범위에서 Pixar와 협력해 RenderMan을 사용함

The Abyss 기술의 분해와 재사용

• The Abyss의 물기둥은 척추 곡선, 단면 곡선, Cyberware 얼굴, 물결 효과를 한 프로그램에 묶은 단일 목적 소프트웨어로 제작됨
• T2에서는 이 프로그램을 여러 독립 도구로 분해해 액체 금속 표면과 총상 회복 같은 효과에 재사용함
  • Z-ripple은 사인파 형태의 절차적 물결과 감쇠를 추가해 총알 자국이 아물게 함
  • John Berton은 실사 플레이트 속 Robert Patrick의 가슴을 변형해 상처가 꺼지는 효과를 더함
• The Abyss의 물기둥은 인간성과 무관한 추상적 존재였지만, T-1000은 금속 상태에서도 사람이 내부에 있는 듯한 움직임을 보여야 했음
• 당시 컴퓨터는 반사 재질을 비교적 잘 처리했지만, 금속을 액체처럼 움직이면서 인간의 보행과 실사 장면에 설득력 있게 결합하는 일은 별도의 문제였음
• James Cameron의 물기둥과 액체 금속 인간은 디지털 시스템이 잘 처리할 수 있는 미학적 특성을 갖췄고, 털이 있는 캐릭터보다 구현 가능성이 높았음

Robert Patrick의 수작업 디지털화

• 당시 실용적인 모션 캡처가 없어 Robert Patrick의 몸에 4인치×4인치 격자를 그리고 정면과 측면 VistaVision 카메라로 동시에 촬영함
  • 정면에는 85mm, 측면에는 50mm 렌즈를 사용해 같은 프레임의 두 시점을 맞춤
  • 신체 형태와 움직임 데이터를 모두 손으로 디지털화하고, 보행은 로토스코핑함
• 초기 데이터에는 Robert Patrick이 미식축구 부상으로 갖게 된 절뚝임까지 담겼지만, 기계처럼 걷도록 애니메이션에서 수정함
• 변형 상태를 RP1~RP5로 구분함
  • RP1: 형태 없는 덩어리
  • RP2: Silver Surfer 같은 매끄러운 인간형으로, Oscar라고도 부름
  • RP3: 샌드블라스트 처리된 듯한 금속 경찰 제복 형태
  • RP4: 주름과 단추까지 포함한 정밀한 액체 금속 경찰
  • RP5: 실사 Robert Patrick
• RP2와 RP4는 동일한 제어점 데이터셋을 공유하며, 고해상도 스캔 데이터를 평활화해 세부 수준이 낮은 단계를 만듦
• 불길에서 걸어 나오는 CC1 숏은 흔히 모핑으로 불렸지만 실제로는 모델 보간(model interpolation) 을 사용함
  • 단추·배지·총을 몸속에 숨겨 놓고 시간에 따라 밖으로 자라나게 함
• 모든 단계 사이를 직접 변형할 수는 없어 애니메이션으로 최대한 가까운 상태를 만든 뒤 모핑, 메시 디졸브, 기하 변환으로 이어 붙임

Alias와 초기 캐릭터 애니메이션의 한계

• ILM은 처음에 업계 선두였던 Wavefront를 선호했지만, 예술가가 사용하기 쉬운 Alias를 선택했고 이는 Alias가 전문 제작 도구로 인정받는 계기가 됨
• 제작에는 Alias 2.4.1을 사용했으며, 오늘날의 조각 도구와 달리 겹치는 제어점을 가진 NURBS·B-spline 패치를 와이어프레임으로 편집해야 했음
  • 한 번에 제어점 하나만 움직일 수 있었음
  • 주변 제어점을 감쇠와 함께 움직이는 Prop Mod도 조작할 때마다 약 5초씩 기다려야 했음
  • quick shade 결과가 화면에 나타나는 데 약 5분이 걸려 모델을 거의 완성한 뒤에야 음영 형태를 확인할 수 있었음
• 역운동학과 제약 조건이 없어 관절 회전을 직접 추적해야 했고, 한 관절의 과도한 회전이 팔이나 다리 전체에 영향을 줄 수 있었음
• 초기 매치 무브는 정확도가 낮아 발이 바닥에 고정된 것처럼 보이도록 프레임마다 미끄러짐을 보정함
• Tien Truong의 저비트 가장자리 검출 도구는 플레이트의 대비 영역을 밝은 색으로 추출해 Alias 화면에 겹쳤고, 육안으로 정지한 듯 보이는 배우의 서브픽셀 움직임까지 맞추는 데 쓰임

