집중탐구
2021년 4월 14일
Albatros: 가상현실로 구현된 역사의 단편
유럽에서 마지막으로 운행된 급행 증기 기관차 Albatros는 많은 이야기를 간직하고 있지만, 안타깝게도 누구나 직접 방문해 볼 수 있는 것은 아닙니다. 그래서 Artzenal에서는 이 사랑 받는 상징을 리얼리티스캔으로 디지털화하여 모두가 즐길 수 있는 가상현실로 만들어 냈습니다.
증기 기관차 498.104 알바트로스(Albatros)는 참으로 인상적인 외형을 자랑합니다. 25.6미터 길이의 차체가 유광의 리갈 블루 색으로 마감되고 강렬한 빨간색 바퀴를 단 모습은 동시대 차량들 사이에서도 확연히 눈에 띕니다. 또한 알바트로스는 중앙 유럽의 주요 철도 노선에 디젤 기관차과 전철이 도입되기 직전까지 운행되었던 최후의 대형 고속 증기 기관차로서, 기술 시대를 대표하는 마지막 상징이기도 합니다.
이 상징은 회장 베레스(Veres)를 중심으로 모인 열차 전문가들과 애호가들로 구성된 단체, 알바트로스 클럽(Albatros Club)에서 맡아 오랫동안 보존해 왔습니다. 알바트로스는 주요 행사와 기념식에 자주 등장하여 인기를 누렸으며, 종종 옛 체코슬로바키아 공화국의 대통령 전용 차량을 끌기도 했습니다. 하지만 그 크기 때문에 박물관에는 도저히 들어가지 않아, 실물로 보려면 직접 현장까지 방문해야 합니다.
이러한 알바트로스에 대한 일반 대중의 접근성을 높이고자, 슬로바키아 소재의 디지털화 서비스 업체 아트제날(Artzenal)에서는 이 열차를 스캔하여 가상현실 경험으로 만들기로 결정했습니다.
알바트로스 기관차는 지금까지 스캔했던 단일 오브젝트 중 가장 어려운 과제로 손꼽힐 것입니다. 거대한 크기, 외부 라이팅만 있는 형태, 빛나는 금속 표면, 유리, 복잡한 구조, 그리고 도저히 접근하기 어려운 구석구석까지 층층이 쌓인 산업의 미학까지, '피해야 할 요소'를 전부 갖추고 있기 때문입니다.
아트제날 팀은 촬영 지점 수십 곳에서 FARO FOCUS 150 레이저 스캐너를 사용해 알바트로스 증기 기관차를 스캔했으며, 이중 18개 지점이 최종 선정되었습니다. 또한 Nikon D850 카메라 여러 대를 동원해 45,858장의 사진을 촬영했습니다. 이 이미지들은 리얼리티스캔을 통해 디테일한 3D 모델로 처리되었습니다.
이러한 알바트로스에 대한 일반 대중의 접근성을 높이고자, 슬로바키아 소재의 디지털화 서비스 업체 아트제날(Artzenal)에서는 이 열차를 스캔하여 가상현실 경험으로 만들기로 결정했습니다.
알바트로스 스캔하기
알바트로스 기관차는 지금까지 스캔했던 단일 오브젝트 중 가장 어려운 과제로 손꼽힐 것입니다. 거대한 크기, 외부 라이팅만 있는 형태, 빛나는 금속 표면, 유리, 복잡한 구조, 그리고 도저히 접근하기 어려운 구석구석까지 층층이 쌓인 산업의 미학까지, '피해야 할 요소'를 전부 갖추고 있기 때문입니다.
아트제날 팀은 촬영 지점 수십 곳에서 FARO FOCUS 150 레이저 스캐너를 사용해 알바트로스 증기 기관차를 스캔했으며, 이중 18개 지점이 최종 선정되었습니다. 또한 Nikon D850 카메라 여러 대를 동원해 45,858장의 사진을 촬영했습니다. 이 이미지들은 리얼리티스캔을 통해 디테일한 3D 모델로 처리되었습니다.
이 스캔 과정은 아트제날처럼 경험이 풍부한 팀에게도 어려운 작업이었습니다. 아트제날의 스캐닝 유닛 리드를 맡은 리차드 도모스(Richard Dömös)가 말합니다. “좋은 결과물을 얻기 위해 모든 단계를 꼼꼼하게 계획해야 했습니다. 기관차를 구역별로 나누고 일 단위 계획에 따라 작업을 진행했으며 날씨와 라이팅 조건에 따라 균일한 프로필을 완성하려고 노력했습니다. 광택도가 높은 금속 표면과 기구들의 표면 모델을 정확하게 캡처하려면 새로운 절차를 개발해야 했습니다."
