새로운 HDRP 씬 템플릿을 활용한 학습 및 제작

이번에 소개할 새로운 고해상도 렌더 파이프라인(HDRP)용 템플릿을 이용하면 초보자도 여러 공간에 조명을 설정하고 물리적 기반 조명 강도를 조절하는 등 다양한 곳에 활용할 수 있습니다.

이번 템플릿에 포함된 씬은 3D 환경 아티스트, VFX 아티스트, 조명 아티스트, 테크니컬 아티스트 등 게임 업계에서 풍부한 경험을 갖춘 전문가들로 이루어진 소규모 팀에서 제작했습니다. 팀원들은 이전에 Assassin’s Creed, Batman: Arkham, Crysis, FIFA, Grand Theft Auto, Need for Speed, Red Dead Redemption, Watch Dogs 등 세계적으로 유명한 게임 개발에 참여한 경험이 있습니다.

사용 중인 컴퓨터에서 Unity 2020.2을 다운로드하고 Unity Hub에서 HDRP 프로젝트를 시작하면 HDRP 템플릿을 실행할 수 있습니다. 새 프로젝트를 만들고 High Definition RP 템플릿을 선택한 다음 ‘생성’ 버튼을 클릭하세요.

Unity의 Furioos 클라우드 플랫폼을 사용하여 클라우드에서 템플릿을 스트리밍하는 방법도 있습니다. 웹 브라우저만 있으면 이 기능을 사용할 수 있습니다. 이 템플릿에는 마우스와 키보드 입력이 필요하며 세션 시간은 5분으로 제한됩니다.

HDRP는 데스크톱 PC와 게임 콘솔과 같은 고성능 하드웨어에서 고품질 게임 비주얼을 구현하는 데 필요한 기능을 갖추고 있습니다. 초심자 또는 업계 표준과 사진 촬영 기법에 익숙하지 않은 사람이라면 HDRP에 사용되는 일부 기법과 개념을 이해하기가 쉽지 않을 수 있습니다. 그래서 유니티는 학습에 도움을 주기 위한 새로운 HDRP 템플릿을 만들었습니다.

지난 몇 년 동안은 소규모 건축 현장 템플릿을 제공했는데, 이 템플릿에는 물리적으로 정확한 조명 설정이 없기 때문에 HDRP의 기능을 이해하는 데 커다란 걸림돌이 됩니다.

예를 들어 기존 템플릿의 햇빛 강도는 실제보다 10배 낮은 1만 럭스(lux)로 설정되어 있습니다. 이 점은 전체적인 조명 설정, 특히 노출과 기타 광원의 보정에 커다란 영향을 미칩니다. 이처럼 잘못된 설정으로 인해 물리적 기반 워크플로를 도입하려는 아티스트와 디자이너에게 많은 혼란을 초래했으며 초보자는 무작위적인 선택 값으로 인해 혼란을 겪었습니다.

유니티는 피드백을 수렴하는 과정에서 사용자가 실내외 전환의 예를 더 많이 원한다는 사실을 확인했습니다. 이러한 시나리오는 조도가 높은 야외 공간과 인공적인 조명이 있는, 상대적으로 어두운 실내 사이의 엄청난 노출 차이로 인해 다루기가 매우 까다로울 수 있습니다.

아래 요약 자료를 통해 조명의 설정 방식을 이해하고, 자료에 포함된 중요한 설정값을 유용하게 사용할 수 있을 것입니다. 다양한 씬 유형에 맞게 Exposure Volume 컴포넌트를 통해 설정해 둔 일반적인 광원의 색 온도와 강도, 노출 값을 확인할 수 있습니다.

마지막으로, HDRP의 Volume System이 여러 AAA 엔진에서 일반적이긴 하지만, 위치별로 렌더링 설정을 처리하는 데 필요한 글로벌 볼륨과 로컬 오버라이드의 위계적 개념에 익숙하지 않은 초보자에게는 부담스러울 수 있습니다. 따라서 하나의 영역으로만 이루어진 기존 템플릿은 볼륨 시스템의 막대한 잠재력을 충분히 펼쳐 보이지 못했습니다.

새로운 템플릿은 물리적 기반 방식으로 설정되어 햇빛은 현실적인 강도인 10만 럭스이며 각 장소도 알맞은 노출로 설정되어 있습니다. 초보자도 이제 제대로 된 설정으로 씬에 조명을 적용할 수 있으며, 기본 조명이 이미 올바르게 설정되어 있으므로 부담 없이 템플릿을 활용할 수 있습니다.

HDRP 템플릿을 열면 서로 연결된 공간 세 곳이 나타나며, 각 공간마다 분위기와 조명 설정이 다릅니다. 구역마다 자체 로컬 볼륨이 있어서 새로운 Automatic Histogram 모드로 노출을 처리합니다. 볼류메트릭 안개, 화이트 밸런스 같은 다른 HDRP 설정도 다양하게 포함되어 있어서 사람의 자연스러운 동작이나 카메라의 자동 화이트 밸런스를 시뮬레이션하는 것도 가능합니다.