Body Sock으로 갈라지는 표면 연결

• T-1000의 몸은 여러 개의 4면 B-spline 패치로 구성돼 골격을 움직이면 무릎·사타구니 같은 부위에서 패치가 벌어지거나 겹쳤음
• Angus Poon이 시작한 Sock은 이후 Body Sock으로 발전해 각 프레임에서 캐릭터 전체의 이음새를 자동으로 스티칭함
• 처음에는 몸 위에 신축성 있는 나일론 양말 같은 표면을 씌우려 했지만, 실제로는 기존 패치의 가장자리를 이어 붙이는 방식으로 구현됨
• Alias에는 정적인 두 표면을 연결하는 기능이 있었고, Enderton은 장면을 읽어 매 프레임 연결 작업을 수행한 뒤 애니메이션으로 내보내는 프로그램을 만듦
  • Steve Williams는 이 도구를 받아 20초 만에 근육이 부푸는 팔 애니메이션에 적용함
• Sock 파일에는 연결할 두 표면과 각 표면의 방향인 +U, +V, -U, -V가 기록됨
• 분할 수가 다르더라도 정수배 관계라면 처리할 수 있었지만, 세 개나 다섯 개 표면이 한 점에서 만나는 인간형 구조는 수학적으로 더 어려웠음
• 당시 새로 풀어야 했던 이 문제는 이후 상용 캐릭터 애니메이션 소프트웨어의 기본 기능이 됨

액체 금속의 반사와 질량감

• Alex Seiden은 T-1000을 위해 RenderMan 기반 poly alloy 셰이더를 작성함
• 프로덕션 렌더러에서 레이트레이싱을 쓸 수 없어 장면에 여러 반사 평면을 배치하고, 셰이더가 교차 여부를 빠르게 검사하는 제어 가능한 반사 매핑을 사용함
• 반사만 적용하면 T-1000에 질량감이 없어 보여 확산 음영을 섞은 pewter 외관을 만듦
• led라는 대화형 조명 편집기는 미리 계산한 표면 법선과 위치를 담은 기하 버퍼를 활용해 전체 렌더링 없이 반사 평면과 셰이딩 매개변수를 조정함
  • 이미지에서 원하는 위치를 클릭해 반사나 정반사 하이라이트를 배치할 수도 있었음
• 불길에서 걸어 나오는 장면은 불꽃 영상을 입힌 카드를 환경에 놓고 RenderMan 좌표 변환을 통해 금속 표면에 반사시킴
• CG에서 배우로 전환하는 끝부분에서는 모델의 객체 공간에서 카드를 움직여 투명도 와이프를 만들고, 직선 경계를 피하도록 프랙털로 가장자리를 흐트러뜨림
• 헬리콥터 장면에서는 셰이더의 알파 맵으로 조종사의 얼굴이 액체 금속을 통해 보이게 했지만, 실제 광학보다 얼굴을 T-1000에 더 가깝게 배치함

대표 숏을 해결한 전용 도구

• Head through floor

  • 얼굴과 바닥은 서로 무관하고 위상 구조도 달라 직접 합치는 애니메이션 대신, 두 표면 위에 천처럼 놓이는 새 표면을 만들기로 함
  • Eric Enderton의 레이 캐스팅 도구는 시작 평면에서 얼굴과 바닥의 결합 표면으로 광선을 쏘고 교차점에 제어점을 배치함
  • 제어가 매우 어려웠으며, Liza Keith는 평평한 바닥에서 얼굴이 솟아오르면서 텍스처가 찢어지지 않는 전환을 만드는 데 오랜 시간을 들임
  • Michael Natkin은 몇 개의 정지 모델을 애니메이션으로 바꿀 수 있도록 Alias 파일을 키프레임으로 변환하는 연결 코드를 작성함
  • 병원 바닥은 실제로 모두 흰색이었지만, Cameron이 테스트용 흑백 체크무늬 셰이더를 더 섬뜩하다고 판단해 촬영장 바닥에 검은 스티커를 교대로 붙임

• Make Sticky와 Head through bars

  • Make Sticky는 텍스처 이미지의 점을 3차원 기하에 고정해 머리와 몸이 철창 사이로 변형될 때 영상이 표면 위에서 미끄러지지 않도록 함
  • 기존 메시 꼭짓점 기반 텍스처링은 UV와 매개변수 왜곡을 일으켰지만, Make Sticky는 마이크로폴리곤이 스캔된 필름 프레임의 어느 위치에 놓이는지를 이용함
  • Robert Patrick의 Cyberware 스캔 메시 제어점을 철창 모양으로 직접 당기고, 원통형 변위 생성기로 세로 철창에 눌리는 형태를 만듦
  • 총이 철창에 걸려 T-1000이 팔을 비트는 동작도 같은 숏의 인상적인 세부 요소로 완성됨
  • 도구의 원래 이름은 Make Me Sticky였지만 이후 Make Sticky로 바뀜

