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컨셉 아트에서 애니메이션까지: ​Ziva VFX로 가상의 캐릭터 구현하기

2023년 10월 31일 산업 분야 | 9 분 소요
Still of the main character in Irene Pu’s personal project, Balluna, which is made up of Halloween parade balloons.
Still of the main character in Irene Pu’s personal project, Balluna, which is made up of Halloween parade balloons.
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저는 Unity Wētā Tools의 시니어 TD 제너럴리스트로서 게임 트레일러와 시네마틱, 캐릭터 리깅, 천 시뮬레이션, 애니메이션 툴링 작업을 주로 담당합니다. 그러다 보니 여가 시간에는 뛰어난 아티스트 툴을 다양한 방식으로 사용해 보는 일이 많죠.

최근에는 Balluna라는 개인 프로젝트를 7개월째 진행하고 있습니다.

Balluna 월드

저는 할로윈을 무척 좋아해서, 근육이나 조직 시뮬레이션 말고 다른 용도로 Ziva VFX를 활용하여 할로윈 관련 작품을 만들어 보기로 했습니다. 할로윈 퍼레이드 풍선으로 이루어진 거대한 마법의 동물을 어떻게 구현했는지 알려 드리겠습니다.

디자인 언어

이 프로젝트에서는 셰이프의 비대칭과 병치라는 두 가지 디자인 개념에 집중했습니다.

다양한 셰이프가 서로 대비되는 방식을 다채롭게 구현해 보고 싶었죠. 이를테면 캐릭터의 오른쪽 팔과 왼쪽 다리는 삼각근, 이두박근과 삼두박근, 상완신전근, 햄스트링, 하퇴근 같은 해부학적 근육 구조를 갖도록 모델링되었습니다. 반면 왼쪽 팔과 오른쪽 다리는 스타일라이즈드 튜브로 구성됩니다.

The design language of Balluna features a mix of anatomical and stylized structures.
Balluna에 적용된 디자인 언어의 특징: 해부학적 구조와 스타일라이즈드 구조의 혼합

다양한 셰이프에 적용된 줄무늬 텍스처가 잘 어울렸기 때문에 전체적으로 이 테마를 반복해서 사용했습니다. 풍선 클러스터의 둥글고 거품 같은 셰이프와 대비되는 효과도 낼 수 있어 더 좋았어요.

프릴이 달린 것처럼 보이는 아홀로틀 도롱뇽의 머리에서 캔디를 떠올리고, 캐릭터의 바디에는 아홀로틀의 형태를 적용했습니다. 애니메이션 컨셉을 구상하는 단계에서는 아홀로틀이 헤엄치는 일반적인 모습을 참고하는 대신, 좀 더 유동체처럼 가볍게 부유하는 느낌의 애니메이션을 적용해 보기로 했습니다. 그렇게 하기 위해 수달의 몸통 구조를 살펴보고 수달이 물속에서 어떻게 움직이는지 참고하게 되었습니다.

사용한 VFX 툴

  • 2D 소프트웨어: Krita
  • 모델링: ZBrush 및 Maya
  • 리깅 및 애니메이션: Maya
  • 시뮬레이션: nCloth, nHair, Ziva VFX
  • 텍스처: Substance 3D Painter
  • 셰이딩 및 렌더링: Arnold
  • 합성: Natron
캐릭터의 해부학적인 요소와 스타일라이즈드 요소로 이루어진 뼈대의 애니메이션을 보여 주는 내부 구조

애니메이션 워크플로

Initial concept art for Balluna
초기 컨셉 아트

먼저 종이와 연필로 컨셉을 스케치한 다음 Krita를 사용해 컨셉 아트를 구현했습니다.

모델링을 위해 Maya에서 간단한 프리미티브를 사용하여 기본 셰이프를 생성한 다음, ZBrush로 가져와서 디테일한 형상을 구성했습니다. 이 과정에서 풍선에 주름을 적용하고 여러 셰이프를 결합해 Balluna를 비롯한 여러 캐릭터들의 바디를 형성했습니다.

ZBrush에서 스컬핑을 마친 모델을 다시 Maya로 가져와서 리토폴로지 및 UV 작업을 처리해 지오메트리 리깅과 애니메이션화, 텍스처 작업을 용이하게 만들었습니다.

그런 다음 Maya의 기본 애니메이션 툴을 사용해 리깅과 애니메이션을 구현했습니다. Balluna의 척추에 자연스러운 애니메이션을 적용하기 위해 nHair를 사용해 시뮬레이션된 척추를 만들었습니다. 풍선 카트의 끈도 nHair를 사용하여 시뮬레이션했습니다.

Balluna 자체는 입체감을 살리기 위해 Ziva VFX를 사용하여 시뮬레이션했습니다. 씬을 구성하는 모든 요소에 최종적으로 애니메이션과 시뮬레이션을 적용한 다음, 캐시 아웃하고 Arnold로 렌더링했습니다. 마지막 작업으로 Natron을 사용해 렌더링된 모든 패스를 합성했습니다.

Ziva VFX 요약

Post-simulation capture of the character Balluna following use of Ziva VFX

Ziva VFX는 각 풍선의 볼륨을 유지하고, 모든 풍선에 개별적으로 릭과 애니메이션을 적용하지 않고도 흔들리는 2차 동작을 부여하는 데 사용했습니다.

