"3dsmax7에서의 노말맵의 활용"

Discreet사의 홈페이지에는 노말맵을 비롯한 3DS MAX 7.0의 새로운 기능을 상세히 설명해놓은 PDF파일이 공개되어 있습니다. 맥스에서의 Normal Map의 활용에 대한 내용은 제작사에서 가장 정확하게 알 것입니다. 따라서 본 강좌는 이 문서를 토대로 하고 있습니다. 그럼 간단한 예제를 통해 실습을 하면서 노말맵에 관련된 여러가지 툴과 기능에 대한 설명을 하겠습니다.

3dsmax7에서의 Normal Map
3dsmax7에서는 Normal Map을 렌더링과 실시간 디스플레이 뷰포트상에서 지원합니다.
먼저 노말 맵의 생성과 사용에 관해 알아보겠습니다. Normal맵을 다루면서 우리는 매핑과 모델링과 렌더링에 있어서 새롭게 추가되거나 향상된 기능들에 관해 다루어야 합니다. 이러한 기능들이 노말 매핑과 밀접하게 연관되어 있기 때문입니다.

1. 노말맵을 사용하려면
먼저 렌더링이나 뷰포트 디스플레이를 위한 노말맵을 어떻게 사용하는지 기술해보기로 하겠습니다. 그림에서 보는 바와 같이 이 맵들은 그레이 스케일 텍스쳐뿐 아니라 컬러를 사용하는 새로운 맵 타입으로서 노멀 범프맵이라고 불리우며 Material Editor에서 사용이 가능한 타입의 리스트에 추가되었습니다. 이것은 스탠다드 머티리얼에서 범프맵으로서 사용되어져야 합니다.

2. 노말맵 적용 실습
노말맵을 생성하는 작업형태를 위한 다양한 툴들이 존재하지만 일반적으로 다음과 같은 과정을 거치면 노말맵을 생성하여 적용할 수 있을 것입니다.
1. 하이폴리곤 버젼과 가능한 비슷한 형태의 로우폴리곤 오브젝트를 만든다.

2. 오브젝트의 하이폴리곤 버젼을 준비한다. 오브젝트 자체를 변형하기 쉽다면 외부 오브젝트를 불러와도 무관하다.

3. 프로젝션 모디파이어를 로우폴리곤 오브젝트에 추가한다. 모디파이어는 새장같이 생겼는데 더 커질수도 있고 편집할수도 있다.

4. 외부오브젝트와 하이폴리곤오브젝트를 겹치게 위치시킨다. 모든 필요한 지오메트리를 포함하는 사이즈와 형태로 새장의 모양을 만들어줘야 한다.

5. Render to texture명령으로 노말맵을 생성하고 특정 위치에 저장하거나 Material Editor의 샘플슬롯으로 불러들인다.

6. 노말맵을 로우폴리곤 오브젝트의 범프맵으로서 지정한다.

이러한 과정을 실습을 통해 알아보겠습니다.

1. 먼저 가로 100, 세로 200의 Plane을 만듭니다.

2. Editable Mesh혹은 Editable Poly로 전환하고 외곽 Edge들을 선택합니다.

3. 외곽 Edge들을 Shift키를 누른 상태에서 마우스 왼쪽 버튼을 눌러 드래그하면서 새로운 면을 아래쪽으로 생성합니다.

4. 위와 같은 과정을 반복하여 Plane의 외곽에 그림과 같은 요철이 생기도록 Edge편집을 해줍니다.

5. FFD를 사용하여 그림처럼 방패모양으로 약간 둥글게 형태를 만들어 줍니다.

6. 다시 Editable Mesh로 전환한뒤 안쪽에 있는 아홉개의 정점을 선택하여 Chamfer값을 16정도 설정하여 면을 나눠줍니다.

7. 나눠준 면의 Edge를 선택하여 다시 Chamfer값을 주고 그림처럼 여러단계에 걸쳐 Segment가 생기도록 반복하여 편집해줍니다.

8. 편집된 Edge들에 의해 그림처럼 여러단계의 면이 생기면 안쪽에 요철이 생길수 있도록 면들을 선택해서 아랫쪽으로 내려서 면들의 높이에 차이가 생기게 합니다.

