Maya로 털 복숭이 곰돌이 제작하기

시중의 3D 프로그램에는 fur을 사실적으로 제작할 수 있는 플러그인들이 탑재되어 있지만, 이를 이용하여 제작하는 것이 때때로 시간낭비 같다는 생각이 들 때가 있다. 결코 클로즈업 샷으로 잡지 않거나  아주 짧은 털을 가지고 있는 오브젝트를 제작할 때,  더욱 북실북실한 느낌을 주려고 펄 플러그인(fur plugin)을 사용하면 랜더 타임이 너무 많이 소요되고 씬의 구축이 어려워 진다. 또한, 현재 마야와 완전히 통합된 멘탈레이 같은 논 네이티브(non-native) 랜더러로는 그런 작품을 구현하기가 어렵다.

본인이 본 튜토리얼에서 소개하는 material은 결코 완벽하다 할수 없지만, 털로 덮힌 오브젝트를 클로즈업으로 잡지 않는 씬에서는 충분한히 멋진 장면으로 구현할 수 있다. 본 튜토리얼에는 길 털을 구현하기 위해 트릭은 전혀 사용하지 않았다.  Hypershade가 익숙하지 않는 독자라면 본 튜토리얼로 utility를 익히는데 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바램이다.

1. 모델을 생성한다.

2. 라이트닝을 설정한다. 본 튜토리얼에서는 두 가지 directional light를 설정했는데, 하나는 상위 왼쪽에서  intensity 값을  1.0으로,  다른 하나는 하위 오른쪽에서  intensity 값을 0.25으로  각각 라이트를 설정한다.

3. 그림에서 보는 것처럼 standard Blinn material을 생성하여, 모델에 적용한다.

Tip: 모델의 코나 눈은 다른 material로 이루어져 있는데, 중간 마우스로 바로 머티리얼(material)을 모델에 적용하면, 전체 모델이 같은 material로 표현된다. 하지만, 마우스로 blinn material을 모델의 shading group에 드레그하면  코와 눈의 색상은 보전할 수 있다. 본 튜토리얼에서는 이 쉐이딩 그룹을 제작시의 혼란을 막기 위해 Fur_SG라고 명명한다. 이렇게 하면 쉐이딩 그룹을 사용한 모든 오브젝트에 적용된 디폴트 쉐이더(default shader)가 변한다는 걸 명심해라. 예를 들어 만약 red material을 initialShadingGroup SG에 적용하면 material이 지정되지 않은 씬의 모든 오브젝트들이 red material로 지정된다. 아직 다른 오브젝트를 쉐이더할 단계도 아닌데 이런 불상사는 성가신 골칫거리가 될 수도 있다. 

4. Sampler Info utility node를 활성화한다. 이 창은 상당량의 유용한 정보가 담겨 있어, 몸체를 덮는 부드러운 털로 덮인 곰돌이를  제작하는데 결정적인 툴이라 볼 수 있다.  그 중 Normal Camera와 Ray Direction은 이번 이번 튜토리얼에 중요한 임포메이션이다. Normal Camera는 카메라와 연계된 면의 방위(orientation)를 제공해주며, Ray Direction은 카라메라에서 보여질 현재 지점의 방향을 표시해 준다.

이 두가지 임포이션으로 무엇을 하냐구?

  

5. 털에 표현될 두가지 종류의 색상이 지정된 ramp를 생성 한다. 털의 색상은 아주 밝은 색에서 부터 아주 어두운 색까지 다양하다. 이러한 명암 대비는 텍스쳐에 줄 하이라이트의 정도를 결정한다. 하지만, 네트워크(network)에 더 많은 노드(nodes)를 삽입하여 효과가 어떻게 구현되는지 확인할 때까지는 이 점은 신경 쓰지 마라고 권하고 싶다.

TIP: 후에 material에  translucence을 적용하기 때문에, 표면이 더 밝아 보일 수가 있으므로 털의 색상을 너무 밝게 지정하지는 않는 것이 좋다. 물론 처음부터 translucence을 적용할 수도 있지만, 나중에 적용하여 효과를 더욱 멋지게 구현할 수 있으니 기다리기 바란다.

Type은 VRamp로 설정하고 리니어(linear)상태로 둔다. 작업을 진행하다가 원하는 이팩트를 주기 위해 언제든지  VRamp를 변경할 수 있다.

ramp를 생성하면  placetexture 노드가 생성되는데, 이는 모델에 적용했던 UV 좌표(UV coordinates)에 따라 ramp를 배치한다.

ramp를 blinn material의 color attribute에 대입하면, 아래의 그림처럼 네트워크가 나타난다. 

이 모델을 랜더하면 아래처럼 표현되는데(이는uv 맵에 따라 다소 차이가 있을 수도 있다.), 다소 산란하고 아직은 원하는 만큼 표현이 안된 상태이다.

6. 이제 부터 다소 혼란스럽지만 재미있는 작업을 시작해 보자. ramp의 배치는 카메라의 위치와 서피스의 입사각에 의해 결정된다는 사실을 숙지해야 한다. 우선 나는 수학에 관한한 결코 천재가 아니므로 이 과정에서 수학적으로 중대한 임포메이션의 설명을 빠뜨렸다고 해서 너무 섭섭해 하지 말기 바란다. 또한 이 튜토리얼을 접하는 독자들도 수학에 관한 전문가가 아니라고 가정하여 성가신 세부사항의 설명은 일축하겠다.

Normal Camera와 Ray Direction는 벡터이므로 유용하게 활용하기 위해 Vector Product utility node에서 이 벡터들을 조합한다. 아주 이론적으로 말해서 "cross product가 이 작업을 완벽히 수행할 수 있지 않을까? 또한  이 벡터들의 cross product를 사용해서 두 개의 벡터 프로덕트(vector product) 노드를 조합하면 생각했던 대로 결과로 나오지 않을까?"하고 생각했다. 하지만, 그렇지 않을 가능성도 존재했다.

