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"게임 그래픽의 이해 - 6편"

글. 김상원

※ 김상원의 게임 그래픽의 이해시리즈를 구독해주신 CGland회원여러분께 감사드립니다. 김상원씨께서 새롭게 출시된 3d max 8버전을 중심으로 관련 게임그래픽 강좌를 진행해주시겠다고 제안을 하셨습니다. 그러므로, 게임 그래픽의 이해를 이번편으로 잠시 쉬고 특강으로 "게임그래픽의 이해 특집 - 게임 제작자를 위한 맥스8"이란 내용으로 몇회에 걸쳐 연재하도록 하겠습니다. 회원님들의 양해와 이번 특집의 많은 구독을 바랍니다.

Face Low Polygon Modeling의 실제

얼굴은 Character의 꽃이라고 할 만큼 중요한 부분이다. 얼굴모델링에 있어서 특히 로우폴리곤의 경우에 있어 가장 중요한 것은 얼굴 형태감을 얼마나 잘 이끌어 내는 것에 핵심이 있다고 생각한다.

사람의 얼굴의 형태감이라는 것은 어떻게 이야기 할 수 있을까? 보통은 둥근 얼굴, 긴 얼굴, 각진 얼굴, 타원형 얼굴 등을 이야기 할 수 있을 것이다. 결국 이러한 얼굴의 형태는 근본적으로 턱뼈의 외곽라인의 형태감(사진에서 빨간라인)이 만든다는 것을 파악해야 한다. 필자는 로우폴리곤 FACE모델링의 출발은 이 턱뼈라인에서 시작하라고 같이 일하는 사람들에게 권한다.

% 초상권으로 모자이크를 하는 것을 죄송하게 생각합니다 _==_ -==- _==_

다른 얼굴의 중요한 라인보다 턱뼈라인이 차지하는 비중이 큰 이유는 얼굴의 모양을 결정하는 키라인이라는 점에 있다. 얼굴의 형태감을 지탱하는 이 턱뼈 라인에 코 뼈의 위치와 광대뼈의 라인 등 몇 가지 중요한 라인에 의해 캐릭터의 개성이 결정된다. 눈의 쌍커풀이나 입술의 모양 등의 디테일은 이러한 밸런스를 지키고 난 다음의 문제이다. 흔히들 처음 로우폴리곤 매핑을 하는 사람들이 간과하기 가장 쉬운 것이 이 형태감이다. 형태감이 붕괴된 상태에서 아무리 매핑의 디테일을 강조한다고 해서 좋은 작품이 나올 수는 없는 것이다.

턱선이 만들어진 후에 다음으로 중요한 것은 코와 눈이다. 코는 캐릭터의 중심을 가르는 라인으로 캐릭터의 개성을 정해준다. 코가 높을 경우에는 날카롭고 쿨한 이미지로 코가 낮고 넓은 경우에는 순박한 이미지로 비추어진다. (물론 항상 그런 것은 아니다.)

그림에서 붉은 선이 형태감을 결정하는 턱라인이고 초록색선이 코에서 시작해서 눈썹을 잇는(두개골뼈와 눈언저리를 구분하는) 선이다. 코라인의 위치가 가운데로 몰리면 코가 작고 높고 날카로운 이미지를 나타내고 뺨쪽으로 이동하면 반대의 이미지를 나타내 준다. 본인의 얼굴이나 다른 사람의 얼굴을 자주보고 이 라인이 공간상에서 어떻게 놓여져야 할 것인가를 자주 생각하자.

이제 중요한 몇가지 라인은 광대뼈 뼈를 타고 내려오는 파란선이 있다. 이것은 얼굴의 입체감을 결정하는 선으로 처음 모델링하는 사람들이 가장 어려워하는 선이다. 이선의 위치에 따라 얼굴의 입체감 즉 얼굴이 평평하다던가 입체감이 있다던가 하는 차이점을 만든다. 서양인의 경우 초록라인에서 파란라인 붉은 라인으로 타고 가는 라인이 경사가 굉장히 커 옆얼굴이 커 보이게 되며 동양인 특히 중국사람 등의 경우는 초록라인과 파란라인의 차이가 옆에서 보았을 때 적은 편이다.