9. 현재의 메쉬 오브젝트에 Mesh Smooth를 추가하여 물체의 곡면 해상도를 증가시킵니다. 그림은 Iteration2를 부여하고 약간의 편집을 거쳐서 십자방향의 요철 무늬에 약간 변화를 준 모습입니다.

10. 하이폴리곤 메쉬오브젝트와 비슷한 형태의 로우폴리곤 오브젝트를 만듭니다. (하이폴리곤 메쉬 오브젝트를 만들 때 미리 복사를 해놓으면 더욱 좋겠죠!)

그림을 클릭하시면 큰 이미지로 보실 수 있습니다.

11. 로우폴리곤 오브젝트의 위치를 align기능을 이용하여 하이폴리곤 오브젝트와 일치시킵니다.

12. 로우폴리곤 오브젝트가 선택된 상태에서 Rendering Menu의 Render To Texture메뉴를 선택합니다. 독립된 윈도우가 열리고 Object to Bake에 로우폴리곤의 이름이 이미 등록되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.

13. Projection Mapping의 Enable옵션을 체크하고 Pick버튼을 눌러 하이폴리곤 오브젝트를 선택합니다. 이제 로우폴리곤 오브젝트를 모디파이 패널에서 확인해보면 프로젝션 모디파이어가 추가된 것을 확인할 수 있습니다.

이 모디파이어는 Render To Texture 프로세스를 통해 자동으로 적용됩니다. 수동으로 추가할수도 있는데 서브오브젝트 레벨에서 Cage의 형태를 변형시키면서 최고의 퀄리티를 내기위한 조작으로도 쓰일 수 있습니다. 프로젝션 모디파이어의 기능은 하나의 메쉬로부터 다른 메쉬로의 투영 정보를 사용하는 레이트레이싱에도 사용될 수 있습니다.

14. 하이폴리곤 오브젝트를 뷰포트에서 hide시킵니다.

15. 그림에서 보는 바와 같이 프로젝션 모디파이어가 부정확하게 적용된 경우가 흔히 발생합니다. 이렇게 될 경우 하이폴리곤으로의 반직선 투영이 정확하게 이루어지지 않아 노말맵 자체가 부정확하게 생성될 수 있으므로 편집을 해주어야 합니다.

16. 프로젝션 모디파이어의 서브오브젝트 레벨에는 Cage, Face, Element단위로 편집할 수 있는 도구들이 마련되어 있습니다. 이중 Cage를 선택하고 로우폴리곤의 형태와 비슷하게 Cage를 옮겨서 프로젝션이 정확하게 이루어질 수 있도록 편집해줍니다.

17. 어느정도 편집이 이루어졌다면 하이폴리곤 메쉬를 다시 보여지게 한뒤 프로젝션 모디파이어가 두 메쉬오브젝트를 완전히 감싸고 있는지 확인하기 위해 Cage/Display옵션의 Shaded를 체크해줍니다.

18. 그림처럼 완전히 감싸고 있다면 문제가 되지 않지만 감싸지지 않고 누락되는 면이 생길 수 있습니다. 이경우 노말맵에 빨간색으로 색이 나타나게 되는데 이럴때는 전체적으로 Cage의 크기를 크게 해야 합니다. Push옵션에서 Amount값을 늘려주면 Cage의 크기가 커집니다. percent옵션은 퍼센트 단위로 크기를 크게 해줍니다.

<참조> 프로젝션 모디파이어의 서브오브젝트 레벨을 간략히 설명합니다.
Display - group

Cage
(새장처럼 생겼다고해서 Cage라고 이름을 붙인것으로 보임)는 디폴트로 보여집니다. Cage의 형태는 적용된 오브젝트의 형태를 따라가는데 그 메쉬의 형태와 다르게 흐트러져보일 수 있습니다. 서브오브젝트 셀렉션메뉴에서 Cage는 기본적으로 와이어프레임 메쉬로 정의되어 보여지는데 Shaded옵션을 체크하면 반투명의 셰이디드된 상태가 되어 메쉬를 보는데 유용할 것입니다.

Push
Push 그룹은 Cage 전체를 확장하거나 축소시킵니다. amount값을 사용하면 케이즈의 각각의 정점들이 같은 값에 의해 푸쉬됩니다. 퍼센트를 사용하면 푸쉬는 비율이 됩니다. 그리고 정점들은 오브젝트의 최단거리에 있는 것들보다 더 멀리 푸쉬됩니다.