플레이 모드로 들어가 환경을 마음껏 탐색해 보며 크기에 대한 감각을 익히고 사람의 관점에서 환경을 평가해보세요. 키보드의 WASD 키를 눌러서 이동하고 마우스로 둘러볼 수 있습니다.

첫 번째 공간은 햇빛이 드는 원형의 공간으로, 커다란 콘크리트 플랫폼이 자리하며 노이즈가 적은 환경에서 에셋을 테스트하는 데 적합합니다. 이 영역에서는 먼지나 물 웅덩이를 시뮬레이션하는 데 HDRP의 Decal Projectors를 많이 사용하며, 콘크리트 머티리얼에서 보이는 타일링 느낌을 줄여 더 많은 시각적 다양성을 제공하기도 합니다.

계단을 따라 두 번째 공간으로 내려가 보면, 자연광이 드는 실내 공간에서 유리 상자 안에 있는 나무를 발견할 수 있으며 여기에서는 투명도, 피하 산란, 테셀레이션 등이 사용된 고급 머티리얼이 눈에 띕니다. 이 공간에서는 유리 상자 안에 먼지가 떠다니고 나비가 날아다니는 모습을 통해 GPU 기반의 특수 효과를 보여줍니다. 커스텀 밀도 볼륨(Density Volume)으로 나무 구조물 주변의 높은 습도를 시뮬레이션해서 아름다운 빛 줄기를 만들어 냅니다.

이 공간은 천장의 개방된 부분을 통해 대부분의 간접 조명이 제공되기 때문에 GPU 라이트매퍼의 기능을 선보이는 데 적합합니다. 여기에서는 햇빛과 천공광이 아름답고 부드럽게 퍼지는 모습을 시뮬레이션할 수 있으며, 이 모습은 벽에 칠해진 생생한 색상을 통해 강조됩니다.

세 번째 공간으로 안내하는 통로를 따라가다 보면, 실시간 스포트라이트와 세 개의 천장 램프, GPU 라이트매퍼를 활용한 기다란 발광 스트립 조명을 갖춘 미니멀한 거실 공간을 만나볼 수 있습니다.

이 공간의 조명 대부분은 인공 광원에서 생성되므로 소프트 섀도우, 광원 쿠키(프로젝션 텍스처)를 많이 사용하고 반사 프로브를 신중하게 배치했습니다. 램프로 다가가면 먼지의 미세한 입자가 빛줄기를 통과하면서 빛나게 됩니다.

이 프로젝트의 주된 제약 사항은 무엇보다도 100메가바이트라는 제한이었습니다. 현재의 기준으로 봤을 때, 이 데이터 용량은 특히 알베도, 노멀, 라이트맵, 반사 프로브에 대한 텍스처 메모리 할당량을 고려할 때 매우 적습니다. 하지만 템플릿 크기가 작은 덕분에 사용자는 어디에서든 HDRP 패키지를 아주 빠르게 다운로드해서 임포트할 수 있으며, 제작 시에 스크립터블 렌더 파이프라인(SRP) 템플릿에 대한 내부 크기 제한도 준수했습니다.

데이터 메모리 할당량을 최대한 활용하기 위해 단단한 형태에 단순한 머티리얼과 소량의 재사용 가능한 프롭을 활용하는 브루탈리즘 건축 양식을 채택하기로 했으며, 환경 조성에 일부 기하학적으로 복잡한 형태를 사용하기도 했습니다. 특히 반사 프로브와 볼륨과 같이 상자 모양의 렌더링 게임 오브젝트의 배치 및 광원 베이크와 관련해 여러 가지 문제를 일으킬 수 있는 구부러지고 기울어진 모양이 사용되었습니다.

스카이박스에는 메모리 사용량이 많고 템플릿의 크기를 급격히 증가시킬 수 있는 커스텀 HDRI 텍스처를 포함하지 않기로 했습니다. 대신 빌트인 저해상도인 HDRP의 HDRI를 사용했으며 이로 인해 태양면을 포함할 수 없었습니다.

마지막으로 반사 프로브 역시 100MB 한도의 제약을 받았습니다. 씬에 있는 반사 프로브 18개의 메모리 사용량을 최소화하기 위해 256픽셀을 최대 해상도로 사용해야 했습니다.

이러한 종류의 해상도는 게임에서 흔히 볼 수 있습니다. 하지만 거울 같은 에셋에 또렷한 반사가 필요한 경우에는 얼마든지 HDRP 에셋에서 반사 프로브 해상도를 높인 다음 로컬 컴퓨터에서 반사 프로브를 다시 베이크할 수 있습니다. 물론 프로브 캐시의 해상도와 크기에 따라 메모리에 미치는 부담은 증가할 수 있습니다.

