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인공지능(AI)으로 콘텐츠를 생성하는 프로시저럴 기술(Procedural) (8)
[칼럼 핵심 요약]
3D 그래픽스(CG) 제작이나 게임 그래픽스 개발 등으로 제작 부하가 높은 것에 텍스처 소재의 작성을 들 수 있다. 프리 소재가 공개되어 있거나, 게임 스튜디오에 따라서는 독자 라이브러리를 구축하고 있는 곳도 있지만, 정해진 것을 활용하고 있어서는 규칙성이 간파되거나, 혹은 평범한 그림이 되어 버리거나 한다.🌐 원문 링크: 人工知性でコンテンツを生成するプロシージャル技術(8) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2010-01-29 ｜ ✍️ 저자: 西川善司 (니시카와 젠지 / Zenji Nishikawa)
NOTE
💡 현대 그래픽스 관점에서의 발전사 (Modern Retrospective)
- Houdini & 노드 기반 PCG 파이프라인: 2000년대 후반 프로시저럴 알고리즘(L-System, 노이즈 기반 지형)은 현재 Houdini 엔진 및 언리얼 엔진 5의 PCG(Procedural Content Generation) 프레임워크로 체계화되었습니다.
- 신경망 생성형 AI(Neural Rendering / Generative AI): 규칙 기반 프로시저럴 알고리즘에 더해, 신경망(NeRF, 3D Gaussian Splatting, Diffusion 기반 3D 생성)을 결합하여 복잡한 환경과 3D 에셋을 실시간 생성/복원하는 시대가 열렸습니다.
📖 본문 해설
[원문 리드문] > 3D 그래픽스(CG) 제작이나 게임 그래픽스 개발 등으로 제작 부하가 높은 것에 텍스처 소재의 작성을 들 수 있다. 프리 소재가 공개되어 있거나, 게임 스튜디오에 따라서는 독자 라이브러리를 구축하고 있는 곳도 있지만, 정해진 것을 활용하고 있어서는 규칙성이 간파되거나, 혹은 평범한 그림이 되어 버리거나 한다.
절차 텍스처의 "종"은 소음에 있습니까?
3D 그래픽스(CG) 제작이나 게임 그래픽스 개발 등으로 제작 부하가 높은 것에 텍스처 소재의 작성을 들 수 있다.
야외 오픈 필드 장면이 주체 게임이라면 지면 무늬, 도로 아스팔트 무늬, 석벽 무늬, 수목 가죽 등 꼽으면 그리 많지 않은 소재를 만들어야 한다. 실내 주체의 게임에서도 성이라면 대리석 바닥의 모양, 융단의 무늬가 필요하게 되고, 동굴이라면 암벽이나 종유동의 모양이 필요하다.
프리 소재가 공개되어 있거나, 게임 스튜디오에 따라서는 독자 라이브러리를 구축하고 있는 곳도 있지만, 정해진 것을 활용하고 있어서는 규칙성이 간파되거나, 혹은 평범한 그림이 되어 버리거나 한다.
따라서 이러한 다양한 텍스처 소재도 프로시저 생성하기 위한 연구가 각 방면에서 이루어지고 있다.
이 텍스처의 프로시저 생성의 기본이 되는 것이 노이즈를 이용하는 방법이다.
노이즈의 대표적인 예로는 화이트 노이즈, 핑크 노이즈, 브라운 운동 노이즈 등이 있지만, 이 중 인간이 자연스럽게 느끼는 것이 핑크 노이즈와 브라우니안 노이즈의 2개라고 한다.
화이트 노이즈는 모든 주파수 대역에서 스펙트럼 강도가 균등해지는 노이즈로, 매우 랜덤성이 높다. 핑크 노이즈는 주파수 f와 스펙트럼 강도가 반비례하는 특성을 가진 노이즈이다. 브라우니안 노이즈는 브라운 운동의 궤적과 매우 유사한 노이즈로, 스펙트럼 강도가 주파수 f의 제곱에 반비례하는 특징을 갖는다. 주파수적인 관점에서 말하면 핑크 노이즈와 브라우니안 노이즈는 저주파 성분이 강하고 고주파 성분이 약하고, 큰 요동 중에 미세한 요동이 타고 있는 것 같은 노이즈가 된다. 이 두 잡음은 자기 유사성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 이러한 잡음을 특히 "프랙탈 잡음"이라고합니다.
아래 그림은 이 프랙탈 노이즈를 바탕으로 만들어지는 프로시저 텍스처의 예이다.
노이즈를 기반으로 절차 텍스처 생성
슬라이드의 좌하의 2개는, 우선 브라우니안 노이즈를 생성해 이것을 텍스처화(왼쪽), 이것을 이산적인 값으로 변환해 색을 붙이면 대리석과 같은 모양이 된다(오른쪽)라고 하는 예가 되고 있다. 이러한 테크닉을 한층 더 튜닝해 응용하면, 슬라이드 우상과 같은 나무의 가죽이 넘겨진 것 같은 나무의 모양과 같은 텍스처를 생성할 수 있다(슬라이드 우상). 이러한 노이즈를 이산 변환하여 별개의 색의 베이스 칼라로 해, 이것을 멀티 레이어로서 합성하면 위장 패턴의 텍스처도 생성할 수 있다(슬라이드 우하). (계속)
절차 생성된 대리석 텍스처를 주전자에 적용한 예. 이 기술 개발자 David Cornette의 사이트
(트라이Z 니시카와 젠지)