필자가 1996년 PC 패키지 게임을 개발 하던 선배 형님들과 어울리던 시절이나 그 후 1999년이 다 되었을 무렵
까지도 차세대 그래픽 이란 말은 거의 들어 본 적이 없었던 듯 하다.
그 때라고 해 봐야 다이렉트엑스 8.0 에서 다이렉트엑스 9.0으로 이제 막 넘어 가던 시절 이었고 해외 개발사 역시
완전한 3D 게임이라고 해 봐야 오픈지엘을 사용 해서 나오던 때 였던 시절.
2002년 초반을 기점으로 리니지2가 서비스 되고 난 후에도 몇 년이 지날 무렵 웹젠 에서 개발 하던 SUN 이라는 게임
이라던가 헉슬리 라는 게임이 등장 할 무렵 차세대 게임 , 차세대 그래픽 이라는 말들을 심심치 않게 매스컴을 통해
듣게 되었던 듯 하다.
Procedural.
2013년 이후부터 외국 콘솔 또는 PC 게임 개발사에서는 이 Procedural 알고리즘에 커다란 가능성을 보고 여러가지
시도를 하게 됩니다.
실상 이 Procedural 은 꽤 오랜 시간 전부터 컴퓨터 그래픽스 분야에 이미 적용 되어 사용 되고 있었습니다.
가장 대표적인 사례로 Pixar RenderMan®의 Micro Polygon 과 Procedural texture 기법을 들 수 있습니다.
Next-generation Graphic?
인터넷에서 자주 들어 보셨을 법한 단어 입니다.
과연 우리가 현재 또는 앞으로 접하게 될 차세대 그래픽이란 무엇일까요?
간단하게 정의 한다면 More Realistic 이라고 대변 될 수 있을 것 같습니다.
More Realistic(더 사실적인) 이라는 뜻이 내포 하는 것에는 완전히 현실적인 또는 컴퓨터가 만들어 낸 것 같지 않은 이라는 뜻도 있지만 좀 더욱 어설프지 않은 카툰렌더링도 포함 시켜야 하겠습니다.
정리 해 보면
- 소프트웨어 렌더링에 가까운 현실적인 실시간 렌더링.
- 사람이 그린 것 같은 NPR 의 실시간 게임 렌더링.
위 두 가지가 차세대 그래픽을 대변 할 수 있을 것 같습니다.
2012년 중반기부터 이제 게임에서는 좀 더 리얼한 좀 더 실사 영화 같은 렌더링을 추구 하기 시작 했습니다.
배틀필드 시리지를 개발 하고 있는 DICE 의 프로스트바이츠 엔진3.
리얼리스틱한 패브릭 질감은 물론 피부 질감의 표현을 보여 주고 있습니다.
메시브 스튜디오에서 개발 중인 DIVISION 에 사용 된 스노우 드롭 엔진 역시 대표적인 차세대 게임엔진입니다.
이런 움직임 속에서 가장 각광받게 된 기술이 바로 Physically based rendering 과 Global illumination 등이 있습니다.
당연히 이런 기술적인 발전 안에는 좀 더 현실적인 물리 처리와 GPU 컴퓨팀 등도 뺴놓을 수 없겠죠.
소니 플레이스테이션 4 독점 타이틀로 출시 된 ‘레디 엣 던’ 스튜디오의 ‘디 오더 1886’ 은 자체 게임엔진으로 만들어 졌다.
위에서 언급 된 게임엔진은 상용 게임엔진은 아닙니다.
이제 유니티 게임엔진 에서도 매우 사실적인 렌더링을 경험 해 볼 수 있습니다.
우리가 이런 차세대 게임 그래픽을 만나보기 위해서는 언리얼엔진 4 또는 유니티 엔진 5 를 통해 제현 해 볼 수 있습니다.
또한 게임엔진 이외에도 게임그래픽 렌더링만을 제공 하는 STAND ALONE TOOL 들이 있습니다.
쉐이더의 간단한 편집 기능등 만을 제공 하는 마모셋 툴백.
필자가 근무 했던 알레고리드믹 에서 제작 한 차세대 텍스처링 소프트웨어인 섭스턴스 페인터와 섭스턴스 디자이너.
차세대 게임엔진에 최적화 된 텍스처링 제작툴입니다.
Physically based rendering 과 Image based Lighting 에 특화 된 쉐이더 플렉스도 앞으로 아티스트들에게 보편적인 쉐이더 와 메트리얼 제작도구로서 각광 받을 것입니다.
이렇듯이 Physically based rendering 은 차세대 게임 그래픽의 표준이 되어 가고 있습니다.
