사자의 서: 퀵셀, 바람, 씬 빌드 및 콘텐츠 최적화 요령

이 블로그 시리즈에서는 데모 제작의 모든 측면을 살펴봅니다. 죽은 자의 책. 오늘은 퀵셀과의 파트너십, 윈드 시스템, 씬 빌드 및 콘텐츠 최적화 기법에 대해 집중적으로 살펴보겠습니다. 이번 블로그는 '메이킹 오브' 블로그 시리즈의 네 번째 블로그입니다. 놓치셨다면 사자의 서의 캐릭터, 콘셉트 아트 및 포토그래피 에셋, 나무, VFX의 제작 과정을 다룬 지난 세 개의 포스팅을 다시 살펴보시기 바랍니다.

안녕하세요! 저는 Unity 데모 팀에서 환경 아티스트로 일하고 있는 줄리엔 헤이만스입니다. 저는 작년에 유니티에 입사했지만 비디오 게임 업계에서 약 7년의 경력을 쌓았습니다. 이 블로그 게시물은 콘텐츠 크리에이터이자 환경 아티스트인 저의 관점에서 바라본 사자의 서 제작에 대한 인사이트를 제공합니다.

저는 사진측량 에셋 작업을 처음 접했지만 몇 년 전 퀵셀에서 메가스캔을 발표하던 날을 선명하게 기억합니다. 그 이후로 저는 그들의 자산으로 작업할 기회를 얻고 싶었습니다. 유니티의 데모 팀에 합류하면서 더 북 오브 더 데드 작업을 시작할 수 있었습니다.

이 블로그에서 설명한 도구로 실험을 시작하고 싶다면 사자의 책을 다운로드할 수 있습니다: 환경 프로젝트를 지금 시작하세요.

프로젝트 다운로드

프로젝트에 참여하면서 퀵셀의 메가스캔 라이브러리 에셋을 사용했을 뿐만 아니라 유니티와 퀵셀이 이 프로젝트 제작을 위해 협력하고 있다는 사실을 깨달았습니다.

제작 과정에서 데모 팀은 필요한 에셋 목록을 만들었고, 기존 라이브러리에 적절한 에셋이 없는 경우 퀵셀이 새로운 에셋을 캡처했습니다. 이러한 자산의 대부분은 풀, 식물, 덤불과 같은 초목으로, 스캔을 위해서는 적절한 장비와 설정이 필요합니다.

퀵셀은 이러한 에셋에 대한 텍스처 시트를 제공했을 뿐만 아니라 바람 셰이더를 지원하기 위해 LOD와 버텍스 컬러 설정이 포함된 지오메트리도 만들었습니다.

출시된 사자의 서 사이: 환경 프로젝트와 티저에 사용된 미공개 에셋은 팀에 있는 소수의 아티스트만으로는 마감 기한을 맞추기 힘들 정도로 복잡하고 품질이 높은 50개 이상의 에셋을 받았습니다.

제작 과정에서 에셋을 엔진에 빠르게 적용하고 보기 좋게 만들 수 있었습니다. 텍스처를 조정하고(주로 알베도, 밝기/레벨/커브 조정, 종종 씬 전체에 통일성을 주기 위해 색상 조정), 적절하게 다시 패킹하고, 원하는 수준으로 LOD를 약간 조정한 다음 텍스처를 새 HDRP Lit 머티리얼에 할당하면 작업이 끝납니다.

다행히 퀵셀은 최근 수작업으로 수행하던 대부분의 임포트 작업을 수행할 수 있는 도구인 메가스캔 브리지를 출시했습니다. HDRP 등을 위해 텍스처를 다시 패킹하는 시간을 절약할 수 있습니다.

더 많은 메가스캔 에셋에 관심이 있는 분들을 위해 Unity 에셋 스토어에 여러 메가스캔 컬렉션이 있다는 사실을 알려드립니다. 모든 에셋은 고화질 렌더 파이프라인 또는 경량 렌더 파이프라인을 사용하여 프로젝트 설정으로 임포트할 준비가 되었습니다.

식생 자산과 전체 파이프라인을 위한 풍력 시스템을 만드는 것은 항상 까다로운 과정입니다. 서로 다른 방식으로 애니메이션을 적용해야 하는 다양한 종류의 식생 에셋이 있으며, 두 개의 다른 나무에는 완전히 다른 설정과 다른 셰이더 복잡도가 필요할 수 있습니다.