이 템플릿은 여러 가지 하드웨어에서 사용할 수 있는 다양한 품질 수준을 제공합니다. Edit > Project Settings > Quality에서 Low, Medium, 또는 High를 선택하여 설정할 수 있습니다. 예를 들어, Low 품질 모드에서는 프레임 속도를 극대화하기 위해 볼류메트릭 안개가 비활성화됩니다. 반면 High 설정에서는 반영 근사치가 있는 소프트 섀도우와 전반적으로 샘플 수가 더 많은 효과를 제공합니다.

이 프로젝트에서는 실시간 광원, 라이트맵, 라이트 프로브가 함께 사용되며, 전체적인 구조와 최대 규모의 에셋에는 GPU 라이트매퍼가 사용됩니다. 따라서, 대부분의 광원은 Mixed로 설정되고 광원 베이크는 Baked Indirect 모드를 사용하여 생성됩니다. 이를 통해 부드러운 빛 반사와 아름답게 퍼지는 오클루전 섀도우가 제공되며 직접광과 섀도잉이 완전히 실시간으로 유지됩니다.

반면 작은 오브젝트는 속도가 느린 라이트매핑 방식 대신 씬 전체에 퍼져 있는 라이트 프로브의 네트워크를 사용합니다. 소형 오브젝트에 Receive Global Illumination을 Light Probes로 설정하거나 메시 렌더러 인스펙터 창에서 Contribute Global Illumination를 해제하여 베이킹 시간을 최소화하는 것이 좋습니다.

또한, 다양한 수준의 간접 조명 품질을 실험해 볼 수 있도록 GPU 라이트매퍼용 광원 베이크 프리셋을 여러 개 제공하고 있으며 이는 Window > Rendering > Lighting에서 조명 설정 에셋을 통해 액세스할 수 있습니다. 예를 들어 Geforce RTX 2070 Super를 사용할 경우 Draft 프리셋은 매우 빠르지만 완성도가 높지 않은 결과물을 10초 내에 생성하여 신속한 반복 작업에 적합한 반면, Ultra 설정은 완성도 높은 품질 렌더링에 매우 적합한 깔끔한 라이트맵을 단 4분 만에 산출해 냅니다.

사용 중인 GPU에 따라 결과물은 달라질 수 있으므로 품질과 베이크 시간에 크게 영향을 미칠 수 있는 다양한 파라미터, 특히 간접 샘플 수와 텍셀 밀도로 실험해 보는 것이 좋습니다.

새롭게 등장하는 HDRP 기능에 따라 템플릿이 업데이트되므로 앞으로도 Unity와 HDRP의 추후 릴리스에 주목해 주시기 바랍니다. 추후 Unite Now 세션에서 새로운 템플릿에서 조명을 설정하는 방법과 볼륨, 노출, 라이트매퍼, 후처리 효과, 기타 다양한 HDRP 기능에 대해 자세히 설명할 예정이니 많은 기대 부탁 드립니다. 또한, 템플릿에서 레이트레이싱을 활성화하고 조정하는 방법에 대해 다루는 NVIDIA 웨비나에도 등록해 주세요. 등록 후 웨비나 전 과정에 참석하신 분들께 NVIDIA Quadro RTX 5000 당첨의 기회를 드립니다.

또한 기존의 Unite Now 세션 HDRP로 정확도 높은 게임 그래픽스 구현하기에서는 중요한 HDRP 기능, 노출과 빛 강도와 같은 물리적 개념에 대해 다뤘습니다. 고해상도 렌더 파이프라인 리소스로 놀라운 그래픽 구현하기라는 블로그 게시물에서도 HDRP 학습 리소스를 추가로 찾으실 수 있습니다.

새 템플릿을 활용하여 다양하게 실험해 보시기 바랍니다.

피에르 이브 돈잘라즈(R&D, 그래픽스 테크니컬 아트 매니저)는 실시간 렌더링 분야에서 10년 이상 AAA 개발 경험을 쌓은 숙련된 조명 아티스트입니다. 탄탄한 기술 및 예술 분야의 기반을 갖추고 있으며 조명, 레벨 디자인, UX, 툴 디자인, 워크플로 개선을 전문으로 합니다.

Crysis 시리즈, Ryse: Son of Rome, Grand Theft Auto V, Red Dead Redemption 2 등의 대규모 AAA 타이틀 제작에 참여한 바가 있습니다.

현재는 유니티의 R&D 그래픽스 팀에 소속되어 있으며, 동료 테크니컬 아티스트들과 함께 아티스트의 효율성을 개선하고, 전 세계 사용자에게 교육을 제공하며 엔지니어 및 디자이너와 더불어 새로운 툴, 워크플로 및 그래픽 기능을 개발하고 있습니다.