NDC2015 유니티 정적 라이팅 이게 최선인가요

유니티 정적 라이팅
이게 최선인가요
– 3DS MAX 멘탈레이를 이용한
프로젝트 FM 배경 퀄리티 업그레이드 사례
넥슨 코리아 DS 실 수석연구원
유우원

넥슨 코리아 DS 실 수석연구원
유우원
3D 배경 및
테크니컬 아트 / 어시스턴트
•NHN / NHN 게임즈
•NPLUTO
•웹젠
•동양온라인
•모바일 스타트업
•스킬트리랩 UE4 강사
•현 넥슨코리아 DS 실 프로젝트 FM 재직중
게임테크 2013 / 언리얼 서밋 2014 / 유나이트 2015 강연
게임데브포에버 Silverchime [AKA 치매 ]
에이콘출판사 " 언리얼 4 블루프린트 게임 개발 " 공저

간접 라이팅
Indirect Illumination
Global illumination

라이팅 ( 조명 )
직접광
Direct Illumination
간접광
Indirect
Illumination
+
Image from : Wikipedia/Radiosity

라이팅 ( 조명 )
NO GI
GI :
Global
Illumination
+

좀더 현실적인 라이팅을 위한 그래픽 알고리듬
GI : Global illumination or
Indirect illumination
반사 (Reflecion) / 굴절 (Refraction) / 음영 (Shadow)
을
시뮬레이트

좀더 현실적인 라이팅을 위한 그래픽 알고리듬 .
하나 이상을 혼용하기도 함 .
정확해지지만 반대급부로 시간이 더 걸림
GI : Global illumination or
Indirect illumination
• Radiosity
• Ray Tracing
• Photon Mapping
• IBL (Image Based Lighting)…
• ETCs

Mental Ray 의 GI 방식
파이널게더
Final Gather
포톤 매핑
Photon
Mappinig
+
FG GI

Mental Ray 의 GI 방식
파이널게더
Final Gather
포톤 매핑 (GI)
Photon Mappinig
+
Image from : http://blog.digitaltutors.com/indirect-illumination-final-gather-vs-global-
illumination/

Mental Ray 란
• 독일 Mental Image 사가 만들어낸 프로덕션 퀄리티의 렌더러
• 3DS MAX, MAYA, SOFTIMAGE ,CATIA 등 여러 3D 제작 어플리케이
션에 탑재됨 .
• 2007 년에 NVIDIA 사가 인수 .

Mental Ray 란
Hulk / Tron : Legacy / Spider man 3
/ The Matrix Reloaded & Revolutions,
/ Star Wars Episode II: Attack of the Clones,
/ The Day After Tomorrow 등에 사용

Mental Ray 의 장점
차근히 설명해 드릴께요 ㅠㅠ
• 포톤매핑을 이용한 물리기반 글로벌 일루미네이트 시뮬레이션
• 멘탈레이 라이트를 사용하여 여러 에어리어 라이트의 옵션 변경
이 가능

Mental Ray 의 장점
건축 렌더링 등 잘나가던 한 때
( 물론 브라질 / 멕스웰렌더 / 렌더맨등 더 한 칼 하시던 형님들도 있었어
요 )
초기엔 맥스 스캔라인 렌더랑 멘탈레이 게시판 배틀하던 시절도…

그리고… V-Ray 의 등장
으아아아
Chaos
Group
V-Ray

그리고… V-Ray 의 등장
• 사용하기 쉬우면서도 높은 퀄리티
• 신크기 대비 메모리 사용량 적음 , 수많은
서드파티 플러그인 지원 등의 문제로 많은
사람들이 뷔레이로 옮겨감 .
• 멘탈레이에 관한 수많은 정보나 튜토리얼
들이 사라져감 .

그럼에도 왜 멘탈레이를 ?
• Vray 를 사장님이 안 사주실 때 .
$1040 정도 .
지브러시가 $795 니 고민되기는 하는 가격입니다 .
단지 라이팅맵 하나 구우려고 구매신청서를 올리기엔
조금 부담이…

• 맥스는 정품이 있으니까 .
뷔레이는 없어도 맥스는 정품이니 내장 기능을 가능한 사용해 보
자 .
그래서 해보았습니다 .