그래서 저희 팀은 식생 에셋의 바람 효과를 위해 커스텀 버텍스 셰이더 기반의 프로시저럴 애니메이션을 만들기로 결정했습니다. 저희는 특정 프로젝트와 프로젝트에 포함된 나무 또는 덤불에 맞게 맞춤 제작했습니다. 이를 완벽하게 제어할 수 있습니다.

테크 리드인 토르비욘 라에드레는 3가지 기술을 사용하여 여러 가지 유형의 식물을 지원하는 셰이더를 만들었습니다:

• 계층 피벗, 매우 명확한 구조/계층을 가진 나무와 일부 식물의 경우
• 단일 피벗, 잔디, 작은 식물 및 정의되지 않은 구조/계층을 가진 큰 수풀용
• 프로시저럴 애니메이션, 피벗을 예측할 수 없는 식생 에셋용입니다.

나무는 콘텐츠 측면에서 계층 피벗 유형의 애니메이션을 사용하고 있으며 3단계의 계층 구조에 의존하는 등 준비해야 할 에셋이 더 복잡했습니다:

• 트렁크는 바닥에 놓여 있습니다.
• 트렁크에 연결된 브랜치 레벨 A입니다.
• 레벨 A의 브랜치에 연결된 레벨 B 브랜치.

셰이더는 계층 구조 수준과 트리의 모든 버텍스의 피벗을 알아야 합니다. 먼저 트리 자체의 지오메트리를 만든 다음 녹색 버텍스 컬러 채널을 사용하여 트리의 모든 폴리곤에 계층 수준을 할당해야 했습니다.

• 버텍스 색의 녹색 채널 값이 0이면 트렁크임을 나타냅니다.
• 0과 1 사이의 값은 브랜치 레벨 A가 됩니다.
• 값이 1이면 브랜치 레벨 B가 됩니다.

저는 Autodesk Maya를 사용하여 이 작업을 수행했는데, 몇 가지 작은 스크립트를 사용하여 10~15분 만에 에셋의 모든 LOD를 설정할 수 있었습니다.

이 외에도 '플러터 마스크'라는 것을 사용했습니다. 지오메트리에서 가지의 피벗 위치를 결정하는 데 도움이 되는 텍스처 마스크입니다. 지오메트리에 하드 알파 텍스처를 사용하는 브랜치에 이 텍스처를 사용했습니다. 다음은 이 마스크의 그림입니다.

이 모든 정보가 준비되면 트리 프리팹을 입력하는 C# 스크립트를 사용하여 모든 버텍스의 피벗 정보가 구워진 새 프리팹을 생성할 수 있습니다. 씬에 WindControl 오브젝트를 추가한 후 씬에서 트리를 임포트하고 머티리얼 프로퍼티로 재생을 시작할 수 있습니다.

각 계층 구조 수준에는 범위 속성(기본적으로 트렁크 또는 가지의 길이)과 탄력성 속성이 있음을 알 수 있습니다.

바람 펄럭임 애니메이션을 설정하는 몇 가지 프로퍼티도 있습니다. 바람이 불 때 나뭇가지의 진동을 모방하기 위해 버텍스 위치에 약간의 절차적 노이즈를 추가합니다.

마지막으로 바람 소리 FX가 바람 애니메이션에 영향을 미치도록 해야 했습니다. 사운드의 볼륨에 따라 애니메이션의 바람 세기가 결정됩니다. 간단한 아이디어가 프로젝트에 얼마나 큰 도움이 될 수 있는지 정말 놀랍습니다. 아직 해보지 않았다면 프로젝트를 열고 둘러보아야 합니다. 큰 돌풍이 주변을 강타하는 소리가 들리면 나무와 주변의 모든 풀이 흔들리는 것을 느낄 수 있습니다.

북 오브 더 데드와 같은 프로젝트의 디테일 수준과 밀도를 목표로 할 때는 제작 후반에 성능 문제를 피하기 위해 레벨을 어떻게 구성할지 고민하는 것이 중요했습니다. 제가 주의했던 것 중 하나는 장면에서 긴 시야 거리를 제한하는 것이었습니다. 씬의 레이아웃에 '복도'와 '병목 지점'을 배치하면 됩니다.