• Split Head와 Chan-Math

  • 머리가 갈라졌다 복구되는 숏은 Stan Winston 팀의 실물 보철 효과로 머리가 열리는 부분을 촬영하고, CG와 투영 매핑으로 닫히는 부분을 제작함
  • Chan-Math는 반복되는 일회성 프로그램 대신 객체와 채널을 이름 규칙으로 찾아 연결하는 중간 스크립트 언어를 만들려는 시도였음
  • skin이 붙은 객체가 대응하는 bone 객체를 따라가는 방식으로 동작함
  • TD가 직접 쓰기에는 언어가 충분히 친숙하지 않았지만, 개발자는 맞춤 스크립트를 빠르게 제공할 수 있었음
  • 제어점 애니메이션이 쌓이며 피벗이 흩어지는 문제를 해결하려고 기존 변형을 유지한 채 피벗을 0, 0, 0으로 압축함
  • Split Head에서는 지정된 패치를 찾아 개별 객체의 키프레임으로 만들고 갈라진 머리를 다시 봉합함

• 달리기와 헬리콥터

  • 병원 차고의 HG-1은 Robert Patrick의 측면 달리기 영상을 참고해 로토스코핑하되, 참고 영상에 없던 가속 구간을 별도로 애니메이션함
  • 매끄러운 T-1000에서 제복 경찰로 변하는 과정은 Alias에서 보이지 않아 야간 렌더링 결과로만 타이밍을 확인할 수 있었음
  • 헬리콥터에서 “Get out”이라고 말하는 장면은 여러 Cyberware 얼굴 스캔이 정확히 정렬되지 않아 중간 입 모양과 얼굴 위치를 맞춘 뒤 메시 이동에 모션 블러를 적용함
  • 완성 후 돌아봤을 때 대사의 두 단어 사이 간격은 다소 길었음

MORF와 2D 변형

• MORF는 Doug Smythe가 Willow의 동물 변신을 위해 만들었고, Indiana Jones and the Last Crusade를 거쳐 T2에도 사용됨
• 원래 Sun 3/180·280과 Pixar Image Computer에서 실행했지만, 더 많은 작업자가 쓸 수 있도록 T2에서는 SGI 340 VGX로 이식함
• 소스와 목적지 이미지에 각각 격자를 놓고, 키프레임마다 격자점을 움직여 두 영상의 형태와 색을 보간함
• 큰 형태가 작은 형태로 바뀔 때 한쪽 격자를 평평하게 두지 않고 양쪽에서 반대 방향으로 당겨 늘어짐과 샘플링 오류를 줄임
• 이중 3차 B-spline 평가에서는 격자 간격 차이가 크면 오버슈트와 링잉이 발생해 소프트웨어에서 별도로 처리해야 했음
• 타임라인 화면에서 각 격자점의 이동과 색 전환 타이밍을 조절할 수 있었음
  • 상단 격자의 회색 점은 출발 상태의 검은색에서 목적 상태의 흰색으로 바뀌며 각 영역의 진행도를 표시함
  • 영역마다 전환 시점을 어긋나게 해 애니메이션 와이프나 순차 변형을 만들 수 있었음
• T-1000이 벽에 부딪힌 뒤 몸을 돌리지 않고 자신을 관통해 앞면으로 바뀌는 Turnaround 숏에서는 셔츠 앞면과 주름이 순차적으로 돌아가도록 전환 자체를 애니메이션함
• 경찰 부츠가 금속 바닥에 녹아드는 숏은 발이 실사 플레이트 위에서 미끄러지는 문제와 밑창·굽의 변형 때문에 수주가 걸렸으며, 감독판에 다시 포함됨

Death Squad와 마지막 용해 장면

• 마지막 용광로 장면은 T-1000을 죽이는 Death Squad가 맡았고, Doug Chiang의 종이 애니매틱을 Steve Williams가 3D로 옮김
• 캐릭터가 머리를 뒤로 찢어 내부를 입으로 토해내듯 뒤집히고 녹아내리는 4~5개 숏은 당시 장비가 감당하기 어려울 만큼 많은 기하 데이터를 요구함
• 모션 블러를 위해 한 프레임의 시작과 끝 기하를 모두 파이프라인에 넣어야 했으며, John Schlag가 이를 처리하도록 렌더링 스크립트를 다시 작성함
• 최종 용해 효과는 무작위 프랙털 변위로 T-1000 영상을 녹였지만, 개별 금속 조각의 이동과 소용돌이를 직접 제어할 수 없었음
  • 원하는 결과가 나올 때까지 무작위 시드를 바꾸며 영상 처리를 반복함
  • 작업자들은 주당 약 80시간 일했고, 통근 시간을 줄이려고 ILM 근처 모텔에서 자기도 함
• Dennis Muren은 저해상도 640 버전을 최종본으로 선택했고, 1280으로 다시 렌더링할 시간이 없어 원본 영화의 일부 컷이 흐릿하게 보임
• Tom Williams는 당시 최종 해상도를 약 1K로 기억했으며, Josh Pines가 확대와 필름 출력으로 결과를 살림
• CG 팀이 색을 수정해도 필름 현상 담당자가 의도적으로 다시 색보정해 되돌리는 일이 반복됐으며, 디지털 팀은 광학 부서의 이 후처리 과정을 알지 못했음

