2D그래픽과 3D그래픽의 이해

CG(컴퓨터 그래픽)에서는 그림을 그리는 방식이 크게 2가지로 나뉜다. 그 중에 하나는 Bitmap방식이고 다른 하나는 Vector방식이다. 이것은 화상 표현 방법을 점(pixel)을 사용할것인가 좌표(point)를 사용 할 것인가에 따른 차이이다. 또한 화상의 표현이 평면인가 입체인가에 따라 2D와 3D로 구분된다. 이 2가지 개념의 이해는 앞으로 CG를 공부하는데 있어서 가장 중요한 기초라 하겠다.


2D(Dimension) 그래픽

2차원, 즉 평면으로 표현되는 그래픽을 말하며 일반 디스플레이 어댑터들은 이 방식으로 모니터에 그래픽이나 텍스트를 구현한다. 높이(x)와 폭(y)으로 표시되는 화면상의 실제적인 좌표에 그래픽 정보를 구현하는 것을 말한다. 최근 들어 각광받는 3차원 그래픽 기술과 비교하여 평면으로 표현되는 그래픽 방식을 2차원 그래픽이라고 한다. 게임 등에서 2D인지, 3D인지에 따라 그 실감은 크게 차이가 난다.

아래의 내용은 게임에서의 2D그래픽 처리 용어를 정리한 것이다.

스프라이트 (Sprite)
일정 사이즈의 그래픽데이터를 화면 상에서 자유자재로 배치하거나 고속으로 움직일 수 있는데, 이 그래픽데이터를 '스프라이트' 라고 한다. 컴퓨터에서는 화면 전체가 한 장의 그래픽 데이터로 구성되어 있기 때문에 액션 게임의 캐릭터 등을 움직이기 위해서는 캐릭터의 위치가 변화된 그림을 계속해서 만들어 표시해야 한다. 이것을 소프트웨어적로 행하게 되면 컴퓨터가 처리해야 하는 분량이 상당하게 되는데, 하드웨어적인 스프라이트 기능을 가지고 있는 게임기에서는 배경의 그림 위에 독립해서 캐릭터의 그림을 배치하고 자유자재로 위치를 변경할 수 있다

백그라운드 (Background)
일반적으로 2D에서 배경처리는 타일(Tile)방식을 많이 이용한다. 타일이란 화면표시 방법중 하나로 화상을 8X8 도트나 16X16 도트의 블록으로 나누어 그것을 칩이라고 부르는데 그 칩을 타일식으로 쌓아서 화면을 표시하는 것. 이렇게 하면 화상을 도트단위로 제어하지 않고 칩단위로 연산제어하는 것이 가능해지기 때문에 영상처리가 간단해지게 된다.



비트맵 (Bitmap)
화면표시 방법 중 하나로 모든 게임기에서 사용한다. 넓은 의미에선 PC의 화면 표시도 비트맵이라고 말할 수 있지만 처리방식이 약간 다르다.
기본적으로 임의로 1도트씩 바꿔쓰기가 가능하기 때문에 복잡한 화면의 표현에 적합하다고 할 수 있다. 폴리곤 처럼 리얼타임으로 물체의 크기나 형태가 변화하는 화면의 표현에는 절대적으로 유리. 하지만 고속 화면 표시에는 더 빠른 영상 처리칩과 비디오 램이 필요하다.

더블 버퍼링 (Double Buffering)
부드러운 애니메이션을 만들기 위한 방법. 애니메이션은 서로 다른 정지된 그림을 순간적으로 빠르게 지나가게 만들어서 마치 그것이 움직이는 것처럼 보이게 하는 눈속임이다. 보통 우리 눈이 1초에 30번 이상 변하는 것을 잘 감지하지 못하기 때문에 1초에 대략 30초 정도의 정지 화상을 연결해서 보여주면 아주 부드럽게 움직이는 모습으로 느끼게 된다. 게임에서도 마찬가지 인데 정지된 화면을 연결해서 순간적으로 번갈아 가면서 보여줘서 마치 움직이는 것처럼 보이게 할 뿐이다. 그러기 위해서는 비디오 메모리에 계속적으로 새로운 내용을 넣어줘야 하는데 동일한 영역에 데이터를 쓰고 지우는 작업을 계속 수행하면 화면상에 전체적으로 깜박이는 현상이 나타나게 된다. 비디오 메모리에 무엇인가 내용이 있을 때는 그 내용을 보여주지만 그 내용을 지울 때는 아무 것도 화면에 나타나지 않게 되기 때문에 당연한 현상이다. 이것을 방지하기 위해서 동일한 크기의 메모리를 두 개 잡아 놓고 한 곳에 데이터를 다 써넣으면 그 내용을 화면에 보여주고 그동안 다른 한 곳에 또 다른 내용을 써넣은 다음에 이번에는 그 내용을 보여주고 다시 원래의 메모리는 지우고 다시 다른 내용을 쓰고 하는 작업을 계속해서 반복하게 되면 깜박이는 현상없이 부드러운 화면을 만들 수 있다

3D(Dimension) 그래픽

현실 세계에서 우리가 보고 느끼고 경험하는 모든 환경들은 3차원의 공간상에서 일어난다. 우리가 보는 시야는 좌우(x축), 상하(y축), 전후(z축)로 구성되어 있으며 그 공간 속에서 모든 물체를 감지한다. 이렇듯 우리가 보는 환경과 환경 속에 있는 물체를 우리가 보는 것과 똑같이 3차원 공간 속에서 표현하려는 그래픽이 바로 3차원 그래픽인 것이다. 이것을 컴퓨터라는 도구를 이용하여 2D 그래픽의 한계를 극복하고 3차원 공간상에 실사와 똑같이 느낄 수 있는 그래픽을 구현하려 하는 것이다.

'3D'는 3Dimension이라는 뜻으로 3차원으로 표현된 그래픽 이미지를 말하는 것이다. 하지만 PC의 화면 출력은 X,Y축으로 표현되는 2차원(2D)의 모니터상에서 이루어지기 때문에 실제 물체와 같은 느낌이나 원근감을 표현하기 어렵다. 따라서 실제 물체의 공간 좌표가 필요한 CAD나 실감나는 그래픽 이미지를 나타내기 위해서는 Z축을 추가, 특정시점의 시야에서 3차원 공간을 2차원의 면에 투영함으로써 3차원의 공간을 PC의 모니터에 표현 할 수 있다. 이와 같은 처리방식으로 표현되는 그래픽 이미지(3D이미지)를 3D 그래픽이라고 하며, 보다 현실감을 주기 위해 렌더링이라는 화상처리를 하기도 한다.

3D이미지(Image)란 3D로 구현되는 그래픽 이미지로 각 점(point)의 위치를 높이, 폭, 깊이의 3개의 공간 좌표로 처리한 이미지를 의미한다. 주로 설계 도면이나 애니메이션 영화등 특수 효과에 사용된다.

3차원 그래픽 카드는 건축 조감도를 그린다거나 애니메이션의 제작 등에서 큰 효과를 보여주며 특히 돋보이는 곳은 컴퓨터 게임이다.
컴퓨터 게임은 대부분 3차원 에니메이션으로 제작되어 예전의 그래픽 카드에서는 실감나는 영상의 표현에 어려움이 있다. 이런 문제를 개선한 제품이 '3D 그래픽 가속카드'이다.