이러한 레이아웃과 함께 'Occluder static' 및 'Occludee static' 플래그가 올바르게 설정된 에셋은 Unity의 오클루전 컬링을 더욱 효율적으로 만듭니다.

이 동영상은 오클루전 컬링 시각화를 보여주는데, 위에서 보면 카메라가 어디를 바라보고 있는지 쉽게 짐작할 수 있습니다. 동영상이 끝날 무렵 오클루전 컬링을 활성화/비활성화하고 오클루전 컬링에 의해 어떤 오브젝트가 컬링되는지 확인합니다.

또한 일부 개체는 도태되지 않는 것을 볼 수 있는데, 대부분 높이가 25미터가 넘는 매우 큰 나무로, 경계 상자가 매우 커서 절벽 뒤에서 도태하기 어렵습니다.

트레일러가 공개되었을 때 기존 지형 시스템을 사용할 수 없다는 의견이 많았습니다. 하지만 저희는 이를 지원하기 위해 HD 렌더 파이프라인의 레이어드 조명 셰이더를 수정했습니다.

HDRP 레이어드 셰이더는 하이트맵 텍스처를 사용하여 레이어를 블렌딩할 수 있으므로 기존 지형 셰이더와 함께 제공되는 선형 블렌드보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

물론 이는 임시적인 해결책이며 UI에 제대로 통합되어 있지 않습니다. 지형을 변경하려면 지형 오브젝트의 페인트 텍스처 탭에서 '텍스처 편집' 버튼을 사용하는 대신 지형에 적용된 머티리얼을 편집해야 합니다.

새 터레인을 생성하고 그 위에 다른 텍스처를 적용하려면 이 TerrainLayeredLit 머티리얼을 복제하여 새 터레인에 할당해야 합니다. 또한 페인트 텍스처 탭에서 4개의 텍스처 세트를 만들어야 합니다. 여기에 할당된 텍스처는 지형 렌더링에 사용되지는 않지만 지형에 다양한 레이어를 칠할 수 있습니다. 또한 다른 레이어의 타일링 속성을 변경할 수도 있습니다.

또한 LOD그룹 기능을 완벽하게 사용할 수 있도록 지형에 배치된 모든 에셋은 디테일 에셋이 아닌 트리로 설정되어 있습니다.

하지만 실제로 이 프로젝트에는 풀, 덤불, 평면도, 나무 잔가지, 바위 등 지상에 흩어져 있는 에셋의 양이 정말 많습니다. 이 모든 것을 통해 지형은 매우 단순할 수 있으며, 아래에서 이 특정 샷에서 지형은 단순한 타일링 머티리얼에 불과하다는 것을 알 수 있습니다.

레벨을 돌아다니다 보면 바닥에 아주 많은 양의 작은 나뭇가지와 솔방울이 흩어져 있는 것을 발견할 수 있습니다.

단순히 레벨을 돌아다닐 때는 그다지 눈에 띄지 않지만, 지면을 바라보기 시작하면 장면의 디테일이 살아납니다. 때로는 나무에서 떨어진 나뭇가지가 땅에 떨어져도 결국에는 쉬게 되는 것처럼 바위와 죽은 줄기 사이에는 수백 개의 작은 나뭇가지가 있습니다. 수작업으로 배치하는 것은 불가능하기 때문에 토르비욘 라에드레는 레벨의 작은 디테일을 분산시키는 데 도움이 되는 툴을 만들었습니다.

나뭇가지는 알파 재질로 된 단순한 컷아웃 평면입니다. 여기에 물리 캡슐 충돌기를 추가했습니다.

스크립트는 먼저 트랜스폼 위치 주변에 원하는 양의 스캐터 오브젝트를 스폰한 다음 지형 및 다른 모든 에셋(바위, 죽은 줄기 등)과 충돌하여 바닥에 떨어지도록 피직스를 시뮬레이션합니다. 그런 다음 'Bake' 버튼을 누르면 콜리더가 제거되고 단일 오브젝트로 병합되며 컬링해야 할 특정 거리가 있는 LOD그룹이 할당됩니다.

