사실적으로 인간의 피부를 구현하는 작업은 CG 분야에서 가장 어려운 작업중의 하나이다. 이는 피부가 주근깨, 모공, 주름살, 미세한 털을 비롯해 여러 가지 요소들로 이루어져 있고 그 표면이 반투명하고, 또한 많은 양의 빛이 피부를 투과하여 내피에도 영향을 미치기 때문이다. 피부 층은 빛을 반사하여 복잡한 방법으로 확산시키는데 이로써 피부는 부드럽게 빛난다. 다양한 피부 층은 피부 색이나 빛이 내피에 반사되는 방식에도 영향을 미치므로 피부 표현 작업을 할 때는 피부의 두께의 다양성을 잘 인지 해야 한다. 

“Sub Surface Scattering” 라 불리는 최근의 3D기술로 인해 CG로 피부를 구현할 수 있게 되었다.  “G2 skin mode”로 LW에서 사실적인 피부의 쉐이딩 작업을 할 수 있으며 또한 G2의 실시간 인터랙티브 프리뷰(G2's real-time interactive preview) 기능으로 이를 한층 매력적으로 구현 할 수 있다.

그림 1 에서처럼 G2의 스킨 모드(skin mode)는 많은 파라미터(parameters)로 이루어져 있지 않다. 하지만 그렇다고 해서 이 툴의 역량이 부족하다고는 판단하지 마라!  이는 매우 직관적이고 간단하게 디자인되어 아티스트들이 보통 까다롭게 여기는 파라미터의 셋팅 작업을 자동으로 운용한다. 또한 G2의 놀라운 실시간 프리뷰 기능은 트윅킹( tweaking )작업을 더욱 즐겁게 만들어 줄 것이다.(그림 2 참조) 아마도 G2의 개발로 인해 LightWave의 판도가 영원히 뒤바뀌지 않을까?! 

그림 1

그림 2

텍스쳐 맵핑(texture mapping)과정에서 피부의 두께 정하기

G2의 스킨 모드는 무엇보다 쉐이딩 작업에 아주 유용한 툴이다. 사실적인 인간의 피부를 구현하기 위해서는  G2 스킨 모드 뿐 아니라 멋진 텍스쳐 맵핑과 명암을 적당하게 구현하는 기술이 필요하다.

G2 스킨 모드의 파라미터(parameters)에 대해 알아보자. 피부는 그 두께가 아주 다양하므로 빛이 그런 층에 투과되는 방법도 아주 다르다. 만약 모든 작업 과정에서 피부의 두께를 고려하지 않는다면, 정확한 쉐이딩을 넣을 수 없다. 유저들이 텍스쳐 작업을 거친 스킨 맵(textured skin map)을 가지고 있다면 G2가 이러한 스킨 맵에서 텍스쳐의 칼라 값을 분석하고 피부 두께를 산정하여 까다로운 작업을 자동으로 대행해 준다. 피부의 표면에 붉은 계열의 색상으로 채색하면 G2는 피부의 두께가 아주 얇다고 인식하게 된다.

G2는 PhotoMap tool을 탑재하고 있는데, 이는 사진을 이용해서 텍스쳐 맵(texture map)을 만들 때 아주 유용하다. 사진은 자연광을 담고 있으므로 텍스쳐 맵으로 사용하는 것은 그다지 좋은 방법이 아니다. 하지만, G2의 PhotoMap tool을 사용하면 열악한 쉐이딩의 문제를 해결할 수 있다.(그림 3.4 참조)

그림 3

그림 4

G2로 작업하기에 앞서 모델링과 텍스쳐링에 대해 미리 언급해 두고 싶다. 이는 캐릭터를 실제 사진처럼 구현할 때 아주 중요한 과정이기 때문이다. 모델링을 시작할 때는 우선 대칭적인 얼굴을 만들고 그 다음 얼굴의 단면을 각각 작업하는데 이때 만들어진 캐릭터는 비현실적인 대칭을 이룬다. 그림 5에서 보는 것처럼 이는 흔히 발생되는 CG의 결점이다. 텍스쳐 작업에서는 베컴의 사진을 토대로 하여 이를 부분으로 나누어 하나의 스킨맵이 이루어질 때까지 페이스트(paste)와 트윅(tweak) 작업을 했다. G2의 스킨 모드는 피부 표면에 기초하여 쉐이딩을 계산하지만, 본인은 내 임의대로 약간의 조정을 했다.(그림 6 참조) 그 다음은 G2  스킨 모드를 적용하여 파라미터를 트윅했다.