여기에 섭스턴스 디자이너와 페인터는 아트스트에게 가장 강력한 텍스처링 제작 도구 입니다.
Physically based rendering 에 대해서는 부록에서 제공 하는 알레고리드믹에서 제공 하고 있는 Physically based rendering 가이드의 한글 번역본을 참조 하십시오.
이제 앞으로 차세대 그래픽을 알레고리드믹 섭스턴스를 통하여 느껴 보시고 직접 만들어 보시길 바랍니다.
이해 하기 쉬운 쉐이더의 역사
쉐이더의 역사
1971년 조지 루카스가 루카스필름을 설립 하고 1977년 스타워즈를 개봉 했다.
이 전인 1970년 보잉의 연구원 윌리엄 페터가 최초로 3차원 모델을 사용한 TV 광고를 만들었다.
이렇게 1970년대 초반부터 본격적인 컴퓨터 그래픽이 각광을 받기 시작하게 된다.
루카스 필름의 컴퓨터 그래픽부서는 1983년 단편 컴퓨터 애니메이션 제작에 사용하기 위해 Pixar system 을 개발 했다.
이것이 현재의 Pixar Animation Studio다.
Edwin Catmull 을 주축으로 Renderman 이 탄생 하게 되고 여기에는 Shader system 이 적용 된다.
컴퓨터 그래픽스 분야에서 셰이더는 소프트웨어 명령 집합으로 그래픽 하드웨어의(CPU, GPU) 렌더링 효과를 계산 하는데 쓰이며 하드웨어 장치에서 해석 할 수 있는 렌더링 파이프라인을 프로그래밍 하는 언어이다.
세이더의 현대적인 이용은 1988년 5월 픽스에 의핸 개발 된 Renderman Interface 이며 이후 3.0 을 거쳐 대중에 도입된다. Renderman Shader 는 이후 Nvidia CG 와 마이크로 소프트 HLSL 의 전신이 된다.
하드웨어 발전과 렌더링.
렌더링의 역사
1984년 픽사 렌더맨의 설립자중 한명인 Rob Cook 이 Key Ray Tracing 논문등을 발표 했지만 2013년에 들어 실제 제작에 활용 되었다.
여기서는 1986년 제임스 카지야(James Kajiya)가 발표한 렌더링 방정식과 Path Tacing을 방정식의 필수 근사치나 수치 해석을 위한 알고리즘으로 도입했다.
10년 후 Lafurtune 은 양방향성 Path-Tracing 을 포함한 많은 개선 방안을 제시 했으며 대도시와 같이 큰 환경에 라이트를 배치라는 등의 어려운 장면에서의 성능을 높이기 위해 기존의 Path 를 기반으로 빛을 산란시키는 방법을 Eric Veach 와 Leoidas J.Guibas 가 1997년 도입했다.
제임스 카지야 오리지널 렌더링 방정식은 빛의 3가지 특정한 원칙을 지킨다.
- Global Illumination 의 원리.
- Equivalence(등가)의 원리로서 최근에서는 에너지 보존(Energy conservation)이라고도 불린다.
- Direction(방향)의 원리로서 반사된 빛과 산란된 빛은 방향을 갖는다.
Global Illumination이 최초로 사용 된 것은 2004년 개봉한 Shrek 2 였다.
Shrek 2 는 DreamWorks 에서 제작 했는데 이때 직접광 계산과 표면의 2D 텍스처맵을 저장 하고 분산 레이트레이싱을 사용 하기 위해 Single Bouce GI 를 계산하여 사용 했다.
이때는 Irradience Map 을 사용 하여 GI 정보를 베이크 하여 사용 했다.
Path-Tracing 은 Ray-Tracing 의 한 형태로 Brute-Force Unbounced Global-Illumination 방식으로써 아놀드렌더러로 렌더링 된 Monster House 로 2006년 소니 픽처스에서 사용했다.
또한 2013년 픽사는 몬스터 대학교에서 처음으로 Ray-Tracing 과 Physically based lighting & Shading 을 사용 했다.
현재에 와서 아놀드 , VRAY , MAXELL , Lagoda 등의 렌더러는 더 빠르고 정확한 레이트레이싱 이미지를 렌더링 하기 위해 노력 중이다.
또한 GPU 의존성이 강한 GPU Ray-tracing 과 GPU 기반의 Physically based lighting & Shading 기술이 급격히 진보 함에 따라 실시간 게임 엔진의 렌더링이 영화에 직접적으로 적용 될 날이 얼마 남지 않았다.
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