[케이스 스터디] 리얼타임으로 실감나는 자동차 영상을 선보인 자이언트스텝
실시간 레이 트레이싱 기능을 활용한 R&D 프로젝트 진행
▲ 이미지 출처 : PROJECT AUTOMOTIVE II
자이언트스텝(GIANTSTEP)은 광고와 특수시각효과 작업, 디자인 등의 모션 그래픽을 시작으로 인터랙티브 디자인, VR, 홀로그램 등의 새로운 분야에서 참신한 아이디어와 독특한 관점 및 방법을 바탕으로 창조적인 시각화 작품들을 제작하는 스튜디오다. 이미 다양한 분야에서 언리얼 엔진을 적극적으로 활용하여 시장에서 그 가치를 인정받고 있을 뿐만 아니라, 새로운 분야로도 끊임없이 도전해 나가고 있다.
최근 자이언트스텝은 자동차 산업 분야를 위한 콘텐츠 제작에 있어서도 혁신적인 워크플로를 도입하고자 언리얼 엔진의 실시간 레이 트레이싱 기능을 활용한 R&D 프로젝트인 ‘오토모티브 II(Automotive II)’를 진행하게 되었다. ■ 자료 제공 : 에픽게임즈
국내 자동차 산업 분야의 콘텐츠 제작에는 콘텐츠 형식에 따른 전통적인 파이프라인이 각각 존재해왔다. 예를 들어 높은 퀄리티가 요구되는 커머셜 영상 제작에는 실제 촬영과 오프라인 렌더러를 함께 사용하고, 상호작용이 중요한 컨피규레이터와 VR/AR용 콘텐츠 제작에는 리얼타임 렌더러를 사용해 왔다.
자이언트스텝은 이렇게 양분화된 작업 파이프라인을 하나의 프로세스로 통합하는 것을 목적으로 언리얼 엔진을 사용해 이번 프로젝트를 진행했다. 그 결과 높은 퀄리티를 요구하는 커머셜 광고 영상 역시 언리얼 엔진으로 소화했을 뿐만 아니라, 메타버스를 위해 하나의 고퀄리티 애셋을 모든 디지털 환경에서 바로 활용할 수 있는 제작 역량을 확인시켜주며 프로젝트를 마무리할 수 있었다.
▲ PROJECT AUTOMOTIVE II
높은 렌더링 퀄리티와 효율적인 워크플로
자이언트스텝이 언리얼 엔진을 선택한 이유는 결과와 과정 모든 측면에서 이점이 분명했기 때문이다. 기존에 사용했던 타 엔진의 경우 작업 결과물의 퀄리티에 한계가 있었을 뿐만 아니라 후반 보정 작업을 진행할수록 처리해야할 부분이 늘어 생산성이 낮았다. 셰이더 제작에 대한 효율성과 재질에 대한 속성 표현이나 사실적인 광원 연출에 있어서도 적정 수준 이상을 구현하는데 많은 노력과 시간을 투입해도 여전히 한계가 있어 결국 퀄리티 측면에서 타협할 수밖에 없었다.
이에 비해 언리얼 엔진은 우수한 렌더링 파이프라인의 퀄리티로 수준 높은 그래픽을 쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 엔진에서는 표현이 불가능했던 결과물을 만들어낼 수 있어 만족감이 높았다. 특히, 시퀀서 에디터를 통한 렌더링 이미지는 영상 제작에서도 작업 효율성이 우수하여 언리얼 엔진은 디자이너 입장에서도 사실적이고 높은 퀄리티의 결과물을 제작할 수 있는 최적의 엔진이라는 평가를 내리게 됐다.
자이언트스텝은 언리얼 엔진을 활용하여 자동차를 사실적으로 구현하기 위해 여러 방면에서 노력을 쏟았다. 라이팅에 반응하는 차체의 리플렉션, 자동차의 무게감, 램프 파츠와 그릴의 깊이감을 위한 리얼타임 레이 트레이싱은 물론, 유리와 카 페인트의 클리어 코트, 메탈 등의 다양한 재질감을 목표하는 수준으로 구현하기 위해 노력했다.
▲ 이미지 출처 : 언리얼 엔진 홈페이지
사실적인 라이팅 구현을 위한 리얼타임 레이 트레이싱의 활용
실감나는 자동차를 보여주기 위해서는 라이팅이 중요하기 때문에, 자이언트스텝은 리얼타임 레이 트레이싱을 활용하여 빛의 경로, 빛이 반사될 때의 색상, 극사실적인 재질의 선명도 및 보여지는 각도에 따른 색감의 자연스러움, 빛의 물리적 움직임에 따른 사실적이고 세밀한 그림자 표현에 중점을 두고 제작했다.
