4D 영화, 오감으로 즐길 수 있는 비결!

여름은 블록버스터 영화들이 대거 개봉하는 시기다. 쾌적한 영화관 안에서 거대한 화면에 펼쳐지는 블록버스터 영화를 보는 쾌감은 무더위를 시원하게 날려 보낸다. 게다가 이젠 시각, 청각을 넘어 후각, 촉각 등 실시간으로 영화를 체험하는 4D 시대가 열렸다.

보통 ‘영화를 본다’고 할 때의 영화는 2D(2차원, Two Dimension) 영화를 가리킨다. 그런데 입체 안경을 사용해 영화를 즐기는 3D(3차원, Three Dimension) 영화가 개발되면서 영화를 훨씬 실감나게 즐길 수 있게 됐다. 그리고 이젠 4D라 불리는 체험형 실감 영화가 개발돼 우리 곁에서 선택을 기다리고 있다. 영화를 체험하는 것이 어떻게 가능해진 걸까?

전시관이나 놀이공원, 체험관 등에서 움직이는 의자를 타고 물과 바람을 맞으며 놀라움과 즐거움을 동시에 누렸던 기억이 있는가. 이런 곳을 통틀어 체험형 실감 영화관이라 하는데, 크게 라이더(Rider)와 극장용 4D로 나뉜다.

라이더는 항공기나 탱크, 자동차 등 가상공간에서 교육용으로 많이 사용하고 있는 가상 시뮬레이터로, 예전부터 많이 사용하던 방식이다. 주로 유압(Oil Pressure)을 사용하고 6축의 구조를 가지며 상․하․전․후․좌․우 평형이동 등 많은 움직임을 만들어 낼 수 있다. 약간 딱딱한 의자를 사용해서 관객들이 최대한 많은 느낌을 받도록 설계되며 안전벨트를 사용할 정도로 움직임이 매우 강하다. 대부분 10분 이내의 라이더 전용 3D 입체 영상으로 체험하며, 주로 놀이동산의 롤러코스터가 연상되는 장면이 사용된다. 하나의 세트가 6석 이상의 좌석을 가지며, 의자만 움직이는 것이 아니라 의자를 지지하는 바닥 전체를 움직인다.

극장용 4D는 보통 공압(Air Pressure)식과 전동식으로 설계되며 협소한 공간에서 효과적인 움직임을 만들어 내기 위해 3축을 사용한다. 3축은 6축과 움직임은 동일하지만 평형이동이 안 된다. 보통 1시간 30분 이상을 앉아있어야 하기 때문에 편안한 구조의 의자로 설계되며, 대체로 안전벨트는 사용하지 않는다. 또한 의자 아래 공간에 많은 장치를 설치해야 하기 때문에 작고 가볍게 만들어진다.


[그림] 전동식 3축(좌)과 체험장치(우) 모형도

그렇다면 우리의 감각을 자극하기 위한 장치에는 어떤 것들이 있을까. 우선 가장 중요한 시각 장치가 있다. 2D와 3D로 구분되며 번개효과를 낼 수 있는 스트로브 라이트가 있다. 이는 고급 카메라의 플래시 같은 장비로 관객들의 시야에 직접적으로 보이지 않도록 설치하며, 번개 또는 충격적인 사고 장면 등에서 주로 사용한다.

관람실의 분위기는 LED 조명이 만들어 준다. 보통 1,600만 개의 색상을 만들어 내며 햇살의 눈부심이나 공포스러운 분위기를 연출할 때 사용된다. 이 밖에도 비눗방울을 발생시키는 버블 장치, 안개를 만드는 포그 장치, 환상적인 모습의 레이저빔 장치, 온 세상을 하얗게 만드는 눈(Snow) 장치 등이 있다.