필름 스캔에서 디지털 합성으로

• T2는 필름으로 촬영됐기 때문에 모든 실사 영상을 스캔하고 CG 작업을 거친 뒤 다시 필름으로 출력해야 했음
• ILM은 Lucasfilm의 pre-Pixar 그룹에서 물려받은 35mm 레이저 스캐너·레코더를 사용함
  • 한 장비가 CCD와 레이저를 이용해 촬영 필름을 디지털화하거나 생필름에 영상을 기록할 수 있었음
• 먼저 원본 필름을 스캔한 뒤 아무 처리 없이 다시 출력해, 디지털 과정을 거치지 않은 프레임과 구분되지 않는지 검증함
• The Abyss에서는 한 숏을 제외하고 CG 물기둥을 검은 배경으로 필름에 출력해 광학 합성했지만, T2에서는 디지털 합성이 비용과 품질 면에서 실용적인 방식이 됨
• ILM은 4K 대신 주로 2K 또는 그 이하 해상도를 사용했지만, 우수한 선명화 알고리듬과 필름 기록 기술로 결과를 보완함
• George Joblove는 넓은 선형 필름 공간을 8비트 로그 형식으로 변환해 저장공간과 대역폭을 절약함
  • 이 방식은 하루에 끝낼 수 있는 기록 작업이 2~3일로 늘어나는 것을 막음

명령줄 기반 디지털 합성 파이프라인

• 디지털 합성은 GUI 대신 이미지를 공유 메모리에 넣고 매트와 색상 채널을 버퍼별로 지정하는 명령줄 스크립트로 수행함
• 이미지 불러오기와 저장, 채널 연산, 레이어 병합, 블러는 각각 별도의 프로그램이 담당함
• 프로세스 사이에 유지되는 공유 메모리 영역을 virtual frame buffer라고 불렀고, 각 프로그램은 환경 변수에 저장된 키로 접근함
• 합성 절차를 한 번 스크립트로 만들면 컴퓨터가 매번 같은 순서와 설정으로 실행해, 필름과 젤을 수동으로 다루던 광학 프린터보다 높은 반복성을 확보할 수 있었음
• 광학 합성은 작업표나 필름 정렬에 오류가 있으면 처음부터 다시 해야 했지만, 디지털 방식에서는 빠른 테스트와 수정이 가능함
• Dave Carson은 초기 Photoshop으로 CG가 처리하지 못한 부분을 마지막에 직접 지우고 고쳤고, 이 때문에 파이프라인을 농담처럼 model, animate, render, composite, Dave라고 부름

제작 방식과 산업에 남긴 영향

• T2 당시 CG 캐릭터 모델링과 애니메이션은 초보적인 단계였지만, 형태 구성·골격 애니메이션·표면 처리·렌더링·합성이라는 기본 제작 원리는 오늘날에도 이어짐
• 개발자들은 예술가의 요구에 맞춰 거의 매일 소프트웨어를 개선했고, 간단한 데이터 변환 도구만으로도 수작업에 며칠 걸릴 일을 즉시 처리함
• Jim Mitchell은 비디오 데일리 업무를 마친 뒤 T-1000의 작은 금속 조각이 발에 다시 합쳐지는 숏을 맡아 좋은 결과를 냈고, 정식 애니메이션 팀원이 됨
• 당시에는 소프트웨어 인력의 가치가 충분히 정립되지 않아 Michael Natkin이 연봉 약 3만5,000달러를 받으며 주 80시간 일했고, 이후 초과근무 수당을 요청함
• 팀원들은 극심한 일정 속에서도 서로 지원했으며, 완성되는 숏이 오랫동안 낡아 보이지 않을 수준이라는 기대를 공유함
• 개봉 후 관객과 SIGGRAPH 참가자들의 반응이 폭발적이었고, 일부 제작자는 사인을 요청받을 정도로 주목받음
• T2는 VFX 부문 Oscar를 받았으며, 소규모 팀이 제작과 동시에 도구와 파이프라인을 발명한 경험은 참여자들의 경력과 작업 방식을 바꾼 프로젝트가 됨