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Under the Hood
Arnold 와 3ds Max 를 이용한 자동차 음영 처리 및 렌더링
Sina Mehralinia
3D 아티스트가 다룰 수 있는 주제는 상상을 초월할 만큼 다양합니다. 매우 사실적이고 목가적인 풍경을 만들어 내는 한편 길고 날카로운 발톱과 뾰족한 꼬리, 무시무시한 이빨을 가진 악몽 속 괴물을 재현할 수도 있습니다. 이처럼 다양한 에셋을 완전히 새로 창조해야 하는 경우가 많기 때문에 창의력과 꼼꼼한 성격, 유연한 사고는 3D 아티스트에게 꼭 필요한 자질입니다. 그와 더불어 적절한 도구를 갖추는 것도 대단히 중요합니다. 저는 3ds Max와 Arnold를 꾸준히 사용하고 있습니다. 제가 작업하는 수많은 프로젝트를 처리하는 데 필요한 다양한 기능을 제공하기 때문입니다. 3D 시각화 프로젝트에서 발생할 수 있는 모든 작업을 처리할 수 있을 뿐만아니라 배우고 사용하기에도 쉽습니다.
사실 저는 건축 설계 분야에서 AutoCAD와 Revit을 사용했던 경험을 살려 독학으로 3D 아티스트가 되었습니다. 3ds Max를 사용하면서 더 복잡한 3D 모델과 더 실감나는 3D 렌더링을 제작할 수 있게 되었고, 그러면서 창의적인 프로세스에 매료되었습니다. 저만의 세계를 창조하고 아이디어에 생명력을 불어넣으며 원하는 것은 무엇이든 표현할 수 있는 것이 좋았습니다.
누구나 나름의 작업 방식이 있겠지만 여기서는 제가 3ds Max와 Arnold를 사용해 3D 렌더링을 제작하는 데 사용했던 워크플로우를 단계별로 설명하겠습니다. 멋진 작품을 만들어내는 데 도움이 되었으면 합니다.
프로젝트
광고나 VFX 파이프라인에서 에셋으로 사용하기에 손색이 없을 만큼 모양과 느낌이 사실적인 렌더링을 만들어 달라는 요청을 자주 받습니다. 제조업체에서는 상세 정보가 담긴 3D 모델을 CAD 파일 형식으로 만들어 제게 보냅니다. 운이 좋으면 여러 각도와 거리에서 모델을 보여 주는 일련의 참조용 사진을 제공받기도 합니다. 3D 모델은 자연광에서 찍었을 때가 가장 좋습니다. 보통은 고객이 추구하는 분위기, 색조, 전반적인 느낌에 대한 여러 가지 지시가 주어집니다. 이 같은 사항을 모두 고려하면서 프로세스의 전 과정에서 다양한 쉐이더, 텍스처, 조명을 적용해 봅니다.
룩 디벨롭먼트
일반적으로 저는 쉐이더를 제작하기 위해 3D 모델을 룩 디벨롭먼트 장면으로 가져오지만 이 프로젝트에서는 Speedshape의 3D 모델을 사용하여 작업하기로 했습니다. 먼저 객체를 가져오고, 모델을 바라보는 실제 카메라라고 할 수 있는 Arnold Skydome 라이트를 추가하여 새로운 장면을 만듭니다. 그런 다음 HDRI를 선택하여 스카이돔 라이트에 할당합니다. 저는 개인적으로 강렬한 라이트가 있는 내부 장면을 좋아합니다.
다른 방법으로, 3ds Max의 템플릿 기능을 사용할 수 있습니다. Skydome 라이트가 적용된 새 템플릿을 만들면 원하는 모든 설정과 UI 기능이 저장되어 나중에 다시 사용할 수 있습니다. 매우 편리하고 유용한 기능이죠.
Car Paint
자동차에는 다양한 표면이 존재하기 때문에 여러 종류의 페인트를 사용하는 것이 중요합니다. 자동차 페인트(Car Paint) 쉐이더는 Arnold 5.0.2에서 처음 선보인 기능으로, 자동차의 다양한 부분에 대해 서로 다른 질감을 쉽게 표현할 수 있습니다.
위에 클리어 코트 레이어를 입힌 페인트의 기본 색상 레이어(specularity 0)인 솔리드 자동차 페인트를 사용해 작업을 시작했습니다.
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Solid
위에 클리어 코트 레이어를 입힌 페인트의 기본 색상 레이어(specularity 0)인 솔리드 자동차 페인트를 사용해 작업을 시작했습니다.
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Matte
그런 다음 두 번째로, rough specularity(0.5 이상)를 적용한 기본 색상인 무광택 자동차 페인트를 만듭니다.