청각 장치로는 스피커가 있다. 가슴을 울리는 웅장한 소리야 말로 극장에 가서 영화를 보는 중요한 요소임에 틀림없다. 그런데 누군가 나에게만 속삭여주는 듯한 청각 장치가 있다면? 의자의 가장 위쪽에 작은 스피커를 설치해 내 귀에 속삭이듯 음성이 나오게 하면 무서운 장면에서 관객들은 소름이 끼칠 정도로 비명을 지르게 된다.

후각 장치로는 발향기가 있다. 전쟁터의 화약 냄새, 싱그러운 꽃향기, 스컹크의 고약한 방구냄새 등 미리 설정된 냄새로 관람객의 코를 자극한다.

4D를 말할 때 보통 촉각이 대표적인 느낌이라 할 정도로 촉각과 관련된 장치는 종류가 많다. 하늘을 날 때 바람을 내보내는 팬 장치, 폭탄이 터질 때 강한 바람을 일으키는 공기 발사기, 공룡이 기침할 때 콧물이 튀는 물 발사기, 들판에 쥐가 지날 때 나의 발목을 스치는 다리 간지럼 장치, 놀이동산의 롤러코스터를 타면서 아래로 떨어질 때 아찔한 모션 의자의 낙하 운동, 공포영화 관람 중 갑자기 옆구리를 찌르는 솔레노이드 장치, 고속으로 달리는 자동차처럼 몸을 떨어주는 진동 스피커, 소방관이 화재 현장에서 인명을 구조하는 장면에서 뜨거운 열기를 느끼게 해주는 히터 장치 등 촉각체험을 위한 장치들이 많이 개발돼 있다.

이 장치들은 어떤 방식으로 동작하고, 또 어떤 작업을 통해 이루어지는 걸까. 기준은 영상이 재생되는 시간이며, 영상을 재생하면 미디어서버라는 장치에서 외부 장치로 년도+월+일+시간+분+초+프레임의 데이터를 출력해준다. 이 시간정보를 기준으로 미리 프로그래밍된 시간에 대해 각각의 장치에 명령을 전송한다. 그 다음 미리 프로그래밍 하는 사람을 코딩하는 사람인 코더(Coder)는 조이스틱과 같은 모션 입력 장치를 이용해 의자의 움직임을 자유자재로 만들어 낸다. 이때 모션 입력장치의 데이터를 컴퓨터에서 시간대별로 저장하면 된다.

마지막으로 번개, 바람, 간지럼, 찌르기 등의 효과를 추가로 삽입해 완성된 코딩을 만든다. 이때 만들어진 데이터를 4D용 메타데이터라고 부른다.(여러 명이 동시에 작업해서 시간대 별로 정렬시켜 완성하기도 한다.) 이 모든 작업이 끝난 후 영화가 재생되면 미디어서버에서 시간에 따라 정해진 정보를 분석해 우리가 느낄 수 있는 체감 장치에 통신으로 명령을 내린다.

한 편의 체험형 영화가 완성되는 데는 재미있는 이야기를 만드는 시나리오 작가와 연출자, 영상을 제작하는 그래픽 기술자와 소리를 담당하는 오디오 기술자, 사람이 느낄 수 있는 실감형 장치를 만들어 내는 하드웨어 기술자, 영화에 맞게 실감형 장치의 효과를 만들어 내는 코더, 영화와 실감형 장치를 제어하는 소프트웨어 기술자 등 다양한 각 분야의 전문가들의 협업과 기술의 융합이 이루어진다. 이렇게 영화의 발전 뒤에는 과학기술의 발전이 필수적으로 뒤따른다.

글 : 서영동 (주)창진알앤디랩 대표이사

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1872년 어느 날, 경주마에 관심이 많은 사람들 사이에서 논쟁이 벌어졌다. “말이 속보와 습보로 달릴 때 네 발굽이 모두 땅에서 떨어지는 순간이 있는가?” 라는 질문 때문이었다.

