물리 기반 셰이딩으로 작업하기 #1 UNITY3D

본 포스팅은 유니티 공식 블로그의 "Working with Physically Based Shading" a practical approach"를 번역한 것입니다.



유니티5 베타를 사용중이시라면 에셋 스토어에서 바이킹 마을 데모를 다운받아서 확인해보실 수 있습니다. 이 데모에서는 유니티5에서 씬의 조명을 어떻게 구성해야 하는지에 대한 안내를 받을 수 있습니다.


견본 환경 만들기

텍스쳐링과 셰이더 설정을 알맞게 결정하기 위해서는 간단한 신을 다양한 라이팅 셋업으로 테스트해보는 것을 추천합니다. 이는 각기 다른 스카이박스와 라이팅 등 모델의 조명에 연관되는 것 들을 의미합니다. 유니티5를 열면 빈 씬이 기본적으로 절차적으로 생성 된 하늘이 포함 된 것을 확인 가능합니다. 이는 기본 환경광과 반사 셋팅을 포함하고 있습니다. 
템플릿 환경에서는 다음 사항들이 준비되어있어야합니다.
- HDR 카메라 렌더링
- 몇 개의 리플렉션 프로브
- 라이트 프로브의 그룹
- HDR 하늘텍스쳐와 재질(material)들의 셋. 이 프로젝트에 포함된 하늘은 유니티를 위해 커스텀하게 만들어진 것이 사용되었습니다.( 제작자:Dutch Skies 360)
- HDR 하늘 색과 강도가 맞춰진 미색의 방향성 광원(directional light)


스카이 텍스쳐 파라미터 조절

대부분의 하늘 텍스쳐는 이미지 자체에 태양 및 플레어를 포함하고 있습니다. 하지만 이는 다음 이유들로 인해 잠재적인 문제가 됩니다.
- 디렉셔널 라이트의 방향을 잡을 시 텍스쳐에 그려진 태양과 맞춰야만 하는 제약이 생깁니다.
- 강렬한 스페큘라 하이라이트떄문에 반사된 태양과 스페큘러 핫스팟이 겹쳐버립니다. 
- 미리 그려진 태양의 반사가 그림자 영역에서 가려지지 않습니다. 이는 어두운 영역에다 어색한 반짝임을 만들어버립니다.
때문에, 태양의 하이라이트, 플레어, 태양광 및 HDR 값은 하늘 텍스쳐 외부(주로 디렉셔널 라이트)에서 편집되어야합니다. 


물리 기반 셰이딩 재질 

유니티5의 스탠다드 셰이더는 스페큘러 컬러와 메탈릭 워크플로우 둘 다 제공하고 있습니다. 둘 모두 표면에 반사하는 색을 정의하고 있습니다. 스페큘러 워크플로우에서는 색상이 직접적으로 명시됩니다. 반면 메탈릭 워크플로우에서는, 디퓨즈 색상과 메탈릭 값의 조합으로  색상이 만들어집니다. 

에셋 스토어에서 캘리브레이션(Calibration) 씬을 받아보실 수 있습니다. 이 씬은 각종 측정용 차트를 포함하고 있습니다. 바이킹 프로젝트에서는 스페큘러 컬러 워크플로우로 만들어졌는데, 이 차트를 참고하며 진행하였습니다.
스페큘러 워크플로우에서는 반사광의 스페큘러 색상을 직접 선택 할 수 있습니다. 반면 메탈릭 워크플로우에서는 재질이 조명될 때 메탈처럼 작동할 것인지에 대한 선택을 할 수 있습니다. 두 워크플로우 모두 최종적으로는 동일한 결과를 만들어 낼 수 있습니다. 따라서 작업 진행을 스페큘러 워크플로우로 할 것인지 메탈릭 워크 플로우로 할 것인지는 순전히 작업자의 기호에 맞추어 선택하면 됩니다. 

스페큘러 값 차트:

메탈릭 값 차트:


재질 설정하기

재질을 만들 시, 테스트 용도의 깨끗한 재질을 만들어 두면 유용합니다. 이 재질에다 측정용 챠트로부터 색상 등의 값을 적용합니다. 그 후 텍스쳐를 적용한 결과와 비교해보면 재질 본래의 느낌을 확인해볼 수 있습니다.


텍스쳐 제작의 전통적인 방법

바이킹 마을 데모에 쓰인 텍스쳐들은 사진 등의 데이터로부터 스캔한 디퓨즈/알베도, 스페큘러, 노말맵 등을 사용합니다. (제공 : Quixel텍스쳐에 디테일을 추가할 때는 주의할 점이 있습니다. 예를 들자면, 일반적으로는 텍스쳐에 미리 AO나 그림자 등의 라이팅을 적용해서 그려넣기도 합니다. 하지만 물리 기반 렌더링에서는 엔진에서 모든 라이팅을 제공해주기때문에 텍스쳐에 미리 그려넣으면 안됩니다. 사진을 수정하는 작업은 이러한 리터칭이 많이 들어가야해서 PBS 스캐닝 된 데이터보다 부담이 큽니다만 Quixel SuiteAllegorithmic Substance Painter를 이용하면 이러한 과줭이 한결 수월해집니다.


스캔 데이터

PBS 대응하여 스캔된 데이터는 편집하기가 좀 더 편합니다. 알베도, 스페큘러, 매끄러움 등이 이미 분리된 데이터이기때문입니다. PBS 데이터를 만들어 주는 소프트웨어가  유니티 프로필에 대응되어있다면 더욱 좋을것입니다. 



* 글이 길어서 두 편으로 나눕니다.

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