‘PROJECT AUTOMOTIVE II’ 영상의 초반에는 자동차 실루엣을 보여주면서 차체의 라인과 광원에 따른 재질 표현에 중점을 두고 환경에 맞는 라이트의 사용과 리플렉션 캡처의 효과적인 배치에 집중했다. 또한, 앰비언트 오클루전 강도 및 반경과 레이 트레이싱 글로벌 일루미네이션의 최대 반사값을 조절하여 반사되는 빛의 강도에 따라 근접한 재질에서의 음영을 통해 실제와 같은 깊이감이 나타나도록 표현했으며, 리얼타임 레이 트레이싱 디노이저를 활용하여 적은 수의 레이만으로 기존 래스터 방식보다 현실감 있는 결과물을 구현할 수 있었다.
또한, 렉트 라이트와 함께 포인트 라이트와 리플렉션 캡처를 사용하여 다양한 카메라 각도에서 파츠의 라인이 뚜렷하게 보이도록 표현했다. 렉트 라이트로 차량의 전체적인 라인을 표현하고, 자연스러운 빛을 위해 적절한 거리와 각도에 포인트 라이트를 배치했으며, 자동차 테일 램프가 점등될 때 주변 빛이 더 퍼질 수 있도록 차량 후면에도 포인트 라이트를 추가했다.
▲ 이미지 출처 : 언리얼 엔진 홈페이지
자동차 머티리얼 팩으로 손쉽게 구현한 자동차 각 파츠의 재질
에픽게임즈에서 무료로 제공하는 자동차 머티리얼 팩을 사용하면 특별한 설정 없이도 높은 퀄리티의 결과물을 빠르게 작업할 수 있다. 고퀄리티 머티리얼과 텍스처로 구성된 자동차 머티리얼 팩에서 메탈릭, 가죽, 플라스틱 소재의 재질감을 빛의 굴절에 따라 직관적으로 조절할 수 있기 때문에 자동차 제작에 적합한 애셋이라 할 수 있다.
여러 재질 중에서도 유리는 자동차의 여러 파츠를 구성하는 재질인 만큼 아주 중요하다. 적절한 투명도와 반사율 그리고 곡률이 적용되어야 하기 때문에 구현하기가 상당히 어렵지만, 자동차 머티리얼 팩의 유리 재질을 이용하여 쉽게 원하는 재질감을 얻을 수 있었다.
▲ 자동차 머티리얼 팩에서 기본 제공하는 유리 재질 노드
유리 재질에 드리워지는 빛의 선명함과 빛의 각도에 따라 변하는 차체 펄의 자연스러움은 FlakeTintWeight, FlakeDensity, FlakeSize 및 OrangePeellntensity를 조절하여 표현했다. 언리얼 엔진을 이용하면 이러한 작업들을 리얼타임으로 확인할 수 있기 때문에, 빛이 드리워질 때 재질의 느낌이 잘 표현되도록 다양한 각도에서 라이트 및 리플렉션을 직접 확인하면서 구성할 수 있었다.
▲ 헤드 램프 유리 재질 수정 노드
입체적인 형태에 항상 빛을 품는 헤드 램프는 더욱 중요하다. 램프에 비춰지는 빛이 헤드 램프를 둘러싸고 있는 유리 재질을 투과하여 안쪽 재질을 잘 표현할 수 있도록 기본으로 제공되는 자동차 머티리얼 팩의 노드에서 굴절, 반사, 스펙큘러 노드를 수정했다. 레이 트레이싱 리플렉션 반사 값과 레이 트레이싱 반투명 리플렉션 레이 값에 따른 러프니스와 섀도 변화도 리얼타임으로 확인하면서 조정했다. 또한, 헤드 램프 안에서 빛이 반사되는 부분이 낮은 리플렉션 반사 값에서도 문제가 없도록 스크린 스페이스 리플렉션도 함께 사용했다.
▲ 레이 트레이싱 반투명의 리플렉션 레이
각종 파츠 위로 음영이 드리워지는 바퀴 부분의 사실적인 섀도 구현 역시 실제 같은 자동차의 표현에 중요하다. 레이 트레이싱 엠비언트 오클루전이 활성화된 상태에서 엠비언트 오클루전의 반경을 넓혀 휠 파츠 섀도의 깊이감을 더욱 부드럽게 구현하였으며, 엠비언트 오클루전과 글로벌 일루미네이션의 유형 변화에 따른 영향을 종합적으로 테스트하여 펜더 패널과 타이어 사이의 어두운 영역에서의 반사 값을 자연스럽게 조정하고 뷰포트 상에서의 픽셀 떨림을 최소화했다.
▲ 엠비언트 오클루전 강도 : 0.8, 반경 : 20(왼쪽)/강도 : 0.8, 반경 : 150(오른쪽)
자연스러운 주변 환경 연출하기
야외 신(scene)에서 자연스러운 주변 환경은 자동차만큼이나 중요하기 때문에 그에 대한 구현에도 공을 들였다. 사전에 다양한 자동차 촬영 영상을 참고하여 연출하고자 하는 환경을 선정한 후, 구글맵을 통해 실제 건물들을 참고해 모델링했으며 이후 라이팅은 HDRI 백드롭을 배치해 원하는 분위기를 조성하고 디렉셔널 라이트를 사용해 색감과 밝기를 추가했다.