위의 3라인 정도로도 로우폴리곤의 기본세팅은 구성이 되며 여기에 눈의 모양을 결정하는 안구 라인과 입술 라인, 뺠과 입부분을 가르는 라인, 턱모양을 결정하는 라인, 인중선등이 점차 첨가되어 로우폴리곤에서 미들폴리곤으로 미들폴리곤에서 하이폴리곤으로 구체화되는 것이다.

특히 이러한 라인들을 안배할 때 가장 중요한 것은 밸런스이다. 눈은 얼굴을 횡으로 5등분으로 나눌 때 가운데의 2등분들 정도를 위치한다. 코는 얼굴의 정중앙에서 약간 아래로 그 절반 정도로 입술의 중심선이 가른다. 물론 이러한 구분은 캐릭터의 개성이나 인종에 따라 차이가 있다.

다음은 같은 맵소스를 쓰는 모델을 Edit Poly에서 턱선과 눈의 인상만을 약간씩만 수정한 것이다. 약간의 수정만으로도 사람의 얼굴자체가 틀려지는 것을 알 수 있다. 여기에 몇 가지 개성과 피부색만 수정하면 완전히 다른 사람이 된다. 자신만의 라인이 있다면 마치 몰핑과 같이 캐릭터 창조를 해낼 수가 있는 것이다.

캐릭터를 가장 빨리 잘 만드는 방법은 이러한 기본 라인 세팅을 한 캐릭터에서 캐릭터의 개성에 따라 변형을 가하는 것이 가장 좋다고 생각한다. 자신만의 라인을 창조하고 이해하는데 처음 캐릭터를 접하는 분들은 중심을 두었으면 하는 바램이다.

캐릭터 FACE 모델링의 실제

자 이제 위의 원리에 맞추어, 저번에 한 Body모델링한 기준에 직접 로폴리 캐릭터를 제작해보자. 필자는 실습 부분을 군인 스타일의 냉엄한 캐릭터를 목표로 얼굴은 각이 진 좀 차가운 느낌이라는 설정으로 제작 해보겠다.

얼굴제작은 허용된 폴리곤과 매핑소스의 크기, 엔진이나 게임의 방향에 맞춰,

1. 눈이나 입을 직접 모델링하는 방법

2. 맵으로 처리하는 방법

으로 나눌 수 있는데 여기서는 맵으로 눈과 입을 처리하는 방법으로 해보도록 하겠다. 주인공의 얼굴같이 중요한 캐릭터의 경우에는 얼굴맵을 256이나 128 한 장으로 쓰는 경우도 많다. 하지만 나는 이 교재의 목적을 폴리곤 1000 여 개, 256 맵소스 한 장이라는 제한된 리소스로 최대한의 효과를 만들어 내는 것에 초점을 맞추었다. 좀 더 폴리곤과 매핑이 많이 들어간 미들폴리곤 제작은 다음 기회에 다루어 보도록 하겠다.

1. 시작은 플레인, 박스, 실린더 등 어떤 것으로 시작해도 괜찮다. 필자는 실린더로 시작해 보겠다. 얼굴 위를 중심으로 실린더를 적당한 크기로 만든다. Height Segment 를 1 sides를 8정도 만든다. 몸 만들 때랑 동일하게 22.5도 z축으로 틀어주고 reset Xform을 실행시킨다. Editable Poly를 전환해주자.

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2. 재질에서 색깔을 약간 바꿔준 후 양쪽 맨 끝의 점들을 이끌어 위로 올린다. 이것은 턱의 끝을 이룰 vertex들이 된다.

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3. 가운데 위의 두 점들을 위로 끌어 준다. 이것은 머리를 만들 vertex이다.

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4. 여기서 실린더의 바닥을 흐르는 선이 연결이 안되어 있으므로 위아래를 횡으로 컷팅하여 연결해준다. 스냅키를 키고 정확하게 잘라준다.

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윗부분도 똑같이 잘라 준다. 그런 후 옆 모양에서 보면서 얼굴모양과 비슷한 위치로 vertex들을 정렬시켜 준다.

