이번엔 우마무스메를 만든 제작사, 사이게임즈가 3D 캐릭터를 모델링할 때 들어가는 디테일들의 일부를 알아보려 한다.
이에 대해 작년 11월, 사이게임즈 컨퍼런스에서 3D CG 리드 캐릭터 아티스트가 발표했던 오피셜 자료를 통해 알아보자.
3D 모델링에 대한 지식을 다루는 부분은 자세한 설명이 어려운 점, 미리 양해 바란다.
먼저 사이게임즈의 캐릭터 모델반은 기본적으로 하이퀄리티의 캐릭터를 모델을 담보할 수 있는 것을 기본 사양으로 두고 있다.
그들이 캐릭터 모델을 만들기 전에 가장 중요시할 요소를 먼저 생각하며, 그 3가지 요소는
1. 캐릭터로서의 '귀여움'
2. 라이벌들과 서로를 인정하면서도 경쟁하는 '스포콘'(스포츠+근성, 노력과 근성의 줄임말)
3. 레이스와 라이브에서 활약하기 위한 '현장감'
이며, 이것들을 표현하기 위해 아래 4가지 항목의 표현을 추구한다.
1. 감정표현을 나타내는 '표정'
2. 역동감을 표현하는 '머리카락이나 의상의 움직임'
3. 현실적인 골격이나 천의 질감을 표현하는 '조형'
4. 현장감 넘치는 레이스를 연출하기 위한 '젖음과 얼룩짐(더러움)'
그럼 본격적으로 모델 사양의 디테일을 알아보기 위해 두가지 목차를 기준으로 설명하고자 한다.
우마무스메 모델 사양에 대해
- 모델의 기본 사양
- 품질 향상을 위한 대책
먼저 '모델의 기본 사양'에 대해 대해 알아보겠다.
모델의 기본 사양
모델의 기본 사양은 아래 2가지를 기본으로 한다.
- 한정된 자원으로 효율적으로 만드는 것.
- 풍부한 표현으로 모델을 보여주는 것.
즉, 효율성과 퀄리티 두개를 동시에 잡기 위해선
기본 사양에 대해 품질을 담보하면서, 동시에 구현할 수 있는 메커니즘을 넣는다.
는 것을 중요하게 생각했다.
물론 기본 사양 제정은 쉽지 않다.
흔히 사람들이 '원시말딸'이라고 부르는 사진을 보면 알 수 있듯이, 개발기간이 장기화되면 초기에 제정한 사양으로 제작한 캐릭터 모델이 오래되게 느껴질 수 있다.
옷의 흔들림과 움직임 역시 개발 당시엔 선형적인 움직임만 할 수 있어 꽤 부자연스러웠다.
사진도 한 번 개선을 시도한 것들이지만 여전히 만족가는 내용은 아니었다고 한다.
개발기간중에도 기술은 발전해 나간다.
여기서 사이게임즈는 플레이어들에게 만족을 받기 위해 매번 업데이트를 반복하며 개발하지 않으면 안된다고 생각했고, 이는 우마무스메의 개발기간이 거진 5년이 걸린 것을 고려했을 때, 업데이트가 꽤 여러번 반복되었음을 알 수 있다.
그렇게 이상을 추구한 결과, 사이게임즈가 추구했던 이상적인 품질의 캐릭터 표현이 가능해졌다.
눈가를 비롯한 각종 부위의 차이가 이해될 거라 생각한다.
여기서 실제로 지금의 과정을 거쳐 만들어낸 현재의 기본 사양에 대해 소개하고자 한다.
1. 모델&텍스처 구성
2. 쉐이딩
3. 아웃라인
모델&텍스처 구성
먼저 모델 구성은 다음과 같다.
| 머터리얼 | 총 6개 |
| 폴리곤 | 약 20,000개 |
| 골수 | 약 160 조인트(공통부분) |
| 텍스처 | 합계 약 20장 정도 |
| 인플루언스 수 | 2개 |
그리고 텍스처 구성은 '컬러맵'과 '제어용 맵'으로 구분한다.
| 컬러맵 | 디퓨즈 |
| 섀도우 컬러 |
| 제어용 맵 | 섀도우 |
| 스페큘러 | |
| 컷오프 | |
| 환경 | |
| 림 |
우리가 알아볼 것은 제어용 맵을 이용한 디테일이다.
제어용 맵은 조명 그림자나 광택 형상 혹은 반영의 조정에 사용한다.