유니티와 3DS MAX 라이트의 비교

- 감쇠 (Attenuation) 의 유무 .
- 감쇠란 :
빛이 어디서부터 어떻게 감소하여 사라지는지의 설
정 (Decay)
유니티와 3DS MAX 라이트의 차이점

감쇠가 왜 필요한데 ?
• 횃불 / 모닥불 등 로컬라이트의
주변 강도와 채도가 강하면서도
복도 너머까지 영향을 주기 원하
지 않는 경우 등 .
• 특히 실내조명 설정시 레인지와
파워만으로는 세밀한 요구사항
에 맞춰 설정하기 힘든 경우가
있습니다 .

유니티와 멘탈레이 라이트의
비교
Unity Pointlight

비교
Mental Ray Pointlight
Inverse Square
나 거의
안보임

비교
프로젝트 시연

Shadow Color
이외로 그림자 칼라톤을 지정하고 싶다는 요구가 있었습니
다 .
숲 속 , 풀 그림자 등

Shadow Color
신 엠비언트 칼라를 변경하는 방법도 있지만 이 경우 모든 다른 텍
스쳐의 색감이 영향을 받음 . 특별히 왜곡되는 것을 바라지 않는
경우
그림자 색은 바꿨는데…
고기가… !

왜 외부라이팅맵이 필요하죠 ?
물론 유니티 비스트 라이트도 직관적이고 사용하기 편리하
지만 ,
때로 여러 가지 요구를 다 맞추기에 역부족일 때가 존재 .

물론 유니티 라이트도 직관적이고 사용성이 좋지
만 , 여러 가지 요구를 다 맞추기에 역부족일 때
가 존재 .
Ex ) 따뜻한 냉커피 , 끓는 팥빙수…

멘탈레이의 두가지 간접광 솔루션 : GI /
FG

멘탈레이의 두가지 간접광 솔루션 : GI / FG
Image from : http://blog.digitaltutors.com/indirect-illumination-final-gather-vs-global-illumination/

Global Illumination : GI
Photon mapping
글로벌 일루미네이션

Global Illumination
: by Photon mapping

Global Illumination : by
Photon mapping

Global Illumination : by
Photon mapping
Energy : 발사될 때의 에너지
Decay : 에너지 감소율
GI Photon : 광원에서 발사할 포톤의 수

• 실제 포톤의 이동거리에 따라 에너지가 감소함
• 광량만이 아니라 타겟과의 거리도 문제가 됨
• 이동거리는 시스템 유닛을 따라 계산합니다 .
반드시 시스템 유닛 단위를 맞춰주세요 .
시스템 유닛이 다르면
조명 결과물이 다르게 나올 수 있습니다 !
GI : Photon mapping
* 저는 멘탈레이 렌더링에서 cm 를 주로 이용합니다

포톤이 이동하며 에너지를 잃어 어
두움
GI : Photon mapping

포톤의 이동거리가 짧아 에너지를 더 많이 가지고 있으므로 같은 라이트이지만 더
밝아짐
GI : Photon mapping

GI 의 장점
• 물리적으로 정확함 .
• 적정량의 포톤을 사용할시 GI 계산이 상당히 빠르다 .

GI 의 단점
• 다소 얼룩이 있음 .
• 얼룩을 없앨정도의 포톤 매핑을 하려면 어마어마한 수의 포톤을 날
려야 함 .
장점이 사라짐
• 포톤 방출 수백만 x 라이트 수십개 = !?
Photon 2,000,000

GI 의 단점• 다소 얼룩이 있음 .
• 얼룩을 없앨정도의 포톤 매핑을 하려면 어마어마한 수의 포톤을 날
려야 함 .
장점이 사라짐
• 포톤 방출 수백만 x 라이트 수십개 = !?
GI 계산이 끝나지 않아…

FG : Final Gather
파이널 게더

FG : Final Gather
• GI 와 완전 반대 .
• [ 광원 ] 이 아닌 [ 카메라 ] 에서 .
• 포톤이 아니라 프로브 (?) 를 발사
이것을 FG Point ( 파이널 게더 포인트 ) 라 합
니다

FG : Final Gather
직접광 상황 Direct Illumination

FG : Final Gather
( 카메라에서 ) FG 포인트 방출

FG : Final Gather
FG 포인트에서 레이를 방출 , 정보를 모음

FG : Final Gather
FG 포인트 샘플링

FG : Final Gather
샘플링 보간

FG 의 장점
• 빠르다 .
• 깨끗하다 . ( 노이즈 적음 )
• 시간대비 그럴싸한 결과물을 보여준다 .
심지어 대충 설치한 조명도 볼만하다 .
보이는데만 이쁘면 되는 거 아닌가요

FG 의 단점
• 그럴싸하지만 FAKE( 구라 ) 다 .
• 카메라에서 프로브를 날려서 하는 것이라 ( 마치 SSAO 처럼 )
보이지 않는곳에 대한 정보는 없음 . 정확하지 않음 .
• 약점 극복을 위해 Diffuse bounce 를 작동시키고 FG 포인트
수를 늘리면 속도의 장점을 잃음 .
옵션을 올렸더니 렌더링 12 시간…

FG+GI
이 두가지를 함께 사용하면 ?