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Metallic
세 번째로 플레이크가 없는 금속 자동차 페인트를 사용합니다. 저는 클로즈업 샷이 필요 없고 렌더링 시간을 줄이고 싶을 때 주로 이 스타일을 사용합니다. 이것은 러프니스 0.25, 스펙큘러 레이어를 적용한 기본 색상 위에 클리어 코트 레이어를 입힙니다.
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플레이크가 있는 금속(METALLIIC WITH FLAKES)
다음으로 분말 상태의 금속을 클리어 코트 아래에 추가한 금속 자동차 페인트를 만듭니다. 추가되는 금속의 양, 크기 및 유형은 제조업체에 따라 다릅니다.
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진주빛 광택
마지막으로 진주빛 광택의 페인트를 만듭니다. 이 페인트는 금속(Metallic)과 비슷하지만 운모 플레이크라는 세라믹 결정이 추가되어 있습니다. 운모 플레이크는 투과하는 빛을 일부만 반사하고 빛의 속도를 느리게 하여 다양한 색상으로 분리된 빛을 반사합니다.
탄소 섬유(Carbon Fiber)
CFRP(탄소 섬유 강화 폴리머)는 매우 강하면서도 가벼운 섬유 강화 플라스틱입니다. 탄소 섬유는 탄소 원자가 섬유의 긴 축을 따라 거의 평행하게 정렬된 결정 형태로 결합되면서 만들어집니다. 이 같은 결정 형태의 정렬 상태 덕분에 섬유의 체적당 강도비가 높아져 크기에 비해 높은 강도를 가지게 됩니다. 수천 가닥의 탄소 섬유가 다발을 이루어 토(tow)가 되고 이 토는 그대로 사용하거나 직물로 짤 수 있습니다.
원하는 효과를 얻기 위해 디퓨즈 컬러와 범프에 대한 비트맵을 사용했습니다.
고무(Rubber)
타이어를 만들기 위해 스페큘러 러프니스와 미세한 범프를 표현할 마이크로 디테일로, 노이즈 맵을 사용하여 고무 재질을 만들었습니다.
긁힌 금속(Scratched Metal)
이 쉐이더의 경우 금속을 만들고 노멀 맵을 적용해 표면의 스크래치를 표현했습니다. CS6 이하 버전에서 스크래치 맵을 노멀 맵으로 변환할 때는 NVIDIA Texture Tools for Adobe Photoshop을 사용하면 됩니다. Creative Cloud 또는 새로운 버전을 사용하는 경우 Photoshop의 필터 메뉴에 있는 옵션을 사용하면 됩니다.
플라스틱(내장)(Plastic (Interior))
저는 운전대와 대시보드에는 플라스틱을 사용했습니다. 만들 때는 실제 자동차의 참조 사진을 여러 장 살펴보고 최대한 실제에 가깝게 표현하려 노력했습니다. 이때 가장 중요한 포인트는 범프를 표현하는 데 적합한 맵을 선택하고 적당한 러프니스를 적용하는 것입니다. 그런 다음 스페큘러 색상 값에 동일한 범프 맵을 사용하여 쉐이더의 균열에 더 어두운 반사광을 표현합니다.
가죽(내장)(Leather (Interior))
가죽을 표현하는 워크플로우는 플라스틱 쉐이더를 만드는 과정과 거의 동일하며 범프와 반사를 더 적게 사용하고 좀 더 매끄러운 표면을 사용한다는 점만 다릅니다.
자동차
재질이 모두 완성되면 자동차를 장면으로 가져올 수 있습니다. 먼저 쉐이더를 할당하고 MapScaler 수정도구를 사용해 배율을 조정합니다. Triplanar 노드에 배율 매개 변수를 사용해도 됩니다.
그런 다음 자동차 휠을 표현할 쉐이더를 만듭니다. 두 가지 금속 재질을 만들어, 앞서 만든 고무 재질에 추가했습니다. 타이어의 사이드월 텍스처에는 디스플레이스먼트를 사용했습니다. MaxtoA에서 객체를 선택하고 Arnold의 수정도구를 추가하여 디스플레이스먼트를 적용합니다.
유용한 힌트: 디스플레이스먼트를 활성화하고 슬롯에 맵을 할당하십시오.