이 스크립트는 씬의 'UberTreeSpawner'라는 오브젝트에서 사용되며, 원하는 대로 자유롭게 사용할 수 있습니다.

이 도구에 대한 참고 사항: 나뭇가지와 기타 흩어진 오브젝트가 지면과 다른 에셋에 제대로 떨어지려면 씬의 모든 에셋에 상당히 높은 밀도의 메시 콜라이더가 있어야 합니다. 동시에 게임이 실행 중일 때 무거운 콜라이더를 사용하는 것은 원치 않을 것입니다. 이러한 이유로 씬에 있는 대부분의 에셋에는 서로 다른 두 개의 콜라이더가 있습니다: 기본 레이어가 할당된 상태에서 플레이어 컨트롤러가 플레이 모드에서 실시간으로 사용할 라이트 하나입니다. 그리고 그 나뭇가지의 물리 시뮬레이션 전용으로 사용되는 'GroundScatter' 레이어가 할당되어 있습니다.

죽은 자의 책: 환경 프로젝트는 실시간 직접 조명과 함께 베이크된 간접 전역 조명을 사용하고 있습니다.

태양의 간접 조명과 하늘의 직간접 조명은 모두 라이트맵과 라이트 프로브에 구워집니다. 반사 프로브, 오클루전 프로브 및 기타 오클루전 소스도 구워집니다. 반면 직사광선 기여도는 실시간 조명입니다. HD 렌더 파이프라인의 셰이딩은 실시간 직사광선을 사용할 때 가장 잘 보이며, 런타임에 방향광의 회전, 강도 및 색온도를 자유롭게 애니메이션할 수 있습니다.

간접 조명은 구워지기 때문에 방향성 조명의 강도와 색상을 너무 많이 변경하면 구워진 조명과 더 이상 일치하지 않습니다. 숲은 불일치하는 간접 조명을 가리는 데 있어 상당히 관대한 환경이지만, 이 설정에서는 낮과 밤의 전체 주기를 피할 수 없습니다.

구운 라이트맵은 주로 지형과 몇 가지 다른 에셋에 사용되지만, 프로젝트의 모든 바위와 절벽에는 라이트 프로브와 오클루전 프로브를 조합하여 사용하는 것이 각도가 선명하고 노멀 맵이 선명한 오브젝트에 더 나은 결과를 제공하기 때문에 선호했습니다.

빽빽한 숲의 조명을 실시간으로 구현하는 것은 까다로운 작업입니다. 잎과 가지가 모두 있는 나무는 표면적이 넓고 형상이 복잡하기 때문에 라이트맵으로 덮는 것은 실용적이지 않습니다. 트리당 하나의 광원 프로브를 사용하면 아래에서 위까지 균일한 조명을 제공할 수 있습니다. 라이트 프로브 프록시 볼륨은 우리가 원하는 것에 가깝지만, 그리드 해상도를 높여 세밀한 디테일을 캡처하는 것은 실용적이지 않습니다.

이러한 이유로 수석 그래픽 프로그래머인 로버트 쿠피스가 오클루전 프로브를 개발했습니다.

아티스트의 입장에서는 씬에 오브젝트를 추가하기만 하면 원하는 영역에 맞게 크기를 조정할 수 있는 볼륨 기즈모가 표시되고 해상도 파라미터를 X, Y, Z로 설정할 수 있어 사용하기 정말 쉽고 좋은 기능입니다.

또한 씬의 일부 영역에 프로브 밀도를 높이려는 경우 '디테일' 오클루전 프로브를 만들 수 있습니다. 설정이 완료되면 전체 씬의 조명을 구워야 합니다. 이 과정에서 오클루전 프로브가 구워집니다.

3D 그리드의 각 프로브는 상반구에서 광선을 촬영하여 하늘 가시성을 샘플링하고 이를 완전히 가려진 0에서 완전히 보이는 1까지 8비트 값으로 저장합니다. 따라서 나뭇잎과 가지가 밀집되어 있는 곳은 더 어두운 영역이 나타나며, 나무가 여러 그루 모여 있는 경우에는 더욱 그러합니다.

운이 나빠서 나무 줄기나 바위에 착륙한 프로브는 완전히 검은색이 됩니다. 이러한 어둠이 새어나가는 것을 방지하기 위해 유효하지 않은 프로브는 유효하지 않은 것으로 표시되고 인접한 유효한 프로브로 덮어씌워집니다.