제작 프로세스

캐릭터에 Ziva를 적용하기에 앞서, 원하는 디자인 언어를 사용할 수 있을지 알아보기 위해 간단한 RND 테스트를 진행했습니다.

먼저 몇 개의 프록시 지오메트리를 만들고 풍선을 지오메트리에 구속했습니다. 이것이 내부 시뮬레이션 지오메트리입니다. 체크 무늬의 구체가 바디의 내부 조직 지오메트리를 나타냅니다. 최종 패스에서 체크 무늬 지오메트리는 Balluna 복부 볼륨의 내부 조직이 됩니다. 이 RND에서는 지오메트리가 뻣뻣하지만 충분히 시뮬레이션해 볼 수 있었습니다.

Balluna during the research and development phase
연구 개발 단계의 Balluna

작은 외부 셰이프가 풍선 내부에 있습니다. 당분간은 이 셰이프가 내부 드라이버 조직입니다.

Inner driver balloons
내부 드라이버 풍선

내부 드라이버 풍선에는 체크 무늬 구체에 부드럽게 구속되는 버텍스가 있습니다. 이 버텍스가 있기 때문에 체크 무늬 풍선을 기준으로 드라이버 풍선이 위치를 유지하면서 자유롭게 이동할 수 있는 여유 공간이 어느 정도 확보됩니다.

Balluna: Inner tissues
내부 조직

내부를 살펴보았으니 이제 외부 조직을 살펴볼 차례입니다.

메인 풍선의 외부 조직은 각각 대응되는 내부 드라이버 조직에 부드럽게 구속됩니다. 지금까지 부드러운 구속 요인을 만들고 내부 조직과 외부 조직을 시뮬레이션했습니다. 이렇게 하면 외부 조직이 서로 충돌하며 내부 드라이버 조직의 움직임에 영향을 주고, 그 반대의 동작도 발생하면서 흥미로운 핑퐁 효과가 생깁니다.

외부 레이어와 내부 레이어의 인터랙션은 다음과 같은 방법으로 구현했습니다.

  1. 내부 체크 무늬 구체가 움직입니다.
  2. 그러면 내부 드라이버 조직의 움직임에 영향을 주고, 이어서 내부 조직이 움직입니다.
  3. 내부 조직의 모멘텀이 외부 조직의 위치 이동에 영향을 줍니다.
  4. 외부 조직이 서로 충돌하며 외부 지오메트리를 밀어내는 과정에서 내부 조직의 위치에 영향을 줍니다. 내부 지오메트리와 외부 지오메트리 사이의 물리로 인해 흔들리는 동작이 생성됩니다.

zAttachment strength 속성을 사용해 이 효과를 손쉽게 구현할 수 있었으며, 연결 강도를 원하는 만큼 지정할 수 있었습니다. 이는 오브젝트가 오프셋을 유지하는 강도를 결정하는 데 도움이 되었으며, 이러한 설정은 버튼 클릭만으로 변경할 수 있었습니다.

그런 다음 이 속성은 캐릭터에 적용되고, 샷 컨텍스트에 도입된 후 시뮬레이션을 거쳤습니다.

볼륨 구현

Ziva VFX를 사용해 Balluna에 무게감을 부여하고, 조직 시뮬레이션을 통해 흔들리는 2차 동작을 추가했습니다. 이 단계는 시뮬레이션을 위해 드라이버 뼈대를 캐시 아웃한 이후에 진행되었습니다.

피부 클러스터

이 캐릭터를 만들 때 주요 과제 중 하나로 풍선 테마의 디자인 언어가 있었습니다. 일반적인 리깅 결과는 메시의 외관만 살펴보고 변형합니다. 기존의 피부 클러스터 변형 측면에서 이 문제에 접근해, 메시 중앙에 조인트를 배치하고 조인트 트랜스폼이 트랜스폼에 베이크된 버텍스를 상쇄하도록 맵을 페인트했다면 볼륨을 유지할 수 없었을 것입니다.

샷에서 본 뼈대

Ziva 시뮬레이션을 사용한 덕분에 풍선의 개별 셰이프를 유지할 수 있었습니다.

Result of the Ziva simulation in Balluna
Ziva 시뮬레이션의 결과

Ziva VFX를 사용하지 않고 이 작업을 진행했다면 각 풍선별로 하나씩 조인트를 만들어서 기존 방식으로 리깅할 수도 있었겠지만, 그렇게 하면 릭(rig)이 매우 무거워지고 더 많은 애니메이션 작업이 필요했을 것입니다. 천을 대상으로 하는 시뮬레이션 방법은 메시의 외부만 시뮬레이션하며, 지오메트리의 내부 볼륨을 보존하려고 하지 않습니다. 따라서 좁은 공간 안에서 풍선이 구겨진 형태를 갖게 될 것입니다.

Ziva VFX를 사용해 볼륨을 유지할 수 있었기 때문에, 피부 클러스터를 사용하여 수정에 필요한 뼈대 설정을 리깅할 필요 없이 릭을 단순화하고 볼륨 유지 설정은 시뮬레이션에 맡길 수 있었습니다.

캐릭터 아티스트는 Ziva VFX를 실제 사람과 동물의 해부학적 물리를 모방하는 데 사용할 수 있으며, 초현실적인 캐릭터나 스타일라이즈드 캐릭터의 디자인에도 활용할 수 있습니다.

2023년 10월 31일 산업 분야 | 9 분 소요

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