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인공지능(AI)으로 콘텐츠를 생성하는 프로시저럴 기술(Procedural) (17)
[칼럼 핵심 요약]
게임 개발이나 영상 제작에 필요한 것은 캐릭터와 텍스처, 그리고 식물만이 아니다. 무대가 도시의 작품이라면 거리 자체도 만들어야 한다. 이 "거리의 3D 그래픽스 프로 시저 생성"이라는 것도 최근에는 주목 받고있는 기술이다.🌐 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(17) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2010-04-02 ｜ ✍️ 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] > 게임 개발이나 영상 제작에 필요한 것은 캐릭터와 텍스처, 그리고 식물만이 아니다. 무대가 도시의 작품이라면 거리 자체도 만들어야 한다. 이 "거리의 3D 그래픽스 프로 시저 생성"이라는 것도 최근에는 주목 받고있는 기술이다.
프로시잘로 도시를 만드는～건물과 도로의 프로시잘 생성(1)
게임 개발이나 영상 제작에 필요한 것은 캐릭터와 텍스처, 그리고 식물만이 아니다. 무대가 도시의 작품이라면 거리 자체도 만들어야 한다. 시나리오가 일방통행의 리니어 스토리 전개라면, 그려지는 거리 풍경이나 그 무대가 되는 건물만 수작업으로 만들어도 좋지만, 예를 들어 항공기를 다룬 비행 게임이나 신의 시점에서 플레이하는 실시간 전략(RTS) 게임 등에서는 배경물로서 대국적인 거리 풍경이 필요하게 되는 경우가 많다.
이 "거리의 3D 그래픽스 프로 시저 생성"이라는 것도 최근에는 주목 받고있는 기술이다.
이 분야의 연구를 정력적으로 실시하고 있는 것은 스위스 취리히 공과대학의 Yoav I H Parish씨와 Pascal Muller씨다.
도시를 절차 생성
마을 안의 건물도 프로시잘 생성한다
두 사람이 최초로 개발한 것은 물과 육지 영역을 주면 내장된 로직 규칙에 따라 프로시저르에 육지에 길을 깔고 텍스처 맵이 있는 건축물까지를 세워준다는 시스템으로, 이것은 SIGGRAPH 2001에서 'Procedural Modeling of Cities'로 발표되고 있다.
우선, 데이터로서 필요한 것은 육지 맵과 수역 맵으로, 육지 맵은 하이트 맵의 구조를 취한다. 그리고 프로시잘 거리 생성에 중요한 종이 되는 인구 밀도 맵도 준비한다.
좌상에서 수역 맵, 중앙이 육지의 고저를 나타내는 하이트 맵, 좌하가 인구 밀도 맵
그림
시스템은 이 인구 밀도가 높은 토지를 고속도로로 묶어 거기에서 파생도로를 깔아 간다. 도로는 처음에는 그래프 기반으로 생성됩니다. 여기서 말하는 그래프란 그래프 이론의 그래프로 노드와 노드를 선으로 연결하는 선화적인 데이터 구조를 말한다. 여기에는 연재 제82회의 프로시잘 식물 생성 곳에서 소개한 L-SYSTEM의 확장판을 이용하고 있다. 길은 단지 어두운 구름에 선을 늘리는 것이 아니라 막다른 길이 없게 하거나, 땅의 고저를 가능한 한 오르내리지 않게 하거나, 또 파리와 같은 동심원형으로 깔는 규칙도 선택할 수 있도록 해 길을 깔는다.
등고선을 따르는 도로 생성 규칙. 급격한 비탈은 만들지 않는다.
길과 길을 합리적인 법칙으로 연결
실제로 맨해튼의 지형과 인구 밀도 데이터로 실험한 예. 위가 이 절차 기법으로 생성한 길. 아래가 현실 세계의 맨해튼 도로망
길이 선 그대로는 어쩔 수 없기 때문에 이것을 "폭"을 가진 길로 변환하고, 실질적으로 길이 토지를 점유하는 처리를 한다. 길을 깔고 끝나면 이번에는 토지의 구획을 생성한다. 이 구획 생성에는 미리 설정해 둔 그 지역마다의 건조물의 최대 고 파라미터를 베이스로 하여 결정된다. 즉 높은 건물이 세워지는 지역일수록 구획 단위가 커지고, 그렇지 않은 장소는 구획 단위가 작아진다. (계속)
선으로 그린 길을 폭을 가진 길로 변환하고, 한층 더 길로 둘러싸인 토지를 구획 분할. 구획은 건물이 세워지는 단위 공간이 된다
(트라이Z 니시카와 젠지)