Appearance
인공지능(AI)으로 콘텐츠를 생성하는 프로시저럴 기술(Procedural) (12)
[칼럼 핵심 요약]
3D 그래픽을 보았을 때 '리얼리티가 부족하다'고 느낀다면 그 원인은 하나가 아닌 경우가 많지만, 현실 세계를 본뜬 장면을 렌더링했을 때, 장면의 모든 객체가 신품과 비슷한 모습이라고 하는 것은 이상하다. 각각의 물건은 제조된 연월이 다르고, 몇 년 거기에 있었는지로 경년 열화하고 있지 않으면 부자연일 것이다.🌐 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(12) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2010-02-26 ｜ ✍️ 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 그래픽을 보았을 때 '리얼리티가 부족하다'고 느꼈을 경우 그 원인은 하나가 아닌 경우가 많지만, 현실 세계를 본뜬 장면을 렌더링했을 때, 장면 내의 오브젝트 모두가 신품과 비슷한 모습이라고 하는 것은 이상하다. 각각의 물건은 제조된 연월이 다르고, 몇 년 거기에 있었는지로 경년 열화하고 있지 않으면 부자연일 것이다.
경년 변화를 프로시저 생성(1)~웨더링
컴퓨터 그래픽은 근본적으로 빛나는 테카테카의 신품 상태와 같은 아름다운 외관으로 렌더링됩니다.
그런 빛나는 3D 모델만으로 구축된 장면은 아무래도 매우 깨끗하고 아름답지만, 그 대신 리얼리티가 없다.
3D 그래픽을 보았을 때 '리얼리티가 부족하다'고 느낀다면 그 원인은 하나가 아닌 경우가 많지만, 현실 세계를 본뜬 장면을 렌더링했을 때, 장면의 모든 객체가 신품과 비슷한 모습이라고 하는 것은 이상하다. 각각의 물건은 제조된 연월이 다르고, 몇 년 거기에 있었는지로 경년 열화하고 있지 않으면 부자연일 것이다.
모형을 만들 때, 그 외형을 리얼하게 하기 위해서, 일부러 더러워지는 「웨더링(Weathering: 풍화)」라고 하는 테크닉이 있지만, 이것이 리얼을 추구하는 타입의 3D 그래픽스에 있어서도 필요한 국면이 자주 있다.
동일 형상 모델에서도 놓여지는 장소에 따라 햇볕이 다르고, 빗물에 의한 젖음 방법도 다르면, 경년 열화의 방법도 달라진다. 또한 그 3D 모델도 그 형상에 따라 열화의 진행 상태가 달라진다. 빗물의 침식으로 뿔은 둥글게 될 것이며, 부위마다의 재질에 따라서는 녹슬는 방법이나 녹슬었을 때의 색도 달라진다.
이러한 「경년 변화(AGING: 에이징)」의 구축은 인간이 가도 좋지만, 장면이 방대하고 복잡한 경우는, 대국적인 시뮬레이션으로 실시하는 것이 제작 부하가 적게 끝날지도 모른다.
프로시얼 기술은 이러한 '경년 변화' 표현을 취급할 수도 있다.
이 분야의 연구에 주력하고 있는 것은 매사추세츠 공과대학의 Julie Dorsey 교수로, 프로시얼적 어프로치의 경년 열화 표현에 대해 수많은 논문을 발표하고 있다.
Flow and Changes in Appearance (Julie Dorsey, SIGGRAPH 1996)
우선 Dorsey씨가 주목한 것은 풍화의 최대 요인이 되는 "비"에 대한 것이다("Flow and Changes in Appearance"(Julie Dorsey, SIGGRAPH1996)).
3D 그래픽의 장면에 비를 내리고, 이 물방울의 흐름이 장면 내의 각 재질에 미치는 영향에 대해 시뮬레이션을 실시하는 것이다. 또한, 시뮬레이션은 파티클 베이스로 행해져, 각 파티클은 중력, 마찰, 바람, 저항, 압박 등의 각 파라미터에 의해 운동이 제어되어, 대상의 3D 모델의 각 폴리곤에 콘택트하게 된다.
금속 재질은 물방울에 의해 우선 녹슬어진다. 그 녹은 이번에는 물방울의 흐름에 의해 흘러 나와 그 궤적이 더러워져 부착하게 된다.
그림의 좌측에서는 구리관의 녹색청청이 주위의 석벽으로 흘러나오고 있다. 그림의 오른쪽쪽에서는 가로등을 지지하는 것이 철제이므로 붉은 녹이 아래로 흘러 나오고 있다
반대로 경년에 따라 부착하는 먼지를 물방울이 씻어내는 경우도 있다. 이 경우, 더러운 방법의 크고 작은 차이가 나옵니다.
「밀로의 비너스상」의 시뮬레이션에서는 향해 왼쪽의 접힌 팔이 돌출하고 있는 관계로, 이것이 망설임이 되어, 비가 그 아래로 흐르기 어려워지기 위해, 옆구리의 더러움이 심하다. 또, 비너스상의 하단의 옷의 함몰에는 역시 비가 흐르기 어렵다. 이 때문에 옷의 오목부에는 더러움이 강하게 남아 있다. (계속)
파티클 베이스의 빗방울을 위에서 흔들어 흘려, 비너스상의 경년 더러움을 부가한다
왼쪽 그림이 원래 상태. 오른쪽이 시뮬레이션 결과 더러운 그림
(트라이Z 니시카와 젠지)