오토 랩은 리스트에 새로 포함되어 추가된 새로운 오브젝트들을 감싸도록 조정해줍니다. 자동으로 업데이트되도록 옵션을 체크해두기 바랍니다. 그렇지 않으면 원할 때마다 수동으로 조절해야 합니다. Tolerance값은 지오메트리로부터 Cage까지의 거리입니다.

리셋을 사용하면 Cage를 저장된 오리지널 셰이프로 초기화합니다.

프로젝션 모디파이어는 매우 강력한 툴로서 매우 많은 응용이 있을수 있는데 이 문서에서 그중 단지 하나의 쓰임새로 언급된 것입니다.

20. 이제 다시 Render to texture윈도우의 Output 롤아웃에서 Add버튼을 눌러 맵의 종류를 정해줍니다. 그림처럼 NormalMap을 선택합니다.

21. Selected Element Common Settings에서 Enable을 체크하여 활성화시킨후 생성된 노말맵의 이름과 생성된 후 어디에 저장할지를 정해줍니다. 또한 해상도도 정해줍니다.

22. 이제 Render버튼을 누르면 렌더링이 되면서 노말맵이 생성되어 화면에 보여집니다. 이때 나타나는 렌더링 이미지는 노말맵으로 보여지지는 않고 Render to Texture에 의한 일반적인 텍스쳐 이미지인 것처럼 보입니다.

23. Material Editor의 빈 샘플슬롯을 선택하여 머티리얼 이름의 왼쪽에 있는 스포이드 모양의 Pick Material from Object버튼을 눌러 로우폴리곤 오브젝트를 찍으면 로우폴리곤 오브젝트에 적용된 재질이 샘플슬롯 상에 나타납니다.

24. Baked Material을 클릭 드래그해서 빈 샘플슬롯에 불러들입니다.

25. bump맵에 노말범프맵이 로드되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 직접 들어가서 확인해보셔도 좋습니다. 범프맵은 다음 그림처럼 푸른색 색조를 띕니다.

그림을 클릭하시면 큰 이미지를 보실 수 있습니다.

26. 이제 적절한 맵과 라이트를 추가하여 렌더링해보면 96개의 폴리곤으로 46800개가 넘는 모델링과 거의 흡사한 렌더링 품질을 보이는 것을 확인할 수 있습니다. DirectX Manager의 DX Display of Standard Material옵션을 체크해주면 실시간으로 적용된 것을 뷰포트 디스플레이를 통해 확인할 수 있습니다.

이것은 여러분이 DirectX 9.0을 사용한다면 디스플레이 드라이버로서 Pixel Shader 2.0을 사용할 수 있기 때문입니다. 맥스의 customize메뉴에서 preference를 선택하여 뷰포트 디스플레이 드라이버가 DirectX인지 확인하세요!

DX디스플레이에 있는 옵션들은 선택된 Standard Material을 머티리얼 메뉴에서 사용가능한 FX파일로 저장할수 있게 합니다. FX파일은 DirectX에서 셰이딩에 쓰이는 파일포맷입니다.
따라서 여러분은 DirectX9 Shader Material을 사용할수 있습니다. 이제 소프트웨어 렌더링을 위한 스탠다드 재질을 개선된 형태로 사용할 수 있게 되었습니다.

다음 그림은 실시간 뷰포트를 통해본 이미지입니다.
Show map in viewport옵션을 체크하는 것을 잊지 마세요! DirectX 디스플레이가 체크되어 있을때는 Show map in viewport가 파란색이 아닌 퍼플색으로 바뀌어 있습니다.

실시간 Viewports shading(클릭하시면 큰이미지로 보실 수 있습니다.)

다음 이미지는 렌더링된 이미지입니다.

렌더링 이미지

이상으로 3DS MAX에서의 노말맵 생성에 대해서 알아보았습니다.
3dsmax7 이전 버전에서는 스크립트를 사용하여 노말맵을 생성할 수 있습니다.
공개된 스크립트이므로 웹상에서 발견하실 수 있을 것입니다. 응용범위가 넓고 강력한 기능을 수행할 수 있는 노말맵을 사용하여 앞으로의 게임그래픽이 진일보할 수 있는 계기가 되었으면 좋겠습니다.

글. 이재성
온게임스쿨 게임그래픽 강사

좋은 글을 써주신 이재성 강사님께 감사의 말씀 전합니다.

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