이제 라이트를 만들 차례입니다. 저는 범프를 사용한 텍스처를 적용하여 헤드라이트 유리를 표현합니다. 다른 부품에는 크롬 또는 미러 쉐이더 작업이 필요합니다. 자동차의 방향 지시등에는 주황색 색조의 유리를 사용하고 후방 방향지시등에는 빨간색 색조의 유리를 사용합니다. 착색된 유리를 만들려면 원하는 색상을 분산에 추가하고 같은 색상의 더 연한 버전을 Transmission 컬러로 추가합니다. 반사광 산란은 작업하는 장면에 따라 달라집니다. 밝게 표현하려면 렌더 셋팅의 Ray Depth 섹션에서 바운스 값을 더 추가합니다. 이 예의 경우 4 정도면 충분합니다. 더 사실적으로 표현하기 위해 기본 색상을 더 추가했다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
조명
최종 렌더를 위해 일치하는 HDRI와 원거리 라이트가 적용된 백 플레이트를 사용하여 조명의 그림자 효과를 강조했습니다. 환경 및 효과에서 배경에 백 플레이트를 할당하면 됩니다. 그런 다음 Skydome 라이트를 만들고 HDRI를 할당합니다. 3ds Max에서 Perspective Match 유틸리티를 사용하여 투시 카메라가 백 플레이트와 일치하도록 세심하게 작업했습니다. 또한 백 플레이트를 촬영한 카메라 모델의 exif 데이터(마우스 오른쪽 버튼으로 이미지를 클릭하고 특성(Properties) 선택)를 읽고 DOF의 정보를 사용하여 더 정확하게 일치하도록 만들었습니다. 마지막으로, 자동차 아래에 평면을 만들어 무광택 그림자를 할당해 그림자를 표현했습니다. 이제 원하는 모양이 될 때까지 Skydome 라이트 설정을 조정하기만 하면 됩니다.
스튜디오 조명에 대한 자세한 내용은 이 튜토리얼에서 참조할 수 있습니다.
렌더링
Arnold에서 렌더링 작업은 매우 간단합니다. 먼저 렌더링과 합성 최적화를 위한 AOV를 만듭니다. 렌더에 노이즈가 있는 경우 AOV를 사용하여 렌더링 노이즈의 원인을 찾을 수 있습니다. 직접 AOV에 노이즈가 있는 경우 라이트 샘플을 늘려야 합니다. 간접 Diffuse AOV에 노이즈가 있는 경우에는 Diffuse 샘플을 더 추가해야 합니다. 모션 블러와 depth of field의 노이즈를 없애려면 카메라 AA 샘플을 늘리면 됩니다.
다음 정보를 참조하면 노이즈를 제거하는 데 유용합니다.
노이즈 제거
Arnold에 Noice(고품질 최종 프레임 노이즈 제거용)과 OptiX(NVIDIA AI 기술 기반)라는 두 가지 기본 노이즈 제거기가 추가되었습니다. OptiX는 IPR와 룩 디벨롭먼트에 사용하도록 Arnold에 통합된 기능으로 모든 AOV에 적용할 수 있지만 이 기능을 사용하려면 드라이버 버전이 390 이상인 NVIDIA GPU가 설치되어 있어야 합니다. Noice와 OptiX 모두 아티스트와 스튜디오의 작업 시간을 줄여 줍니다.
OptiX를 사용하려면 노이즈를 제거할 AOV를 선택하고 "OptiX로 노이즈 제거(Denoise with OptiX)" 란을 선택하기만 하면 됩니다.
Noice를 사용하려면 최소한 노이즈를 제거할 주 레이어(일반적으로 RGBA, "Beauty"라고도 함) 하나와 픽셀별 편차를 지정하는 편차 레이어가 필요합니다.
더 나은 결과를 얻으려면 노멀(N), 깊이(Z) 및 알베도(diffuse_albedo) AOV를 사용하는 것이 좋습니다.
적합한 도구만 있으면 사실적인 3D 시각화 이미지를 쉽게 만들어낼 수 있습니다. 3ds Max와 Arnold는 원하는 결과물을 무엇이든 만들어 낼 수 있는 유연한 옵션과 조정 기능을 제공합니다. 배우기 쉽고 쉐이더, 텍스처, 재질, 조명 등 기본 구성요소를 많이 제공하므로 작업 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 더 많은 Arnold 워크플로우에 대해 알아보려면 다양한 튜토리얼 라이브러리를 참조하십시오.
3ds Max 및 Arnold와 함께 여기에서 설명한 기법을 이용하여 나만의 3D 자동차 렌더링 제작 실험을 시작해 보십시오. 무료로 제공되는 쉐이더 팩을 다운로드하여 쉐이더를 가져와 자동차 형상에 할당한 후 여러 가지로 변형하면서 다양한 모양을 표현해 보십시오. 이미 3ds Max 멤버쉽을 구매했다면 준비가 완료된 것입니다. 무료로 3ds Max를 사용해 보고 싶으시다면 여기를 클릭하십시오.
HDRMAPS의 HDRI 및 백 플레이트/Jeff Patton의 Speedshape 3d 모델
Sina Mehralinia는 브루클린에 살고 있는 CG 아티스트입니다.
언제든지 gryphiz@gmail.com 으로 연락하실 수 있습니다.