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개념 풀이

PBR이란? 처음 배우는 사람을 위한 쉬운 설명

PBR(Physically Based Rendering, 물리 기반 렌더링)은 빛이 실제 물체에 닿아 반사되는 방식을 흉내 내어 재질을 표현하는 방법입니다. 예전에는 아티스트가 빛나는 부분과 그림자를 텍스처에 직접 그려 넣었다면, PBR에서는 '이 표면이 금속인지, 얼마나 거친지' 같은 성질을 정해 주고 빛 계산은 엔진에 맡깁니다. 덕분에 같은 에셋이 낮과 밤, 실내와 실외 어디에 놓여도 자연스럽게 보입니다.

읽는 시간 약 7분3D·애니·이펙트
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게임그래픽 작업은 결국 엔진 안에서 완성됩니다. 툴에서 아무리 멋지게 보여도 엔진에 올리면 색이 달라지거나 그림자가 어색해지는 일이 흔합니다. 수업에서는 완성…

그림을 그리는 대신 재료의 성질을 적어 주는 방식

PBR을 이해하는 가장 쉬운 방법은 요리 레시피를 떠올리는 것입니다. 완성된 요리 사진을 붙여 두는 대신, 어떤 재료를 얼마나 넣는지 적어 두면 누가 요리하든 비슷한 맛이 납니다. PBR 텍스처도 완성된 모습이 아니라 재질의 '재료표'에 가깝습니다.

예전 방식에서는 텍스처에 하이라이트와 그림자를 함께 그렸습니다. 그래서 조명이 바뀌면 그려 둔 빛과 실제 빛이 어긋나 어색해졌습니다. PBR에서는 조명 정보를 텍스처에 넣지 않고, 표면의 성질만 정해 둡니다. 빛이 어떻게 반사될지는 엔진이 매번 계산합니다.

이 방식이 퍼진 뒤로 게임 회사들은 여러 아티스트가 만든 에셋을 한 장면에 넣어도 톤이 쉽게 맞게 되었습니다. 모두가 같은 규칙으로 재질을 정의하기 때문입니다. 지금은 콘솔·PC 게임은 물론 모바일 게임에서도 PBR을 기본으로 쓰는 경우가 많습니다.

PBR에서 자주 보는 맵과 각각의 의미

PBR 재질은 여러 장의 텍스처 맵으로 이루어집니다. 가장 널리 쓰이는 메탈릭·러프니스 방식을 기준으로 보면 다음과 같습니다.

맵 이름담는 정보칠할 때 기억할 점
베이스 컬러(알베도)물체 고유의 색그림자와 하이라이트를 넣지 않은 순수한 색
메탈릭금속인지 아닌지대부분 흰색(금속) 또는 검은색(비금속)으로 나뉨
러프니스표면이 얼마나 거친지밝을수록 거칠어 빛이 퍼지고, 어두울수록 매끈해 선명하게 반사
노멀표면의 미세한 굴곡보통 하이폴리 모델에서 구워 냄
AO틈새에 빛이 덜 드는 정도구석과 접합부의 깊이감을 보강

툴에 따라 러프니스 대신 반대 개념인 글로시니스를 쓰거나, 메탈릭 대신 스페큘러 맵으로 반사 색을 직접 정하는 방식도 있습니다. 개념은 같으니 처음에는 메탈릭·러프니스 방식 하나를 확실히 익히는 것이 좋습니다.

맵들은 서로 따로 노는 것이 아니라 한 재질을 함께 설명합니다. 예를 들어 녹이 슨 부분은 베이스 컬러가 갈색으로 바뀌고, 메탈릭은 비금속 쪽으로, 러프니스는 거친 쪽으로 동시에 움직입니다. 하나만 바꾸면 어색해지는 이유입니다.

금속과 비금속을 구분하는 것이 출발점입니다

PBR에서 가장 먼저 정할 것은 그 부분이 금속이냐 아니냐입니다. 금속은 표면 색이 반사광에 그대로 묻어나고, 비금속은 반사광이 거의 흰색에 가깝습니다. 금화가 노랗게 반짝이고, 빨간 플라스틱 장난감의 하이라이트는 하얗게 보이는 이유가 이것입니다.

그래서 메탈릭 맵은 대개 흑백이 분명합니다. 녹슨 쇠처럼 금속 위에 다른 물질이 덮인 경우에만 중간 영역이 생깁니다. 초보자가 금속 느낌을 내려고 메탈릭 값을 어중간한 회색으로 칠하면 오히려 플라스틱도 금속도 아닌 애매한 재질이 됩니다.