프로브는 하늘이 얼마나 보이는지 샘플링하기 때문에 직접적인 하늘 기여도만 감쇠시켜야 합니다. 따라서 라이트매퍼는 일반 라이트 프로브에서 직접광 기여도를 제외하도록 설정한 다음 프로브 라이팅을 라이트 프로브와 오클루전 프로브에 의해 가려진 직접 스카이 프로브로 구성합니다.

이렇게 하면 나뭇잎이 하늘을 가리는 작은 디테일을 샘플링하는 수많은 저렴한 오클루전 프로브를 사용하여 이미지에 깊이를 더하고, 느리게 변화하는 간접광을 샘플링하는 고가의 라이트 프로브를 극소수만 사용할 수 있습니다.

씬에 어떤 영향을 미치는지 더 명확하게 파악하고 싶다면 스카이오클루전 디버그 뷰를 사용할 수도 있습니다.

오클루전 프로브를 베이크하고 라이트 프로브에서 직접 하늘 기여도를 제외하기 위한 오클루전 프로브 API가 Unity 2018.1에 추가되었으며, 모든 스크립트와 셰이더를 프로젝트에서 사용할 수 있습니다.

블랙스미스 데모를 위해 원래 개발했던 애트머스페릭 스캐터링 솔루션을 포팅하여 재사용했습니다.

시니어 프로그래머인 라세 존 푸글상 페데르센은 이를 확장하여 템포럴 슈퍼샘플링을 사용함으로써 훨씬 더 매끄러운 모습을 구현했습니다.

HD 렌더 파이프라인의 기본 조명 셰이더는 여러 유형의 디퓨전을 지원합니다. 이를 통해 표면 아래 산란이 있는 머티리얼이나 이 프로젝트의 모든 식생에 사용된 것처럼 빛 투과만 있는 단순한 반투명 머티리얼을 사용할 수 있습니다.

이 효과는 두 가지 위치에서 설정됩니다:

• 머티리얼에서 '반투명' 머티리얼 유형을 선택하고 두께 맵을 입력한 다음 두 번째 위치인 확산 프로파일을 선택해야 합니다:
• 확산 프로필 설정에서는 전송 효과의 다른 모든 파라미터를 편집할 수 있습니다.

참고: 저희 팀은 직접 전송과 간접 전송을 개별적으로 제어할 수 있는 슬라이더를 추가하여 최종 결과를 더 잘 제어할 수 있도록 했습니다. 그러나 이 변경 사항은 PBR 규칙을 준수하지 않으므로 HD 렌더 파이프라인에 적용되지 않습니다.

영역 볼륨은 SRP에서 제공하는 코어 볼륨 시스템을 기반으로 하며 포스트 프로세스 볼륨과 매우 유사합니다. 이 기능은 메인 카메라 오브젝트의 위치에 따라 오브젝트 프로퍼티를 구동하는 것입니다.

디렉셔널 라이트, 애트머스페릭 스캐터링, 자동 초점, 윈드 컨트롤 등 여러 오브젝트에는 에어리어 볼륨에 의해 프로퍼티가 구동되므로, 예를 들어 현재 라이팅 설정을 변경하려면 해당 에어리어 볼륨에서 변경해야 합니다. 이러한 영역 볼륨 오브젝트는 메인 씬의 _SceneSettings > _영역 설정 아래에 있으며 접미사 '_AV'가 붙습니다.

HD 렌더 파이프라인을 많이 사용하지 않은 사용자를 위해 이제 창 > 일반 > 렌더 파이프라인 디버그 메뉴를 통해 열 수 있는 특정 SRP 디버그 창이 있습니다.

이를 통해 머티리얼에서 개별 GBuffer 레이어, 라이팅 컴포넌트 또는 특정 텍스처 맵을 확인하거나 알베도/평활도/노멀을 오버라이드할 수도 있습니다. 렌더링이 제대로 되지 않는 오브젝트나 기타 시각적 버그가 있을 때 매우 유용한 도구입니다. 문제의 원인을 훨씬 더 빨리 찾아내는 데 도움이 됩니다.

