본 글의 원문은 fxguide의 The State of Rendering Part2를 번역/의역한 것으로 법적인 저작권은 모두 fxguide에 있습니다. 본 글을 번역한 INFORMALITY VFX Team은 영어를 잘 못하기 때문에 번역과 의역이 원문의 내용과 상이한 부분이 많을 수가 있기 때문에 그 점을 고려하시고 읽으셔야 하며, 글의 흐름이 비교적 깔끔하지 못한 점 양해 부탁드립니다. 본 글의 번역 목적은 번역을 잘 하고자함이 아닌 번역하는 우리 팀이 읽고, 배우고 있는 중인 모든 사람들에게 조금이라도 좋은 정보를 전달하기 위함입니다. 부족한 것이 많은 글입니다. 번역과 의역에 관한 피드백이나 주석이 필요한 부분은 댓글로 달아주시면 신속히 수정하도록 하겠습니다.
1부에 이어 2부를 작성중에 있습니다. 2부의 분량이 상당히 많은 편이라 짬짬이 번역하기에 오랜 시간이 걸리는 것 같아 순차적으로 공개를 하려고 합니다. 지난번 첫 번째로 렌더맨, 아놀드, 브이레이, 맥스웰을 공개 했었습니다. 이어서 두 번째로 만트라, C4D, 모도를 공개 했습니다. 번역을 담당하던 사람이 군대에 있다가 드디어 전역을 해서 보다 빠른 업데이트가 가능할 것 같습니다. 언제나 더 좋은 퀄리티의 번역을 하도록 노력하겠습니다.
우리는 렌더링의 현주소 파트 1에서 물리학에 가까운 쉐이딩과 라이팅으로 변화하고 있는 VFX 업계의 최신 트렌드를 만났다. 여러분들은 파트2에서 지금의 VFX와 애니메이션 렌더링 업계에서 중요하게 사용되는 렌더러와 렌더링 기술의 미래를 확인할 수 있다.
보다 많은 정보는 www.fxphd.com에서 확인할 수 있다.
현재 수많은 렌더러들이 이 업계에 존재하고 있지만, 우리 fxguide는 최근 18 개월 사이에 우리의 기사와 스토리에 언급되면서 두드러진 행보를 보이는 주요 렌더러들을 주목했다. 과학적인 방법은 아니지만, 우리는 게이밍 엔진과 VFX 애플리케이션이 아닌 다른 것들을 제외하고 VFX 업계에서 사용되는 중요한 인하우스 애니메이션 렌더러들을 아래 목차에서 소개하고 있다.
목차의 순서가 시장 점유율 순은 아니지만, 사실 3Ds Max의 기본 렌더러라던가 Max(맥스)와 Maya(마야) 그리고 XSI를 포함한 Autodesk(오토데스크)의 Mental Ray(멘탈레이)는 다른 수많은 렌더러의 시장 점유율에 압도당할 것이다. 하지만 세계의 주요 스튜디오와 아티스트들 그리고 우리들의 주관적인 피드백에 기반을 두고 대략적인 그룹을 지어 순서를 매겼다.
fxguide는 25주년을 맞이한 렌더맨의 이야기를 조만간 공개할 예정이다. 현재 디즈니와 픽사에서 시니어 매니저나 연구원을 맡고 있는 사람들의 Ed Catmull(에드 캣멀), Loren Carpenter(로렌 카펜터) 그리고 Rob Cook(롭 쿡)의 공헌을 회고하는 인터뷰가 있었지만, 그 이야기에서 우리는 디즈니, 픽사, 렌더러의 큰 발전에 기여한 창립 멤버들에게 큰 중점을 뒀고, 렌더맨이 매우 오랫동안 널리 사용될 수 있었던 것은 렌더맨이 사용된 영화가 VFX 오스카상을 휩쓴 것이 놀라운 성공요인으로 작용했기 때문이다.
픽사의 Dylan Sisson(딜런 시슨)이 제공한 이미지로, 왼쪽 이미지는 이미지 기반 라이팅(IBL)을 사용했고, 오른쪽 이미지는 지오메트릭 에어리어 라이트를 사용하였다. 두 이미지 모두 동일한 쉐이더와 환경 라이트(Environment Light)가 사용되었고, 그 빛은 반사되어 컬러 블리딩(Color Bleeding)을 만들어내고 있다. 오른쪽의 네온 튜브가 발광체이다.
당신은 창작물들과 스펙의 발전에 대한 얘기를 그들의 인터뷰와 팟캐스트에서 직접 들을 수 있지만, Dana Batali(다나 바탈리)의 리더십에 대한 얘기 또한 들을 수 있을 것이다. 반면, 디즈니/픽사의 수장이며 뛰어난 연구자인 에드 캣멀과 다른 많은 공헌자들은 렌더맨의 밝혀지지 않은 진실 중 하나로 의견과 견해를 낼 위원이 부족한 점을 지적했다. "우리는 Pat Hanahan(팻 하나한)에게 팻이 만든 구조와 동일한 마지막 요구를 했고, 우리는 다른 많은 회사들과 마찬가지로 6~7명의 주요 관계자가 아니라 19명 정도만 되었다면, 동일한 시간에 한 사람이 최종 결정을 하도록 하는 것 보다, 우리에게 보다 더 완벽한 힘이 주어졌을 것이라고 말했고, 나는 한 사람에게서 비롯된 구조의 보존이 성공의 한 부분이 되었다고 생각했으며, 그밖의 다른 모든 사람들에게서도 이와같은 의견을 들을 수 있었다,"고 팟캐스트의 시작과 함께 에드 캣멀이 지적했다.