FG+GI
• 빠른 조명 계산 :
파이널게더 페이즈에서 얼룩
을 없애므로 포톤수를 적게 해
도 OK
• FG 의 약점인 카메라 사각도
포톤매핑이 되어 있으므로 정
확 . GI 가 작동하면 시간을
많이 소모하는 Diffuse
bounce 는 무효화 .

• 서로의 장점만을 부각 .
• 함께 사용하면 시간과 품질에서
모두 좋은 결과를 얻을 수 있음
FG+GI

유니티엔진 에서 외부 라이팅맵 사용하기

•조명은 스탠다드의 mr omni, mr spot 위주로 세팅
•시스템 유닛 적절히 되었는지 꼬옥 확인 .
•Exposure Control 은 사용하지 않는다 .
•Gamma Control [ ON ].
맥스에서 멘탈레이 라이트 세팅

맥스에서 멘탈레이 라이트 세팅
라이트는 mr Area Spot 타입 .

맥스에서 멘탈레이 렌더링
Global Illumination
포톤 500,000 개
Final Gather
Draft ( 최저사양 )

렌더링 버켓이 움직일때 대강 상황을 본다
던지
특정 부위 (Region) 만 빨리 렌더링을 걸어
서 라이팅 상황을 신속하게 알아내고 변경
하는것이 가능해서 편리합니다 .

유니티엔진에서 사용하기 위해
• 정적 오브젝트를 하나의 오브젝트로 Attach.
모든 매터리얼은 멀티 - 서브 매터리얼로 세팅
됨 .
• 2 번째 UV 를 곱게 펴 둔다 .

2 번째 UV 채널을 폅니다
ㅠㅠ
잘 펼수 있지 ? 후훗

구워진 Lightingmap
0 키를 눌러 베이크 메뉴를 열고
2nd UV 채널에 Lightingmap 을 베이킹
합니다

• 베이킹 시 EXR 32 비트 RGB 로
추출 . 알파채널은 제외합니다 .
• RGBA 로 추출하면 그림자
(Shadow) 영역이 파랗게 보인다고
함 .
• 굳이 해보지는 않았음 .

유니티로 신 오브젝트를 임포트합니다
Generate Lightmap UV 는 언체크 해주세요

Bake Scene 을 눌러 라이트를 베이크합니
다
Single Lightmap 모드로 라이트 빌드를 한번은 해야 라이트맵 슬롯이 생
깁니다 .

들여온 EXR32 라이트맵을 설정합니다
임포트 타입은 Lightmap / 밉맵은꺼주세요 . 압축은
적절히 .

커스텀 라이트맵 지정하기
베이크한 뒤 만들어진 슬롯에 준비된 라이트맵을 끌어다 넣습니다

트러블슈팅
두 가지 문제가 생겼습니다 .
1. 생각보다 너무 어둡습니다 .
2. Seam 이 찢어져 있습니다 .

Seam 틀어짐 수정
Object 를 선택 후 Lightmapping
윈도우의 Object 탭을 열면
Atlas 항목에 트래쉬 값이 들어가
있습니다 . Offset X/Y 값을 모두 ‘
0’ 으로 다시 지정해 줍니다 .

Seam 틀어짐 수정
UV 가 이제 제대로 들어가 있습니다 .

포토샵으로 라이트맵 수정하기
우클릭해서 Show in Explorer 로 열어서
라이트맵 파일을 포토샵으로 가져갑니다

밝기 수정
Image>Adjust>Exposure 메뉴에서
Gamma correction 항목에
2.2 값을 넣어 줍니다 .
꽤 밝아질겁니다 . 정상입니다 .