도모스는 팀이 고도로 상세하고 일관적인 결과를 달성하고자 최적의 조건에서 현장의 모든 것을 캡처하는 데 6일이 걸렸다고 덧붙였습니다.
도모스는 팀이 고도로 상세하고 일관적인 결과를 달성하고자 최적의 조건에서 현장의 모든 것을 캡처하는 데 6일이 걸렸다고 덧붙였습니다.
데이터 통합하기
아트제날 팀이 하드웨어 및 소프트웨어 부문에서 마주한 또 다른 난관이자 시험은, 이렇게 수집한 700GB 이상의 방대한 데이터를 활용하여 알바트로스 증기 엔진과 탄수차의 정확한 단일 모델을 단번에 생성하는 것이었습니다. 팀은 방대한 양의 입력 데이터를 정렬해야 했는데, 완벽하게 정밀한 결과를 구현하려면 기술적 디테일과 치수까지 원본과 정확히 일치해야 했습니다. 리얼리티스캔과 더불어 아트제날에서 지금껏 동원했던 것 중에서 가장 강력한 연산력을 활용했음에도 정렬과 데이터 생성에 며칠씩 소요되는 작업을 여러 번 시도한 끝에, 마침내 원본의 위엄을 제대로 재현한 만족스러운 결과를 얻을 수 있었습니다.
아트제날의 창립자이자 3D 파이프라인 리드인 마셀 페트라스(Marcel Petras)는 이야기합니다. "알바트로스 증기 기관차는 저희가 [리얼리티스캔]으로 생성하기 위해 노력한 가장 큰 단일 에셋이었습니다. 그전까지 진행했던 모든 작업에서는 단일 오브젝트당 20,000장 미만의 사진이 사용되었습니다. 알바트로스 작업에 사용한 사진은 그 두 배가 넘으니, 미지의 영역에 진출한 셈입니다."
페트라스는 이 과정이 수차례의 재시작을 거친 학습 곡선이었다고 표현하지만, 그렇게 얻은 결과와 노하우 덕분에 충분히 보람찬 일이었다고 말합니다. "이 과정은 [리얼리티스캔] 소프트웨어를 시험하는 작업이기도 했습니다. 최소한 저희 팀 입장에서는 단일 오브젝트에 대해 이 정도로 다양한 유형의 입력 데이터(레이저 스캔 및 사진)를 처리한 것이 이번이 처음이었습니다. 그 결과물은 이 툴의 성능을 입증해 주었으며, 저희는 앞으로 더 어려운 난관을 자신 있게 맞이할 준비가 되었습니다.”
리얼리티스캔에서 처음 생성된 데이터 출력은 다음과 같습니다.
페트라스는 이 과정이 수차례의 재시작을 거친 학습 곡선이었다고 표현하지만, 그렇게 얻은 결과와 노하우 덕분에 충분히 보람찬 일이었다고 말합니다. "이 과정은 [리얼리티스캔] 소프트웨어를 시험하는 작업이기도 했습니다. 최소한 저희 팀 입장에서는 단일 오브젝트에 대해 이 정도로 다양한 유형의 입력 데이터(레이저 스캔 및 사진)를 처리한 것이 이번이 처음이었습니다. 그 결과물은 이 툴의 성능을 입증해 주었으며, 저희는 앞으로 더 어려운 난관을 자신 있게 맞이할 준비가 되었습니다.”
원본 데이터
리얼리티스캔에서 처음 생성된 데이터 출력은 다음과 같습니다.
- 포인트 클라우드 – 입력 데이터 700GB 이상
- 모델 – 트라이앵글 13억 8,000만 개
- 텍스처 – 머티리얼 36개와 텍스처 150개
언리얼 엔진 선택하기
알바트로스 증기 기관차의 가상 경험을 구현한다는 소기의 목적을 달성하려면 원본 데이터를 언리얼 엔진에서 사용할 수 있는 최적의 포맷으로 변환해야 했습니다. 강력한 비주얼 패키지를 제공하고 손쉽게 목표 플랫폼에 알맞은 빌드를 제작할 수 있는 기능을 지닌 언리얼 엔진을 선택하는 것은 당연한 수순이었습니다.
추후 단계에서 빠른 리얼타임 퍼포먼스를 달성하면서도 각각의 고성능 하드웨어에서 최고의 퀄리티를 유지하고자, 초기에는 원본 모델의 트라이앵글 13억 8,000만 개를 500만 개 미만으로 줄이고 텍스처 약 150개와 머티리얼 36개로 마스터 리얼타임 모델을 제작하는 것을 목표로 삼았습니다.