나의 기본적인 작업 방식은 이런 종류의 작업을 실행하여 이펙츠의 결과물들을 관찰하고 바른 방향으로 진전되고 있는 결과물을 얻었을 때, 이 작업이 수행되는 과정을 이해하려고 노력한다.

Vector Product utility node 생성하여 Sampler Info노드를 중간마우스로  Vector Product 노드로 드래그하여 connection editor창을 열기위해 'Other...'을 클릭한다. Normal Camera attribute 를  Input1에 연결하고 Ray Direction을 Input2에 각각 연결한다. 이 두개의 인풋으로 vector product가 산정된다.

     

이 노드에서 outputZ를  ramp에 있는 vCoord에 연결한다. 이 때, ramp의  UV placement는 다시 사용할 일이 없으므로 제거해도 좋다. 이렇게 해서 얻어진 네트워크는 아래와 같다.

이제 테스트 랜더를 시도해 보자. vector product 노드의 default operation은 dot product으로 설정하는데 이렇게 하면 멋진 결과물을 얻을 수 있고 바른 작업의 방향으로 진행 할 수 있다. 이것을 cross product, matrix product, point product로 셋팅해보고 결과물이 어떻게 다른지도 살펴보자. 

ramp interpolation과 칼라의 설정을 조정하여 나오는 결과물을 비교해 보는 것은 아주 유익하다. 하지만, 이제 다음 과정을 위해 리니어로 돌아가자.

미리 말했듯이 dot product는 작업에 있어서 바른 방향으로 진행시키는 단계이다. 하지만, 다음과 같이 작업하는 것이 더 낫다고 말하고 싶다.

7. 두 번째 Vector Product utility node를 생성 하여 normal camera attribute를 이번에는 두 번째 vector product 노드에 있는 Input1에 연결한다. 그리고 첫 번째 vector product 노드에서 아웃풋을 두 번째 vector product 노드에 있는 Input2에 연결한다. 두 번째 vector product 노드에서  OutputZ를  ramp에 있는 V Coord attribute에 연결하면 네트워크가 아래의 그림처럼 나타난다.

이걸 테스트 랜더하면 결과물이 산란하게 조금 바꼈다고 느낄것이다. 

다시 여러가지 오퍼레이션을 실행해 본다. cross와 cross combinations의 작업으로 최상의 형태를 구현할 수 있었으므로 여기서는 이를 사용하기로 한다. ramp interpolation을 exponential up으로 설정하여 랜더하면 아래의 그림처럼 구현된다.

8. 기본 ramp의 색상들을 잘 설정했다면 밝은 면에서 어두운 면까지 텍스쳐가 아주 잘 정렬되어 있을 것이다. 이제는 털을 더 자연스럽게 구현하기 위해 색상을 섞을 차례다. brownian texture을 생성한다. 이는 사용하는 램프와 같은 계열의 색상들을 갖추고 있어야 하는데 나는 아래 그림처럼 셋팅했다. 또한 cloud texture을 생성하여 bump map과  translucence map으로 사용한다.

  

Blend Color utility node를 활성화한다. 이 노드로 ramp 와 brownian texture을 믹스하여 털을 더욱 자연스런 모습으로 구현한다. 램프의 칼라를 Input1으로 지정하고 brownian texture는 Input2처럼 지정하여 슬라이드는 0.5로 남겨둔다. 이 값을 높이면 램프가 더 두드러지거나 아니면 그 반대의 형태로 구현된다.

Blend Color 노드를  Phong material의 컬러로 지정한다. cloud texture는 Phong material의 translucence map로 지정한다. cloud texture는 fur material의 bump map으로 지정하고 bump depth는 1~3사이로 정한다. 이렇게 하면 아래의 그림과 같은 네트워크와 테스트 랜더를 얻을 수 있다.

9. 아직은 원하는 형태의 material이 정확히 구현되지 못했다. 진짜 털을 살펴보면, 몇 개의 털들은 주위의 털들 보다 조금씩 더 밝거나 어두워서 두드러져 보인다. 그래서 이 작품에서도 칼라를 더욱 다양하게 해서 털을 사실적으로 보이게 수정해야 한다. 그래서 granite texture를 이용했다.

털 속에 섞여 있는 두드러진 털에 어둡고 밝은 효과를 주기위해 아주 밝은 색상과 어두운 색상을 선택하여 granite texture을 생성한다. 털의 다양한 형태를 구현하기 위해 이 두 가지 색상이 필요하다. 새로 두 개의 color blend 노드를 생성해서 하나는 granite texture를 믹스하고 다른 하나는 두개의 블랜드 노드를 믹스한다. 스라이더(slider)로 작업을 편하게 하기위해 램프의 색상은 첫 번째, 두 번째 블랜드 노드의 인풋으로 지정한다. 

마지막 blend node output을 phong material의 color 노드에 연결한다. 나는 블랜드 노드는 슬라이더 상에서  firstBlend 0.6, secondBlend 0.4, thirdBlend 0.5의  값으로 각각 셋팅했다. 하지만 원하는 바대로 이 값들은 조정할 수 있다.

이렇게 해서 얻어진 네트워크는 아래와 같다. 물론 자신의 취향대로 이러한 요소들을 조정할 수 있다. 하지만, 오브젝트를 클로즈업 할 생각이 아니라면 이대로 작업하는 것이 낮다.

물론 이 튜토리얼을 원하는 대로 재구성할 수도 있으니, 하나의 참고자료로 이용하기 바란다.

완성본