인공지능(AI)으로 콘텐츠를 생성하는 프로시저럴 기술(Procedural) (14)

[칼럼 핵심 요약]
풍화, 녹, 침식……이라고 하는 3개의 경년 표현을 봐 온 것이지만, 모두 실시간 실장할 수 있는 것은 아니다. 그렇다면 이러한 시간 경과로 3D 모델의 상태가 변화하는 동적 표현은 실시간 구현은 무리일까. 사실, 상당히 단순화하고 구현함으로써, 프로 시저적인 동적 상태 변화 표현은 이미 실례 존재한다.
🌐 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(14) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2010-03-12 ｜ ✍️ 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] > 풍화, 녹, 침식… 그렇다면 이러한 시간 경과로 3D 모델의 상태가 변화하는 동적 표현은 실시간 구현은 무리일까. 사실, 상당히 단순화하고 구현함으로써, 프로 시저적인 동적 상태 변화 표현은 이미 실례 존재한다.

경년 변화를 프로시얼 생성한다(3)~실제의 게임 타이틀에 있어서의 시간 경과 표현

이렇게 풍화, 녹, 침식……이라고 하는 3개의 경년 표현을 봐 온 것이지만, 모두 실시간 실장할 수 있는 것은 아니다. 그렇다면 이러한 시간 경과로 3D 모델의 상태가 변화하는 동적 표현은 실시간 구현은 무리일까.

사실, 그러한 것은 아니며, 상당히 단순화하여 구현함으로써, 프로 시저적인 동적 상태 변화 표현은 이미 실례 존재한다.

NVIDIA는 이전에 Dorsey씨의 프로시얼 기반의 녹 표현에 매우 가까운 것을 GeForceFX 시리즈의 실시간 데모로 구현한 적이 있다. 1950년대의 빈티지 카를 슬라이더로 임의의 경년으로 설정하면, 그 경년에 따른 도장의 열화나 녹의 출현을 볼 수 있었다.

신품 상태

광택이 희미해져 녹이 미세 요철로서 출현해 온다. 도장이 벗겨진 곳에서 붉은 녹도 출현

붉은 녹이 전체를 덮는

(※ 화상 클릭으로 애니메이션 GIF가 열립니다) 그 연속 애니메이션

전출의 독 CRYTEK의 「CRYSIS」에서는, 동적인 빙결 표현을 프로시저르적인 어프로치로 리얼타임 실장하고 있다.

3D 모델의 각면의 방향(노멀) 가운데 천공을 향하면 향할수록 눈 텍스처를 적층시키는(합성하는) 셰이딩(Shading)를 하고 있다. 「면의 방향이 천공을 향하고 있으면 눈은 쌓인다」「기울어 있으면 눈은 떨어진다」라고 하는 동적인 프로시쟈르적인 적설 쉐이더를 실장하고 있는 셈이다.

또, 풀린 눈이 다시 빙결되어 얼음알을 할 수 있는 것도 CRYSIS에서는 동적으로 생성하고 있다. 이것은 2층의 노멀 맵으로 표현되고 있어 적설 쉐이더와는 반대로 천공을 향하지 않는 수직면이나 경사면에 대해 많이 얼음알의 노멀 맵을 적용하고 있다. 이것은 흘러내린 물방울이 얼리는 것이 수직면이나 경사면에서의 경우가 많다는 가설에 근거한 처리일 것이다.

또한 눈과 얼음은 빛을 난반사시키기 위해 반짝반짝 빛을 반짝이게 한다. 이 표현을 하기 위해서 난수에 의해 생성된 벡터를 드문드문 저장한 랜덤 벡터 텍스처를 준비하고, 이것에 경면 반사의 셰이딩(Shading)를 실시하여, 반짝반짝 빛나는 표현을 부가하고 있다.

이러한 3개의 「빙결 표현」셰이더의 결과는, 전술한 바와 같이 펄린 노이즈를 키로 하여 한층 더 랜덤성을 가지고 합성된다.

원래 상태