5. 이제부터 컷팅을 사용해서 모양을 다듬겠다. right뷰로 간 후 뒷머리 모양을 만들겠다. 머리 모양이 윗 그림과 같이 직선형인 경우는 없으므로 이제 right 뷰에서 보면서 뒤의 두 엣지들을 고른 후 connect툴로 2번 나누어 준다.

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6. 이제 뒤통수가 될 vertex들을 뒤로 댕겨 뒷머리 모양을 만든다.

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7. 같은 방식으로 윗부분의 머리 모양을 만들어 주자. 윗부분을 그림과 같이 면을 나눈 후 가운데 면을 올려준다. 이 후 vertex들을 비례에 맞게 적절히 조절해 주자.

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사람의 얼굴은 사실 좌우 대칭이 아니라고 한다. 하지만 로폴리곤 모델링의 특성상 맵소스 절약과 제작상의 편의를 위해 좌우 대칭으로 만들겠다. 역시 몸 만들때와 같이 Symmetry Modifier를 적용해 준다. Symmetry Modifier를 적용할 때는 왼쪽의 폴리곤은 의미가 없으므로 가운데 엣지를 선택해 connect 1로 해준 후 왼쪽 면을 지우고 해주는 것이 뒤를 위해 좋다.

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8. 얼굴에 흐르는 선 중 가장 중요한 선은 턱뼈가 지탱하고 있는 턱선, 미간을 흐르는 선 코뼈가 지탱하고 있는 코선 그리고 가장 표현하기가 복잡한 광대뼈에서 입으로 흐르는 선들이 있다. 상기했듯이 그 중 로우폴리에서 가장 중요한 것은 바로 얼굴의 형태감을 결정해 주는 턱선이다. 몸을 제작할 때와 마찬가지로 그림을 그리듯이 턱선을 그려준다.

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컷팅 과정에서 생긴 불필요한 점들을 collapse해주고 적당히 연결해 위치를 잡아 준다. 턱선은 캐릭터의 얼굴 모양을 만들 뿐만 아니라 남자와 여자의 성별을 구별해 주는 큰 요소가 되므로 캐릭터의 성격에 맞춰 작업한다.

9. 이제 눈 모양의 Eye Line을 작업해 보겠다. front뷰에서 보면서 역시 그림을 그리듯이 컷팅해 준다.

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역시 적당히 연결해 주고 정리한다.

10. 이제 여기에 눈썹부분에서 눈까지 이르는 미간선을 작업하겠다. 남자의 경우는 이 부분이 깊이가 있고 여자의 경우는 부드럽게 넘어간다.

역시 그리듯이 컷팅한다.

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Side View와 Front View Perspective를 오가면서 위치를 조정한다. 모델링은 한뷰만 보고는 알 수가 없으므로 반드시 섬세한 주의가 필요하다.

11. 미간과 턱뼈가 완성되면 얼굴의 대체적인 윤곽이 잡힌다. 그래도 아직은 무언가 부족한 것 같다. 바로 코가 없어서 그런 느낌이 나는 것인데 코를 만들어 보도록 하겠다. 코는 미간의 중간에서 조금 눈 쪽으로부터 시작하며 중심에서 두께를 가지고 흐른다.

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이제 이렇게 그려진 코의 중간부분의 연결 edge를 만들고 side뷰에서 위치를 잡는다.

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역시 vertex의 위치를 조정한다. Reference line이 있는 경우엔 그 라인을 기준으로 한다.

12. 이제 볼 살을 만들 준비를 하기 위해 코에서 입술로 흐르는 선을 그려준다.

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13. 얼굴의 디테일을 강조하기 위해 눈의 아랫부분 윤곽을 넣겠다. 이것은 폴리곤 수의 제한을 고려하면서 해도 되고 안 해도 부분이다.

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14. 이제 뺨 부분의 남은 부분의 볼 살을 강조해 준다. 이 역시 게임의 폴리곤 제한과 캐릭터의 중요도에 따라 가감할 수 있는 부분이다.

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15. 볼 살을 만들고 떠있는 면들을 다른 면들과 컷으로 연결해 준다. 현재 미간부분 주름이 전에도 만들고 볼 살을 제작 부분을 만들 때도 생겼다. 이것을 Collapse해주자.