말의 걸음걸이는 속도에 따라 크게 평보, 속보, 구보, 습보의 네 가지로 나뉜다. 평상시 ‘터덜터덜’ 걸어가면 평보(walk), 그보다 빠르게 ‘탁탁’ 하고 뛰면 속보(trot), 점프를 뛰듯이 ‘성큼성큼’ 달리면 구보(canter), ‘타가닥타가닥’ 하며 전속력으로 질주하면 습보(gallop)라 부른다.

평보는 발굽이 모두 떨어지는 때가 없고 구보는 몸이 공중에 떠 있는 때가 많아 확실하지만, 속보와 습보는 판단하기가 애매했다. 사람의 눈으로 구별이 안 갈 만큼 빠르고 미묘한 움직임을 보이기 때문이다. 당시에는 사진기술이 발달하지 않아 움직이는 물체를 찍기가 쉽지 않았다. 경주마가 달리는 모습을 그림으로 남긴 화가들도 땅에 닿은 발굽의 개수를 저마다 다르게 묘사했다.

논쟁을 종식시키기 위해 경마 애호가이자 독지가인 릴런드 스탠퍼드(Leland Stanford)가 나섰다. 캘리포니아 주지사를 역임하고 후일 스탠퍼드대학교를 설립한 인물이다. 스탠퍼드는 개인 자금으로 연구비를 조성해 에드워드 마이브리지(Eadweard Muybridge)를 고용하고 실험을 통해 증명해달라는 부탁을 했다.

[그림 1] 동영상을 최초로 제작한 에드워드 마이브리지. 사진 출처 : 위키미디어


마이브리지는 1830년 영국 태생의 사진가로 25살에 미국으로 건너와 서점을 운영하다가 1860년 여행 중 마차사고로 머리를 다친다. 그러나 요양 중 연마한 사진기술 덕분에 1860년대에는 풍경과 건축물 사진으로 명성을 얻는다.

1870년 샌프란시스코 조폐국을 새로 지을 때는 저속촬영 기법(time lapse photography)으로 건축 상황을 기록해 화제를 불러 모았다. 저속촬영이란 일정한 시간 간격에 따라 사진을 간헐적으로 촬영해 긴 시간을 짧게 줄여 보여주는 기법이다. 스탠퍼드가 마이브리지를 고용한 것도 사진술에 대한 과학적인 접근방식 때문이었다.

마이브리지는 스탠퍼드 소유의 경주마 옥시던트(Occident)를 데려다 속보로 달리게 하고 사진을 찍었다. 그러나 말은 빠르게 달리는 반면에 사진기의 셔터 속도가 너무 느려 명확하게 판독을 하기 어려웠다.

스탠퍼드는 연구자금 지원을 멈추지 않았고 마이브리지는 마침내 1878년 새로운 촬영법을 개발하게 됐다. 경주 트랙을 따라 12대 또는 24대의 사진기를 1피트 간격으로 늘어놓고 말이 지나갈 때마다 순차적으로 촬영하는 방식이었다. 셔터 속도도 개량해 1,000분의 2초라는 빠른 촬영이 가능했다. 이렇게 찍힌 사진에는 말이 달리는 모습이 순간마다 완벽하게 포착돼 있었다.

마이브리지의 촬영법은 전 세계를 놀라게 했다. 속보로 달리는 말의 모습이 담긴 12컷의 사진은 실제 모습을 명확하게 잡아냈다. 말의 움직임을 과학적인 방법으로 포착한 이 한 장의 사진 덕분에 말발굽과 달리기에 대한 논쟁은 말끔하게 해결됐다. 과학 학술지 ‘사이언티픽 아메리칸(Scientific American)’ 1878년 10월호에 마이브리지의 사진이 판화로 재현돼 게재되면서 학술적으로도 인정을 받았다.