좌측은 '섀도우 마스크', '스페큘러 마스크', '컷오프 마스크'를 저장한다.
우측은 '환경 마스크'와 '림 마스크'를 저장한다.
이 마스크들이 적용됐을 시의 차이를 확인해보자.
섀도우 맵핑 적용 시 그림자 같은 것들이 더해져, 비춰지는 조명에 대한 그림자의 현장감이 증가한다.
섀도우 맵핑에 대한 개념이 더 궁금하다면 아래 링크 참고
https://en.wikipedia.org/wiki/Shadow_mapping
Shadow mapping - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to navigation Jump to search Method to draw shadows in computer graphic images Scene with shadow mapping Shadow mapping or shadowing projection is a process by which shadows are added to 3D computer graphics. This
en.wikipedia.org
https://docs.unity3d.com/Manual/shadow-mapping.html
Unity - Manual: Shadow mapping
Shadow mapping Unity uses a technique called shadow mapping to render real-time shadows. How shadow mapping works Shadow mapping uses textures called shadow maps. Shadow maps are similar to depth textures. A Light generates a shadow map in a similar way to
docs.unity3d.com
https://docs.unity3d.com/kr/2018.4/Manual/LightMode-Mixed-Shadowmask.html
섀도우 마스크 - Unity 매뉴얼
섀도우 마스크(Shadowmask) 모드는 섀도우 마스크 조명 모드의 하나로 씬의 모든 혼합 조명에서 공유됩니다. 혼합 조명 을 섀도우 마스크 로 설정하려면
docs.unity3d.com
스페큘러 마스크 적용 시, 머리카락의 윤기나 금속류 등에 광택감이 살아난다.
주로 금 장식에 사용되어, 금장식에서 느껴지는 질감이 돋보이게 된다.
스페큘러에 대한 개념이 더 궁금하다면 아래 링크 참고, 디퓨즈와 비교해서 보면 더 좋다.
https://docs.unity3d.com/kr/2021.3/Manual/shader-NormalSpecular.html
스페큘러 - Unity 매뉴얼
참고. Unity 5에는 해당 셰이더를 대체하는 스탠다드 셰이더가 도입되었습니다.
docs.unity3d.com
컷오프 마스크는 섬세한 형체 표현에 사용된다.
예를 들면, 레이스의 구멍이나 세세한 요철(오목볼록함)의 표현이 있다.
티엠 오페라 오의 경우, 허리장식이나 망토 모델의 장식이 입체가 명확해진 것을 알 수 있다.
환경 맵은 빛을 반사하는 소재의 환경 반사를 표현하는데 사용한다.
자세히 보면 스페큘러 마스크와 큰 차이가 없어보이지만 둘의 적용위치가 유사하기 때문에 그런 것으로,두가지를 함께 사용하여 외형을 조정하는 경우가 많다.
이미지에선 금 장식 부분에 반영된 반사가 추가되었다.
환경 맵핑에 대한 개념이 더 궁금하다면 아래 링크 참고
https://opentutorials.org/course/2221/12595
환경 맵핑 Environment Mapping - OPENCG
opentutorials.org
https://en.wikipedia.org/wiki/Reflection_mapping
Reflection mapping - Wikipedia
An example of reflection mapping In computer graphics, environment mapping,[1][2][3] or reflection mapping, is an efficient image-based lighting technique for approximating the appearance of a reflective surface by means of a precomputed texture. The textu
en.wikipedia.org
림 마스크는 림라이트를 제어한다.
림라이트(Rim Light)는 역광이라고 하여, 피사체의 윤곽이나 테두리를 빛으로 노출시키는 피사체 뒤에 배치된다.
이 조명은 피사체의 윤곽을 강조하여 드라마틱하고 신비로운 효과를 만든다.
주로 피사체의 모양과 윤곽 강조하거나 배경에서 피사체를 분리하기 위해 사용된다.
우마무스메엔 항상 림을 넣고 입체 실루엣을 강조하나, 모든 곳에 들어가면 정보가 많아져서 뒷면과 접힌 부분을 비롯해 균열이 나타나는 부분을 조정해야 한다고 한다.
림 라이트에 대한 개념이 더 궁금하다면 아래 링크 참고
https://www.studiobinder.com/blog/what-is-a-rim-light-photography-definition/
What is a Rim Light — 3 Point Lighting Techniques Explained
A rim light is placed behind a subject that exposes the outline or rim of the subject with light, an essential part of 3 point lighting.
www.studiobinder.com
쉐이딩
쉐이딩은 빛의 거리와 각도에 따라 물체 표면의 조도를 변화시키는 기법이다.