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16. 정리가 끝난 후 Side View에서 볼 부분의 살을 앞으로 약간 댕겨 준다. 볼이 도톰해지는 것을 알 수 있을 것이다. 느낌을 파악해 가면서 위치를 조정한다.

볼 살을 만들면서 흐름선과는 상관 없는 불필요한 edge들이 생긴다. Remove로 없애주면서 흐름선을 타도록 해주자

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17. 앞과 뒷면을 기준으로 작업하다 보니 옆면이 너무 면이 부족하다. 이 부분을 컷으로 면을 분할해준다. 앞부분과 뒷부분의 흐르는 선을 생각하면서 컷팅해 준다.

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컷팅하고 나서 전체적인 valance를 맞추어 준다. 부분이 아무리 잘되었다고 하더라도 비례가 망가진 캐릭터는 좋은 작품이 될 수 없다.

18. 이제 귀부분을 만들어 주겠다. 캐릭터에 따라 머리카락이 귀를 덮는 캐릭터의 경우는 귀를 안 만들어도 되지만 이번엔 짧은 머리를 만들 것이기 때문에 귀를 뽑아주겠다. 우선 턱선 뒷부분으로 귀를 뽑을 부분을 컷팅한다. 조금 심한 경우에는 귀를 한 면으로 뽑아내는 경우도 있지만 여기에서는 두께를 가지게 하여 뽑겠다.

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면을 컷팅 후 생긴 면을 extrude하던가 생긴 면을 지우고 면을 Shift를 누르고 당겨내던가 해서 면을 생성한다.

19. 위쪽엔 귀볼을 만들어 두는 부드럽게 만들어 주기 위해 Chamfer를 준다.

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20. 최종적으로 비례를 맞춘다. 필요에 의해서 폴리곤의 가감을 할 수가 있다. 디테일을 위해서는 코의 볼 부분, 입술부분 등을 작업해주면서 디테일 업을 해간다.

캐릭터 매핑의 실제

Hi Polygon의 경우와는 다르게 Low Polygon에서는 작은 근육이나 힘줄 같은 디테일을 모델링에서 할 수가 없다. 하여 이런 것들은 매핑에서 해결해주어야 하는데 게임그래픽의 특성상 적은 용량의 맵소스를 써야 하기 때문에 그 또한 쉬운 작업이 아니다. Low Polygon 매핑의 핵심은 한정된 크기의 맵소스에다 최대한의 효과를 내기 위해 폴리곤을 잘 펼치는 unwrap작업과 unwrap된 위에 디테일한 매핑 작업, 더 나아가는 엔진의 라이팅 만으로는 지원해 줄 수 없는 쉐이딩 작업까지 필요하다. 그림을 그린다는 자세로 디테일한 작업이 필수로 로우 폴리곤 작업의 핵심이라고 할 수 있는 부분이다.

우선 모델링은 얼굴과 몸을 따로 매핑하도록 하겠다. 다만 이 두 부분은 한장의 256 맵소스를 사용해 최대한 줄이도록 하겠다.

얼굴의 매핑

얼굴은 상기했다시피 좌우 대칭이 아니지만. 모델링과 맵소스의 절약을 위해 한쪽만을 만들도록 하겠다. 우선 매핑을 위해서 우리는 3d오브젝트를 2d그림으로 펼쳐야 한다. 전개도 같은걸 생각하면 이해하기가 쉬울 것이다. 이것을 unwrap이라고 하는데 3d게임의 대부분은 unwrap 작업을 한다.

1. unwrap의 기준을 잡기 위해 uvw 매핑 Cylinder방식으로 매핑을 씌운다. Gizmo의 Cylinder를 얼굴의 중앙에 가져다 놓는다. 중앙에서 조금 더 왼쪽으로 가져다 놓는다. Gizmo의 사이즈는 얼굴을 충분히 커버할 수 있을 정도로 한다.

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2. 이 상태에서 unwrap uvw를 적용해보다. Edit를 눌러 보면 펼쳐진 부분이 보일 것이다.

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3. 얼굴의 앞부분은 정면에서 바라보는 매핑 방법이 작업속도나 퀄리티 면에서 가장 좋다. 얼굴 앞부분을 선택해 이 곳을 수정하도록 하자.