가장 좋은 점은 셰이더에서 디버그 뷰가 자동으로 생성되어 코더가 새로운 디버그 뷰를 아주 쉽게 만들 수 있다는 점입니다.

심지어 씬의 배경에 사용되는 트리 광고판을 만드는 데도 이 디버그 뷰를 사용했습니다. 빈 씬에 에셋을 배치하고 알베도, 러프니스, 일반 지버퍼 레이어가 보이는 상태로 스크린샷을 찍은 다음 텍스처 맵을 만드는 데 사용했습니다.

최적화의 상당 부분은 코드 측면에 있지만, 적절한 프레임 속도를 유지하려면 에셋과 씬을 올바르게 설정하는 것도 중요합니다. 이 프로젝트에 맞게 콘텐츠를 최적화한 몇 가지 방법은 다음과 같습니다:

• 모든 머티리얼은 GPU 인스턴싱을 사용하고 있습니다.
• 이 씬의 대부분의 에셋에 LOD를 사용하고 있으므로 반드시 필요한 기능입니다.
• LOD 크로스 페이드 기능은 오브젝트의 다양한 레벨 오브 디테일 간에 멋지고 부드럽게 블렌딩할 수 있는 훌륭한 기능입니다. 하지만 이 기능은 상당히 무겁고 프로젝트의 드로우 콜 수를 실제로 늘릴 수 있습니다. 따라서 가능한 한 많은 에셋에서 이 기능을 비활성화했습니다.
• LOD 간에 눈에 띄는 전환을 피하기 위해 많은 대형 바위와 절벽 에셋에 오브젝트 스페이스 노멀 맵을 사용하기 시작했습니다.

참고: 탄젠트 스페이스 노멀 맵 대신 오브젝트 스페이스 노멀 맵을 사용하면 노멀 맵의 정밀도가 떨어집니다. 실제로 매우 거칠고 노이즈가 많은 에셋에서는 눈에 잘 띄지 않지만, 딱딱한 표면 에셋에는 사용하지 않는 것이 좋습니다.

• 씬을 빌드하는 방식과 오클루전 컬링을 사용하여 시야 거리를 제한하는 것도 중요하지만, 씬 렌더링에 사용되는 많은 드로 콜이 실제로는 섀도 맵의 각 캐스케이드 렌더링(더 구체적으로 프로젝트의 디렉셔널 라이트)에서 나온다는 점을 알아두는 것도 좋습니다.
• 지형에 흩어져 있는 작은 식생 에셋으로 인한 드로 콜이 많았는데, 일부 지역에서는 수백 개에 달했습니다. 잔디와 식물 에셋을 더 크게 제작하여 드로 콜을 크게 줄일 수 있었습니다. 그러면 수백 개가 아니라 15~20개만 남게 됩니다.
  이렇게 하면 시각적 품질에 영향을 미치며, 이렇게 큰 에셋을 사용하면 바위나 기타 에셋을 바닥에 배치할 때 잔디가 잘리는 것을 피하기가 정말 어려워집니다.
• 레이어 컬링은 Unity에 이미 있는 기능이지만 UI가 없는 기능을 사용하고 있습니다. 이 기능을 사용하면 카메라로부터의 거리에 따라 특정 레이어에 할당된 오브젝트를 컬링할 수 있습니다. 토르비욘은 이 기능을 확장하여 다른 거리에 있는 오브젝트의 그림자도 컬링할 수 있도록 했습니다. 예를 들어, 대부분의 작은 식생 에셋은 약 15미터 거리에서 그림자를 드리우지 않는데, 이는 지상의 풀과 다른 식물과의 노이즈 양을 고려할 때 그다지 눈에 띄지 않으며, LOD그룹을 어떻게 설정하든 약 25미터에서 완전히 컬링됩니다.

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시리즈의 다음 블로그 포스팅을 기대해 주세요. 사자의 서에서 셰이딩, 라이팅, 포스트 프로세싱 등을 제작하는 데 사용된 작업을 살펴볼 것입니다.

유나이트 베를린에 참석하지 못하신 분들은 곧 데모에서 환경 예술에 대한 줄리엔 헤이만스의 프레젠테이션을 공개할 예정입니다. YouTube 채널을 팔로우하면 해당 동영상이 언제 공개되는지 최신 정보를 확인할 수 있습니다.

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