여기선 디테일 제어용 맵을 소개한다.
사이게임즈는 쉐이딩을 실현하기 위하여 '디테일 마스크'라는 것을 추가했다.
주로 뺨쪽의 음영 제어에 사용된다.
쉐이딩에 대한 개념이 더 궁금하다면 아래 링크 참고
https://en.wikipedia.org/wiki/Shading
Shading - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to navigation Jump to search Depicting depth through varying levels of darkness This article is about shading in computer graphics. For the GPU technology that performs these techniques, see Shader. For other uses
en.wikipedia.org
아웃라인
아웃라인은 일러스트의 '선화'에 해당하는 부분이다.
툰조(카툰풍) 그림 만들기에 매우 중요한 역할을 하는 설정이다.
아웃라인은 3가지로 구성된다.
- 음영과의 양립
- 아웃라인의 조정
- 색의 변화
음영과의 양립은 원래의 모델에 아웃라인용 모델을 겹치는 것으로 만들어진다.
여기서 아웃라인용 모델이 원래의 모델보다 커질 시 윤곽선으로 표현된다.
여기서 아웃라인용 모델이 원래의 모델보다 커질 시 윤곽선으로 표현된다.
윤곽선이 굵은 상태에선 더 팝적인 분위기가 된다.
주로 이런 표현에 사용된다.
실제 윤곽선들을 하나하나 수작업하여 조정한다.
애니메이션 톤에서 사용되는 표현에 접근하기 위해 윤곽의 색상은 장면당 연출과 함께 색상을 변경할 수 있다.
사진에서도 힘을 발산하는 연출을 위해 윤곽선이 하얗게 발광하는 것 같은 모양으로 변하고 있다.
여기까지가 '모델의 기본사양'에 대한 내용이었다.
정리하자면, 우마무스메는 "기본사양에 운용의 밸런스를 담보할 수 있는 구조를 넣음으로써 고품질을 실현한다."
1. 모델 텍스처 구성
>>우마무스메의 기초적 룩을 구축하는데 필요한 레귤레이션을 제정하기 위한 규칙 제정
2. 쉐이딩
>> 디테일 맵을 사용하여 정밀도 높은 음영 표현 실현
3. 아웃라인
>> 쉐이딩과의 양립이나 보다 동적이고 풍부한 연출을 견딜 수 있는 구조 만들기
다음은 품질 향상을 위한 대책에 대해 알아보겠다.
우마무스메 모델 사양에 대해
- 모델의 기본 사양
- 품질 향상을 위한 대책
품질 향상을 위한 대책
사이게임즈는 전편에서 알 수 있듯이, 이렇게까지 기본사양을 퀄리티 있게 잡고도 품질 향상을 위한 대책이 필요했고, 계속 업데이트함에도 위화감이 느껴졌기 때문에 매번 업데이트해 왔다.
이번엔 개발공정에서 새로운 기본 사양이 된 사례와 대책을 알아보자.
순서는 이러하다.
1. 파묻힘의 대책
2. 라이트의 대책
3. 의복과 머리카락의 움직임의 대책
파묻힘의 대책
먼저 사진과 같이, 같은 동작임에도 옷에 따라 신체의 다른 부위가 파묻히는 문제점이 있다.
꽤 많은 게임들에서 겪고 있는 고질적인 문제로, 사이게임즈는 이것 때문에 의상 디자인의 폭을 좁히고 싶지 않았기에 조치를 취할 필요가 있었다.
해당 문제는 IK 콜리전으로 해결했다.
IK라는 것은 역운동학(Inverse Kinematics)라고 해서, 조인트를 계산하는 방법이다.
IK는 사진과 같이 순운동학(Forward Kinematics)인 FK와 달리 조인트의 끝점을 제어하고 이동을 제어한다.
콜리전은 충돌을 의미한다.(좌측 초록색 원들)
FK는 사람으로 치면, 팔 각각의 조인트(관절)를 하나하나 직접 구부려서 표현한다면, IK는 상대의 손을 잡아 흔들어대는 듯하여 나머지 조인트는 알아서 따라오는 듯한 모습을 볼 수 있다.
이를 이용하여 좌측 사진처럼 콜리전이 붉은색 원이 더이상 들어오지 못하도록 밀어올리는 것을 볼 수 있다.