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4. 이제 선택한 앞부분을 정면에서 바라보는 매핑으로 하기 위해 unwrap의 옵션 중 Planar 맵 축은 Y축으로 한다. Average Normal을 선택할 수도 있으나 여기서는 Y축이 좀 더 정면에 가깝다.

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5. Planar맵을 누르면 뒤집혀서 나올 것이다. Menu- Tool의 Mirror Horizontal로 반전시켜준다.

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6. 이제 초기에 실린더 매핑으로 처리한 부분과 이번에 Planar매핑으로 처리한 부분을 꿰매 준다. 중요한 것은 Planar매핑으로 처리한 얼굴 앞부분이 중요하므로 그부분은 그대로 놔두고 다른 부분을 연결해서 꿰매야 한다는 것이다. Target Weld로 꿰매준다.

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7. 연결되어 있지 않은 부분을 전부 꿰매어 준다. 정수리 부분과 목으로 들어가는 부분은 위치상 매핑 공간이 부족하므로 좀 더 벌려준다.

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8. 매핑 공간이 충분히 확보되지 않은 뒷통수 부분을 넓혀주며 위치를 보완해 간다. 귓부분도 정리해 준다.

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9. 매핑이 균일하게 들어 갔는지 보기 위해 체크 무늬를 씌워 보는 것도 좋은 한가지 방법이 될 것이다.

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체커의 Tile을 5,5정도로 하고 입혀보자. 가운데의 부분은 Symmetry에 의해 생긴 패턴이므로 걱정하지 말자. 이제 체크가 균일하지 못한 부분 찌그러진 부분들을 확인하고 균일하게 수정해준다.

10. 게임에 따라 얼굴을 맵소스 한 장으로 따로 쓰거나 몸이랑 같이 쓰는 경우가 있는데 여기서는 용량 최적화를 위해 같이 쓰는 방법으로 제작해보겠다. Unwrap Edit창에서 Texture사이즈를 감안해 줄여 본다.

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현재 보이는 파란 테두리가 Texture의 공간이다. 이 안에다 우리는 최적화의 극을 달해 몸과 얼굴 모든 것을 뜯어 놓아야 한다. 사이즈를 줄였으므로 Cheker의 Tile수치를 늘려주자.

11. 이제 unwrap과정이 끝났다. 이젠 매핑을 해야하는 과정이다. 이제 이 좌표를 2d 그림화 해야 하는데 이것을 쉽게 도와주는 플러그인인 Textporter를 사용하도록 하자. 이것은 공개 플러그인으로 쉽게 구할 수 있을 것이라 생각된다.

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Textporter의 옵션 중 image Size는 256 x 256 Edge Only 색깔은 Constant의 하얀색으로 한 후 Pick Object를 눌러준다. 위와 같이 마치 랜더링된 화면이 뜰 것이다. 이것을 적당한 확장자의 그림으로 저장해준다.

12. 이제 export한 그림을 포토샵에서 불러온다. 선이 검은색으로 바탕이 흰색으로 되는 것이 편리할 듯하다. Ctrl+ I를 눌러 반전시키고 모두 선택한 후 Ctrl+X를 눌러 바닥에서 끄집어 낸 후 Ctrl + V로 한 개의 레이어로 만든다.

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13. 이제 레이어 위에서 선만 보이기 위해 레이어의 옵션을 Muliply로 바꾸어 준다.

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이제 BackGround 레이어를 살색으로 바꾸어 준다. 이것은 덧칠을 하여 얼굴을 그리기 위해서이다.

14. 이제 이 그림의 얼굴 부분 위치에 직접 그림을 그리던가 사진을 가져다 붙여 수정을 해가며 작업하는 방법이 있다. 여기서는 직접 그림을 그려보겠다.

얼굴부분을 그리기 위해 새로 Layer를 하나 생성한다.

이제 얼굴 부분의 어두운 부분을 그림 그리듯이 색칠해 준다. 머리부분이 될 부분은 머리카락의 색깔을 고려해서 칠해 주도록 하자. 처음 색깔을 덮어 줄 때는 크게 느낌으로 칠하는 편이 좋다. 너무 부분에 심취하면 전체를 못 보게 된다.