최종적으로 완성된 마스터 알바트로스 증기 기관차와 탄수차는 트라이앵글 약 300만 개로 구성된 메시를 갖추고 텍스처 150개와 머티리얼 36개를 사용하게 되었습니다. 이 버전은 일반적인 PC의 언리얼 엔진에서 60 fps로 안정적으로 실행되며, 이어서 다양한 타깃 하드웨어 구성에 맞춰 최적화를 진행하기에 좋은 기반이 됩니다.
이 단계에서 단일 오브젝트 소스 모델은 다양한 오브젝트와 서브그룹으로 분리되었습니다. 수월한 분리 작업을 위해 베레스 회장과 알바트로스 클럽은 아트제날에게 엔진의 모든 기능적 요소와 운전실의 제어 장치를 안내하고 자세히 설명해 주었습니다. 뒤이어 진행된 라이브 시연에서는 이 인상적인 기계가 구동하며 발생하는 동작과 소리 및 효과(불꽃, 연기, 증기)가 기록되었습니다. 이런 자료는 아트제날의 가상 경험에서 기관차의 작동 과정을 세세하게 재현하는 데 도움이 될 것입니다.
이 단계에서 단일 오브젝트 소스 모델은 다양한 오브젝트와 서브그룹으로 분리되었습니다. 수월한 분리 작업을 위해 베레스 회장과 알바트로스 클럽은 아트제날에게 엔진의 모든 기능적 요소와 운전실의 제어 장치를 안내하고 자세히 설명해 주었습니다. 뒤이어 진행된 라이브 시연에서는 이 인상적인 기계가 구동하며 발생하는 동작과 소리 및 효과(불꽃, 연기, 증기)가 기록되었습니다. 이런 자료는 아트제날의 가상 경험에서 기관차의 작동 과정을 세세하게 재현하는 데 도움이 될 것입니다.
페트라스는 말합니다. "처음부터 올바른 결정을 내려야 했습니다. 그러지 않으면 뒤늦게 다시 원본 모델로 돌아가서 모든 과정을 반복해야 했을 것입니다. 게임 개발 경험과 언리얼 엔진 플랫폼을 바탕으로 하여 분할 및 최적화를 하나의 주요 단계로 진행한 결과, 의도했던 리얼타임 시나리오에서 완전히 다이내믹하게 사용할 수 있는 '게임 모델'을 완성하게 되었습니다."
알바트로스 증기 엔진을 언리얼 엔진에서 원활하게 작동시킨다는 핵심 이정표를 달성한 후, 제작팀은 이제 이 거대한 가상 기관차에 생명을 불어넣는 작업에 착수했습니다.
알바트로스의 가상 미래
알바트로스 증기 엔진을 언리얼 엔진에서 원활하게 작동시킨다는 핵심 이정표를 달성한 후, 제작팀은 이제 이 거대한 가상 기관차에 생명을 불어넣는 작업에 착수했습니다.
다음 단계에서는 의도된 기능, 상호작용, 작동성을 추가하고 최종 타깃 플랫폼에서 사용할 분기의 생성 작업이 진행될 것입니다. 2021년 당시 팀은 알바트로스를 가상현실과 고퀄리티 프로젝션 환경에서 인터랙티브 경험으로 구현하는 것을 목표로 삼았습니다. 스캔의 비주얼 퀄리티와 정보 전달, 그리고 교육적 가치의 결합에는 크나큰 잠재력이 있습니다. 이 사례에서는 재미있게 게임처럼 구성된 시나리오를 통해 증기 엔진을 체험해볼 수 있죠.
알바트로스 가상현실 시나리오는 약 10~15분 동안 진행되며, 유저는 '식은' 엔진에 다가가 점검을 수행하고 윤활유, 석탄, 물, 모래를 공급하여 시동을 걸 준비를 마치게 됩니다. 이 작업을 마치면 유저는 운전실로 이동해 시동을 걸고, 압력과 증기를 높이고, 밸브와 레버를 조정합니다. 그리고 마지막으로 웅장한 기적 소리를 울리며 출발합니다. 이 과정에서 시각 효과, 소리, 동작이 완벽하게 재현됩니다.
아트제날 팀은 말합니다. “디지털화를 통해 새로운 관객들에 대한 접근성을 높이는 것은 물론, 가치 있는 콘텐츠와 지식을 매력적인 형태로 제시하여 장벽을 허무는 것이야말로 가상 문화 유산의 정수라고 생각합니다.”
아트제날 팀은 말합니다. “디지털화를 통해 새로운 관객들에 대한 접근성을 높이는 것은 물론, 가치 있는 콘텐츠와 지식을 매력적인 형태로 제시하여 장벽을 허무는 것이야말로 가상 문화 유산의 정수라고 생각합니다.”
참고: 이 블로그 게시물이 작성된 시점에는 리얼리티스캔이 캡처링리얼리티의 리얼리티캡처였습니다.
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