그래서 아까의 문제를 이렇게 해결했으며, 이런 방법을 통해 우마무스메마다 외관을 유지하고 조정하는 번거로움을 줄일 수 있었다.
그외에 버츄얼 3D에서도 이런 식으로 얼굴과 팔의 콜리전이 서로 통과하지 못하게 하는 것도 볼 수 있다.
라이트의 대책
우마무스메는 경기 외에 라이브를 하는 등 다양한 장면이 존재하며, 각자의 연출 표현 방법의 완전히 다르다.
따라서 캐릭터 모델은 장면별로 대책을 강구하지 않으면 설득력이 나오지 않는다고 생각했다.
그래서 라이트의 대책 중 하나로써, 플레어 콜리전을 설치했다.
오른쪽에서 확인 가능한 녹색 구들이 플레어 콜리전이다.
라이브 배경에 설치된 플레어 라이트들은 '렌즈 플레어(Lens Flare)를 발생시킨다.
렌즈 플레어는 라이브에서 사용되는 라이트와 같이 광원이 강한 빛을 말하며, 조명이 카메라 렌즈로 향할 때 발생하는 빛의 현상이다.
흔히 카메라로 해나 라이브 조명을 볼 때 생기는 그것이 맞다.
플레어 콜리전은 플레어 라이트를 차단한다.
플레어 콜리전을 설치하지 않으면 좌측처럼 빛이 캐릭터를 관통해버린다.
이것을 통해 캐릭터 라이트의 카메라를 좀 더 자유롭게 배치할 수 있게 되어 라이브 연출의 폭이 현저하게 넓어졌다.
의복과 머리카락의 움직임에 대한 대책
개발 초기 다음과 같은 위화감이 발생했다.
사진을 보면, 좌측을 보면 치마에 천의 부드러움이 느껴지지 않고 단단한 인상이 있다.
또한 우측을 보면 머리카락의 움직임이 딱딱해보인다.
딱딱해 보이는 원인은 캐릭터가 머리를 기울인 후 트윈테일이 붕 뜨기 때문이고, 그것은 매우 부자연스러운 행동이다.
사이게임즈는 이러한 위화감을 없애기 위해 엔지니어들에게 문의하고 캐릭터 모델 사양의 재검토와 인테리어의 움직임을 재구성했다.
이미지를 보면 알 수 있듯이, 머리카락이 이전보다 딱딱한 인상이 없어졌고, 스커트가 흔들림에도 불구하고 부자연스러운 움직임이 사라지고 있다.
이렇게 중력과 저항소재로서의 경도나 부드러움을 세세하게 조정하여 각각의 우마무스메와 의상마다 설정하는 것으로 위화감이 거의 없는 자연스러운 흔들림의 움직임을 재현할 수 있었다.
여기까지가 '품질 향상을 위한 대책'에 대한 내용이었다.
정리하자면, 우마무스메의 기초 품질 향상은 "보고있는 사람에게 위화감을 느끼지 않게 하는 구조를 구축해 기본 사양에 내장하는 것이다."라고 할 수 있다.
그리고 이에 대한 대책으로 '파묻힘', '라이트' '흔들리는 것의 움직임'을 알아보았다.
두가지 목차를 한번에 정리하면,
우마무스메의 모델 사양에 대해서
- 고품질의 캐릭터 모델을 담보할 수 있는 기본 사양을 목표로 했다.
- 기본 사양은 개발 도중 발생한 문제에 대해 대응하고 업데이트했다.
라고 할 수 있겠다.
여기까지 우마무스메의 3D 모델의 텍스처 디테일의 일부를 알아보았다.
3D 모델링에 대해 잘 알고있는 것이 아니기에 함부로 더 자세하게 설명하지 못한 점 양해해주면 정말 감사한다.
다음 글에서 캐릭터 모델의 표정과 현장감에 대해 다루는 '우마무스메만의 표현에 대해서'로 돌아오겠다.
원본자료
https://www.youtube.com/watch?v=T2iI9hbNqLI&t=1610s
참고자료
https://game.watch.impress.co.jp/docs/kikaku/1366154.html
涙・瞳・汗までこだわる！ 「ウマ娘」3Dキャラモデル制作のノウハウを伝授 「カッコかわいい
カッコかわいいハイクオリティなキャラモデルをつくる!! これこそが、Android/iOS/PC用シミュレーションゲーム「ウマ娘 プリティーダービー」キャラモデル班に課せられたミッションだ。
game.watch.impress.co.jp
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