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15. 이제 눈을 그리겠다. 상기했다시피 눈은 디테일이 높은 모델의 경우 모델링하는 경우도 있으므로 상황에 맞추어 하도록 하자. 새로운 Layer를 생성해 나중에 수정이 용이하도록 한다.

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처음에는 맥스와 포토샵을 왔다 갔다 하면서 위치를 잡는 것이 가장 중요하다. 캐릭터에 있어서 가장 먼저 염두해야 할 것은 형태감 즉 밸런스이며 세부 Detail Up은 그 나중 문제가 된다.

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위치가 맞았다 싶으면 눈의 디테일 업을 한다. 눈물샘과 쌍커플 등을 염두해 두면서 그려가자. 너무 자세하고 이쁘게 그리지 않는다.

17. 이제 눈썹을 그리자. 눈썹의 높낮이 위치와 내려가는 방향 두께 등은 캐릭터의 표정과 인상의 강약과 아주 밀접한 영향을 미치므로 충분히 생각한 후 그리는 편이 좋다.

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18. 이제 입술 부분을 그려보도록 하겠다. 입술도 처음엔 세세한 부분보다는 큰 줄기 위치를 잡는데 초점을 잡는다.

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19. 이제 위치가 어느 정도 잡혔다고 생각되면 음영들을 추가한다. 사람의 얼굴엔 굉장히 많은 근육과 뼈들이 위치하고 있다. 그 중 전에도 이야기 한바 있는 턱뼈. 코, 볼 살, 인중, 입술 등 큰 줄기의 흐름의 음영을 그려가면서 detail up해가자.

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20. 작업을 하다 보면 음영을 넣어가면서 모델링 부분이 맘에 안 드는 부분도 생길 수 있다. 얼굴을 Editable Poly로 전환한 후 이것은 모델링을 부분부분 수정해가면서 고치자. 심한 수정이 아니라면 서로 상응해서 고쳐가는 것은 아주 훌륭한 방법이 될 수 있다.

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21. 캐릭터를 강조하기 위해서는 특히 입술 사이의 음영 코의 음영 눈 윗부분의 음영 등을 강조해준다. 이것은 매핑을 좀 더 강조하기 위한 로우폴리의 기법 중 하나이다. 어두운 부분은 확실히 어둡게 밝은 부분은 확실하게 밝게 처리해준다.

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22. 이제 귀 부분을 간단히 음영으로 가볍게 터치해준 후 음영부분의 detail up을 더해 마무리 짓는다. 느낌만 귀느낌이 나도록 간단하게 작업해 주자. 중요하지 않은 부분의 과한 디테일 업은 인물의 중심 포인트를 잃게 만들 수 있다.

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23. 간단하게 머리카락 부분을 그린다. 머리카락은 역시 모델링을 하는 경우도 있지만 여기서는 짧은 머리로서 머리에 붙은 머리로 그려보겠다.

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역시 첨엔 큰 흐름과 양감을 중심으로 하면서 Highlight등의 Detail up을 해가자.

24. 역시 모델링과 연동해 가면서 계속 수정해 간다. 가장 중요한 입체감을 먼저 살린 후 주름 등의 디테일업을 하자. 맵소스를 적게 사용할 수 밖에 없으므로 도트 노가다를 하듯이 조금 멀리서 느낌으로 그린다.

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25. 마지막으로 색톤을 정리하고 튀는 부분을 없애준다. 포토샵의 블러툴 같은 것으로 브러쉬가 너무 튄 부분을 보정해준다. 가라로 반사광이 될 부분의 색깔을 연하게 입혀주는 것도 느낌을 살려주는 한 방법이 될 것이다.

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현재의 캐릭터의 맵공간은 74X 98픽셀의 크기이다.

맵소스를 크게 사용하는 것도 공부가 되겠지만 이렇게 작게 사용해보는 것도 상당한 훈련이 된다. 늘 이야기하지만 게임 그래픽은 리소스와의 전쟁이라고 해도 과언이 아니다. 최적화 할 수 있는 부분은 최적화해 두는 센스가 필요하다.

김상원
Ism Korea 조감도 파트 주임
유니아나 아케이드 1팀
톱니소프트 팀장
소프트 액션 개발 2팀 팀장
현 주성대학 북경 사무국 교재 편찬위원