[그림 2] 1878년 마이브리지는 말이 달리는 모습을 연속으로 촬영하는데 성공했다. 사진 출처 : 위키미디어



이듬해 마이브리지는 사진을 연속적으로 이어서 보여주는 ‘주프락시스코프(zoopraxiscope)’를 선보인다. 둥글고 납작한 유리판의 가장자리에 연속 촬영된 동물의 모습을 붙인 뒤 회전시키면 실제 움직임을 생생하게 보여주는 장치였다. 스크린에 영화를 비추는 영사기의 원형이라 부를 만한 위대한 발명품이 탄생한 것이다. 1893년 시카고 만국박람회에 등장했을 때도 주프락시스코프는 큰 인기를 끌었다.

이후에도 마이브리지는 말 이외에 사람, 동물, 새의 움직임을 사진으로 촬영해 주프락시스코프로 재생했다. 사람들은 난생 처음 보는 광경에 입을 다물지 못했다. 소문이 퍼지면서 미국과 유럽 전역에서도 강연 요청이 밀려들었다.

1881년 프랑스를 방문한 마이브리지는 ‘크로노포토그래픽 건(Chronophotographic Gun)’을 개발한 에티엔-쥘 마레(Etienne-Jules Marey)와 만나게 된다. 생태학자였던 마레는 동물의 움직임을 포착하기 위해 총 모양의 사진기를 개발한다. 이 사진기는 동물을 겨냥하고 방아쇠를 당기면 총알이 나가는 대신 필름이 회전하면서 1초에 12장의 사진이 찍혔다.

공통의 목표를 지닌 마이브리지와 마레는 금세 의기투합해 공동 작업을 진행한다. 그 과정에서 마이브리지는 예술적인 태도로 마레에게 감명을 주었고, 반대로 마레는 과학적인 방식으로 마이브리지에게 영향을 끼쳤다. 둘의 업적은 연속촬영 분야의 획기적인 발전을 이끌었고 바야흐로 ‘동영상(Motion Picture)’의 시대를 열었다.



[그림 3] 에티엔-쥘 마레가 개발한 ‘크로노포토그래픽 건’. 방아쇠를 당기면 필름이 회전하면서 1초에 12장의 사진이 찍힌다. 사진 출처 : 위키미디어


1888년 조지 이스트먼(Geoge Eastman)이 돌돌 말린 롤 형태의 필름을 개발하고 1892년 사진용품 회사 이스트먼 코닥(Eastman Kodak)을 설립하면서 동영상 기술은 다시 한 번 전환기를 맞이한다. 원반을 이용한 주프락시스코프는 몇 초 동안의 움직임만 보여줄 수 있었지만, 롤 형태의 이스트먼 방식을 사용하면 몇 십 분짜리 영상을 촬영하고 재생하는 일이 가능했다. 영화라는 장르가 인류 역사에 등장하는 것은 이제 시간 문제였다.

발명왕 에디슨이 1891년 키네토그래프(Kinetograph)를 발명했지만 기계 안을 혼자서 들여다보는 방식이어서 큰 인기를 끌지 못했다. 그러던 1895년 독일, 영국, 프랑스 등 유럽 대륙의 곳곳에서 스크린 위에 상영되는 최초의 영화가 선을 보였다.

프랑스의 뤼미에르 형제(Auguste & Louis Lumière)는 가장 늦은 1895년 12월 28일에야 영화 상영 기술을 선보였지만 “기차가 달려드는 화면에 관객들이 놀라 영화관을 뛰쳐나왔다”는 소문이 퍼지면서 대중적인 인기를 얻고 영화의 창시자로 등극하게 된다. 많은 사람들이 최초의 영화로 알고 있는 ‘시오타 역에 도착하는 기차(Arrival of a Train at La Ciotat)’는 사실 이듬해인 1896년에 상영된 작품이다.

어쨌든 그 이후 영화 장르는 발전을 거듭했으며 오늘날 거대한 산업을 이루었다. 말 애호가인 스탠퍼드의 자금으로 땅을 마련하고 끈기 있는 마이브리지의 노력으로 씨앗을 심은 덕분에 지금의 영화인들은 풍성한 열매를 누릴 수 있는 것이다.

글 : 임동욱 과학칼럼니스트

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