그림 5

그림 6

먼저 Multilayer Subsurface Diffusion를 메인 파라미터로 정한다. 높은 숫자를 셋팅 할수록 피부 표면은 부드럽게 구현된다. 라이트 웨이브의 스탠더드 쉐이딩(LightWave standard shading)과 비교해 보면 LW와 G2의 스킨 모드의 작업 형태의 차이점을 발견할 수 있을 것이다. (그림 7참조) 귀와 볼의 윤곽을 더 밝게 할수록 하이라이트가 더욱 부각되고 명암대비(contrast)가 더욱 부드럽게 표현되는데, 100%의 human touch를 스킨에 적용한다. 피부의 두께는 여전히 동일하므로 다음 단계에서 Epidermis Visibility를 높여 피부 두께를 다양하게 묘사한다. 이렇게 하고 보면 피부 표면의 외각이 아주 밝아졌다는 걸 느낄 것이다. 멋진 모델을 구현하는 있는 비법은 바로 라이트닝 셋업(lighting setup)을 적당히 조절하는데 있는데,  본인은 100%의 값을 주었다. Epidermis Scattering은 빛이 피부 외피에 반사되는 경향을 용이하게 조절해 주는데 이 작품에서는 50%값을 주었다. (그림 8참조)

그림 7

그림 8

피부 색상은 G2의 "Blood Color"를 조절하여 구현한다. 블러드 칼라를 밝게 조절하면 피부의 외피가 더욱 어둡게 표현되며, 매우 밝은 붉은색으로 블러드 칼라를 조절하면 그림 9에서 보는 것처럼 청녹색의 형태로 표현된다.

그림 9

Bump Mapping을 이용해  블러드 칼라를 모공과 주름살과 같은 요소를 덧붙일 범프 맵(bump map)에 구현할 수 있다.
G2의 Rough Surface Oren/Nayar Diffusion은 Gaffer에 탑재된 Diffuse Roughness와 유사하다. 이 툴은 거친 얼굴묘사에 아주 효과적이지만, 사실적인 피부표현을 구현 할 수는 없다.

G2로 명암넣기

G2의 스킨 모드는 피부 표현을 위해 제작된 프로그램으로 LW의 스탠더드 쉐이더와는 상당히 다르다. G2의스킨 모드를 이용해서 고화질의 스킨 랜더(skin render)를 구현할 수는 있지만, Multilayer Subsurface Diffusion이 너무 부드럽게 랜더하여 명암대비가 낮아질 수 있다. 또한 Epidermis Visibility와 Epidermis Scattering로 피부의 외각이 아주 밝게 표현될 수 있다. 하지만, G2의 파라미터와 씬의 밝기를 트윅킹함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 동일한 라이트닝 값이 주어진 안면에 쉐이더를 사용하느냐 않하느냐에 따라 캐릭터 제작은 아주 달라진다. (그림 10참조) 따라서 라이트닝 값을 세팅하기 전에 쉐이더를 다루는 요령을 충분히 숙지하기 바란다.

그림 10

라이트닝 작업에 있어 가장 중요한 것은 바로 후광(back light)작업이다. (그림 11참조)후광을 넣어야만 피부 표면에 부드럽게 빛나는 효과(soft-glow effects)를 줄 수 있으며 윤곽이 더욱 또렷해져 명암대비가 명확하게 구현된다. 이러한 효과로 배경에서 형체를 분리시켜 씬에 깊이를 더하며, 진짜 살아있는 모습의 베컴이 구현되는 것이다. 라이트닝 세팅(lighting setting)과 G2의 Epidermis Control로 피부 윤곽의 밝기를 조절하는 것을 잊지 말기 바란다. G2의 쌍방향의 실시간 프리뷰 기능으로 G2의 스킨 쉐이더 효과를 미리 보기할 수 있고 라이트의 값과 강도를 조절할 때 실시간의 피드백을 할 수 있어 편하게 작업할 수 있다.(그림 12 참조)

그림 11

그림 12

본인은 랜더링 타임이 너무 많이 소요되므로 보통 래디오시티(radiosity)를 사용하지 않지만, 그림 13의 G2로 만든 테스트본을 랜더하기 위해 래디오시티 랜더에 기초한 HDRI을 사용했다. 랜더링 타임이 너무 많이 소요되므로  고화질의 셋팅을 사용하진 않았지만 고화질 셋팅은 부드럽고 아주 자연스러운 쉐이딩을 구현할 수 있다는 이점을 가지고있다. 캐릭터에 보다 사실적인 효과를 주기위해 나만의 라이트닝 비법을 사용하기도 했지만, 래디오시티를 이용하여 랜더링하니 보통 라이트닝이상의 효과를 줄 수 있었다. 아무래도 래디오시티는 좀더 연구해봐야 할 것 같은 프로그램이다. 물론 시간이 많이 들겠지만! 그래도 지금은 G2에 대한 신비를 먼져 밝혀야지!

그림 13

 Syunichi Shirai
Square와 Imagica에서 근무한 경력이 있고 프리랜서 3D아티스트로 2002이 친구와 동업하여 "mix core"라는 회사를 설립했다. 이 회사는 게임, 광고, 영화, 일러스트레이팅, 웹디자인, 멀디미디어 CD-ROM에 제공되는 CG작업을 맡고 있다. 현재 밀려드는 일거리로 직원을 더 고용해야 할 상황이라며 행복한 비명을 지르고 있다.

본 튜토리얼의 일본어 버전은 2003년 1월에 발행된 일본판 Computer Graphics World에 실려 있다.