▲ 이미지 출처 : 언리얼 엔진 홈페이지
구현하고자 하는 반사 표현을 위해 박스 리플렉션 캡처를 배치하고 HDRI 백드롭과 동일한 큐브맵을 사용했지만, 기본적인 주변 반사는 레이 트레이싱을 활용했다. 레이 트레이싱 엠비언트 오클루전은 기존 스크린 스페이스 엠비언트 오클루전보다 깊이감 있는 신(scene)과 자연스러운 간접광 연출이 가능하도록 해줬으며, 글로벌 일루미네이션 유형은 파이널 개더(Final Gather)를 최대치로 사용해 퍼포먼스와 노이즈 관련 이슈를 해결했다. 리플렉션 및 반투명의 최대 바운스 값은 높으면 높을수록 좋겠지만 수차례의 테스트를 통해 퍼포먼스와 퀄리티 모두 만족할 수 있는 2로 적용했다.
▲ Ray Tracing AO 픽셀별 샘플 : 1(왼쪽)/Ray Tracing AO 픽셀별 샘플 : 16(오른쪽)
라이트의 리플렉션 라인을 차체에 생성하기 위해 렉트 라이트의 스케일과 위치를 조절하는 과정에서 문제가 발생할 가능성도 존재한다. 자이언트스텝은 라이트의 리플렉션 라인을 차체에 생성하기 위해 렉트 라이트의 스케일과 위치를 조절하는 과정에서 차체의 타일 현상이 발생했다. 이는 HDRI나 기본 라이트를 생성했을 때 나타나지 않던 현상이기 때문에 글로벌 일루미네이션 관련 문제로 특정할 수 있었으며, 포스트 프로세스의 레이 트레이싱 AO의 픽셀별 샘플 수치 조절을 통해 해결할 수 있었다.
또한, 카 페인트에 노멀맵 적용 오류와 같이 지글거리는 노이즈가 발생하기도 했는데, 이는 글로벌 일루미네이션, 리플렉션과 관련된 노이즈 문제로, Ray Tracing Global Illumination과 Ray Tracing Reflection 수치를 조절하여 해결할 수 있었다. 다만 수치를 과하게 올려 퍼포먼스 저하로 이어지면 안되기에 여러 번의 실험을 통해 적절한 값을 도출했다.
▲ Ray Tracing Global Illumination 최대 반사 : 1, 픽셀별 샘플 : 4/Ray Tracing Reflection 최대 반사 : 1, 픽셀별 샘플 : 1
▲ Ray Tracing Global Illumination 최대 반사 : 50, 픽셀별 샘플 : 64/Ray Tracing Reflection 최대 반사 : 2, 픽셀별 샘플 : 16
모든 산업에서 무궁무진한 가능성을 보여주는 언리얼 엔진
자이언트스텝은 이번 프로젝트를 통해 자동차 광고 및 콘텐츠 제작 분야에서 언리얼 엔진의 가능성을 다시 한번 확인했다. 아티스트는 언리얼 엔진의 리얼타임 레이 트레이싱과 에픽게임즈에서 무료로 제공하는 자동차 머티리얼 팩을 통해 간단한 조작만으로도 자동차의 리플렉션 및 질감, 섀도 등을 사실적으로 표현할 수 있었다.
랜드스케이프와 폴리지를 활용하면 빠른 시간 내에 자연 배경 신까지 효율적으로 구성할 수 있었기 때문에 결과물에 대한 만족감과 생산성이 높았다. 또한 긴 렌더 시간 없이 오프라인 렌더러에 준하는 렌더링 퀄리티를 제공할뿐만 아니라 수정사항을 리얼타임으로 적용하며 반복작업이 가능하기 때문에, 실제 촬영 없이도 극사실적인 작품을 제작할 수 있다.
자이언트스텝은 언리얼 엔진의 강력함을 이미 다양한 분야에 접목하고 있으며, 그 범위를 넓혀가고 있다. 2019년 언리얼 엔진으로 제작한 디지털 휴먼 빈센트에 이어 또 다른 디지털 셀럽을 준비하고 있으며, 네이버 NOW와 같은 버추얼 스테이지의 제작 및 실시간 송출 시스템과 메타버스 세계에서 이루어지는 쇼핑 등 여러 프로젝트를 통해 언택트 시대에 걸맞은 트렌드를 선도하고 있다. 앞으로도 언리얼 엔진을 활용하여 다양한 산업 분야에서 도전을 이어 나가며 선두주자로서 자리매김하는 것을 목표로 하고 있다.
■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2022-04-01