칠을 시작하기 전에 에셋의 부위를 금속과 비금속으로 나눠 색칠한 간단한 지도를 먼저 만들어 보세요. 칼이라면 날과 손잡이 장식은 금속, 손잡이에 감은 가죽과 나무는 비금속입니다. 이 구분이 정리되어 있으면 이후 작업이 훨씬 수월해집니다.

금속의 색은 베이스 컬러에서 정합니다. 금, 구리, 철은 각자 반사 색이 다르기 때문에, 메탈릭으로 지정한 영역의 베이스 컬러가 곧 반사광의 색이 됩니다. 그래서 금속 부분의 베이스 컬러는 비금속보다 밝게 잡는 경우가 많습니다.

질감의 대부분은 러프니스에서 나옵니다

같은 철판이라도 새것은 매끈하고, 오래 쓴 것은 긁히고 손때가 묻어 부분마다 거칠기가 다릅니다. 이 차이를 담는 것이 러프니스 맵입니다. 실무에서는 베이스 컬러보다 러프니스를 더 공들여 칠한다는 말이 있을 정도로, 재질의 사실감을 크게 좌우합니다.

  • 자주 손이 닿는 손잡이는 매끈하게, 덜 닿는 안쪽은 거칠게
  • 모서리는 닳아 반짝이고, 오목한 곳에는 먼지가 쌓여 거칠게
  • 물기나 기름이 묻은 부분은 주변보다 매끈하게
  • 한 재질 안에서도 작은 얼룩으로 거칠기를 조금씩 흔들기

러프니스를 균일하게 한 가지 값으로 두면 표면이 컴퓨터로 만든 듯 밋밋해 보입니다. 사용 흔적이 어디에 남을지 상상하며 칠하는 것이 요령입니다.

처음 PBR을 배울 때 헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 베이스 컬러에 명암을 그려 넣는 것입니다. 손그림 습관이 남아 있으면 무의식적으로 아래쪽을 어둡게 칠하게 되는데, 이러면 엔진의 빛 계산과 그린 그림자가 겹쳐 두 번 어두워집니다.

또 하나는 색이 너무 진하거나 너무 어두운 경우입니다. 현실에서 완전히 새까만 물체나 완전히 새하얀 물체는 드뭅니다. 숯이나 눈처럼 극단적인 재질도 베이스 컬러는 순수한 검정·흰색보다 조금 안쪽에 둡니다. 많은 텍스처링 툴이 이런 허용 범위를 확인하는 기능을 제공합니다.

마지막으로 화면마다 달라 보이는 문제가 있습니다. 텍스처링 툴과 게임 엔진의 조명 환경이 다르면 같은 재질이 다르게 보입니다. 그래서 작업 중간에 엔진으로 자주 옮겨 확인하는 것이 좋습니다. 엔진 쪽에서도 재질 미리보기용 구체와 회색 바닥을 두고, 같은 조명 아래에서 비교하면 차이를 정확히 볼 수 있습니다.

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PBR 감각을 기르는 연습

주변 물건을 관찰하는 것부터 시작해 보세요. 책상 위의 머그컵, 열쇠, 가죽 지갑을 보며 금속인지, 어디가 매끈하고 어디가 거친지 말로 설명해 보는 것입니다. 이 습관이 쌓이면 맵을 칠할 때 손이 먼저 움직입니다.

그다음에는 단순한 소품 하나에 금속, 나무, 가죽 세 가지 재질을 섞어 텍스처를 만들어 보세요. 조명을 바꿔 가며 렌더링해 보면 PBR이 왜 편리한지 직접 체감할 수 있습니다. 내 텍스처가 왜 플라스틱처럼 보이는지 궁금하다면, SBS아카데미게임학원 캐릭터모델링 과정 상담에서 작업물을 보며 재질 표현의 방향을 이야기 나눌 수 있습니다.

자주 묻는 질문

손맵 스타일 게임도 PBR을 쓰나요?

손으로 칠한 느낌을 살리는 게임은 PBR을 쓰지 않거나, PBR을 바탕으로 하되 셰이더로 만화풍 표현을 더하기도 합니다. 프로젝트의 그래픽 방향에 따라 다릅니다.

PBR을 배우려면 어떤 툴이 필요한가요?

3D 모델링 툴과 함께 PBR 텍스처링 툴, 결과를 확인할 게임 엔진이 있으면 됩니다. 툴마다 맵 이름이 조금 달라도 원리는 같습니다.

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