밝기 수정
세이브하고 돌아오면 정상적
으로 보입니다 .
유티니가 라이트맵을 가져올
때
리니어로 변환과정을 거치므
로
미리 라이트맵에 감마값 2.2
를
곱해주어야 역산시 정상으로
보이게 됩니다 .

렌더링과 비교
Unity
Mental Ray
Render

간접광 대조
Mental Ray
Minimal FG
LOW GI
Beast
Free Version
(NoBounce)

FM 프로젝트 적용 사례
MAX 뷰포트

FM 프로젝트 적용 사례
Unity Engine 4.X
Red Fog + Godray
3DS MAX MR 렌더링

멘탈레이도 좋지만
유니티 GI 를 그래도 써야 하는데 ,
좀 더 낫게 할 방법은 없는거야

[ 비스트 확장 옵션 사용하
기 ]
왜 없겠습니까

비스트 확장 옵션 사용하기
비스트는 기본 라이팅 방식 외에 XML 파일을 라이트맵 폴더에 넣어 줌으로서
여러 가지 추가옵션 사용이 가능합니다 .
… 문제는 이 XML 명령이 대단히 접근하기 힘들다는것 .

문제는 이 XML 명령이 대단히 접근하기 힘들다는것 .
뭐래

이를 도와주기 위한 GUI 형식의 익스텐션이 유니티 에셋스토어에 등록되어 있습
니다 .
[Lightmapping Extended]
https://www.assetstore.unity3d.com/kr/#!/content/6071

익스텐션을 등록하면 다음과 같이 XML 을 직접 편집하지 않고도
기존 라이트맵 윈도우 인터페이스처럼 익스텐션을 사용할 수 있습니다 .

큰 특징은 다음과 같습니다 .
-2 차 GI 를 설정할 수 있다 .
-GI 방식이 Final gather 뿐 아니라 / Path Tracer / Monte Carlo 등이 사용 가
능하다
-Environment 탭에서 IBL (HDRI 이미지베이스드라이팅 ) 이 사용 가능하다

사용 예제 I-1
기본 FG Path Tracer

사용 예제 I-2
기본 FG Monte-Carlo

사용 예제 II-1
기본 FG 1st
: FG / 2nd
: Path Tracer

사용 예제 II-1
1st
: FG / 2nd
: Path Tracer Mental Ray

결론
- 외부 라이트 렌더링의 장점
•렌더링 퀄리티를 거의 그대로 가져올 수 있습니다 .
렌더링만 잘 세팅하면 게임 광빨이…
•조건에 맞는 다양한 라이팅 옵션을 사용할 수 있습니다
.
•멘탈레이는 따로 안 사도 됩니다 .

결론
- 외부 렌더링의 단점
•멀티매터리얼 관리의 복잡함
•2nd
Custom UV 채널을 펴는 수고…
물론 여러 UV 서드파티 프로그램을 활용할 수도 있습
니다 .
(Flatiron 등 )
MAX 의 UV 기능도 상당히 편해진 편입니다 .

결론
- 외부 렌더링의 단점 2
배경으로 사용할 [ 하나의 스태틱 오브젝트의 버텍스 수 ] 가
65535 이상이면 유니티에서 강제로 파트분리가 이루어집니다 .
(16 비트 바이너리 한계 )
따라서 작은 분리된 스테이지 로 구성된 경우에 유효합니다 .
오픈월드 등 큰 필드에서는 사용이 곤란합니다

P.S.
-GI 옵션들은 살짝 비슷해요
굳이 멘탈레이가 아니라 다른 엔진 / 렌더러에서도
작동하는 기본만 알면 유용하게 사용할 수가 있습니다

P.S.
-Mental Ray 의 재발견
최근에는 뷔레이덕에 많이들 사용하지 않으시지만
살펴보니 멘탈레이도 좋은 렌더러 입니다 .
매년 높아진 가격만큼 추가되어 제공되는 기능들을
적극 도입해서 사용해보는건 어떨까요

P.S.2
ShaderFXShaderFX
뭐가 좋을지 몰라서뭐가 좋을지 몰라서
일단 다 넣어봤어일단 다 넣어봤어
IrayIray
노드기반 매터리얼노드기반 매터리얼
고맙고 좋은 건 알겠는데…고맙고 좋은 건 알겠는데…
MAX Creation GraphMAX Creation Graph

P.S.2
이후에도 기본 탑재기능들을 사용
편리하고 유용한 사례들을 준비해볼까 합니다 . ^^
+@ 요즘 Substance 가 핫하다죠 ?

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