오늘날 여기 픽사에는 렌더맨 제품을 이끄는 부회장 '다나 바탈리'라는 한 남자가 있다. "발전을 위해서 우리는 제품 개발에 대한 모든 권한을 다나 바탈리에게 제공했고, 그는 우리에게 아무런 것도 질문하지 않았다. 이 권리는 그가 무엇이 필요한지에 대응하는 것을 의미했었다. 그는 우리에게 필요한 것의 변화를 만들어냈고, 픽사는 그저 수년 동안 옳은 것만을 바라본 것처럼 그에게 어떻게 할 것인지 절대 묻지 않았다,"고 에드 캣멀이 설명했다. 다나 바탈리는 디즈니와 픽사를 포함해 렌더맨의 전 세계적 클라이언트를 위한 발전, 비전과 함께 지금까지 존경받고 있는 사람이다. "그렇게 렌더맨이 탄생했고, 나는 늘 렌더맨을 격렬하게 믿는다,"고 캣멀이 말을 더했다.
다나 바탈리는 과학자와 연구자들의 열정적인 콜라보레이션이 돋보이는 시애틀에 위치한 놀라운 픽사 렌더맨 개발팀에 집중했다. 이 팀은 팀 창설 이래 팀에서 끊임없이 쏟아지는 논문과 공개 기사의 양만 보더라도 의심할 필요 없이 특별하단 걸 알 수 있고, 그들은 돌아오는 다음 주 시그라프에서 더 많은 논문들을 발표할 예정이다.
fxguide는 최근 기사에서 <몬스터 대학교(Monster University)>(2013)에서의 렌더맨 사용의 발전과 물리기반 쉐이딩과 라이팅을 포함한 레이트레이싱으로의 변화를 표지로 장식했으며, 이 기사에서 우리는 다나 바탈리와 함께, 최근 릴리즈와 곧 공개될 새로운 RPS18 릴리즈에서 엄청난 기술적인 영향과 레이트레이싱 구조의 완성을 알 수 있었다.
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<몬스터 대학교>의 아트워크.
렌더맨과 마찬가지로 일부 경험을 통해 렌더링 방정식을 근사하는 CGI 렌더링 소프트웨어가 필요하다고 지적했다. 이 방정식 모델은 빠져서는 안 될 복합적인 다차원 형태를 가진 쉐입, 머티리얼, 애트모스피어 그리고 조명과 같은 수많은 물리 기반 형식의 상호작용을 가장 근사하게 일으키는 사실상 유일한 방정식의 형태를 가지고 있으며, 제작 솔루션에 숫자로 이뤄진 일반적인 통합 기술을 적용해 완성했다. 렌더링 알고리즘 R&D의 결과로 이전 형식보다 더 우월한 계산 결과를 제공하는 교류형식의 방정식을 만들어 냈다.
렌더링 방정식의 핵심은 조명이 표면에 닿는 순간 어떻게 산란되는지 묘사하는 것이다. 이에 대한 중요한 질문 : 어떤 조명이 특정 지점에서 눈으로 산란되는가? 렌더링 프로그램의 일부분에 집중된 이 문제를 서페이스 쉐이더 또는 머티리얼 인테그레이터로 해결할 수 있다. 렌더맨에서 표준적이거나 이상적인 서페이스 쉐이더는 전통적으로 몇몇의 독립적인 인테그레이터 결과의 요약으로 분해할 수 있다. 1990년, 그들이 '이론상으로 완벽'하게 묘사한 머티리얼 :
Ci = Ka*ambient() + Kd*diffuse(N) + Ks*specular(I, N, roughness)
추가적으로 이후 반투명과 발광 시뮬레이션 조건이 추가되었지만, 시간대비 유용한 계산된 리소스로 사용된 이 형식은 본질적으로 단순하고 자연에 가까워진다.
1987년, 렌더맨 쉐이더 랭귀지(RSL _RenderMan Shader Language)가 발표되었다. 그리고 2002년이 되기까지 이후 몇 년간, RSL은 딥 쉐도우, '매직 라이트', 더 다음은 프로시저럴리즘(절차주의)과 같은 새로운 기술을 포함한 발전을 하였다.
2002년에서 2005년 사이 놀라운 발전을 이뤘지만, 두 번째 스테이지는 오히려 하나의 통합된 트렌드보다 다른 영역으로 부터의 복합적인 새로운 접근방식의 연속이었다. 예를 들어 이 기간 동안 레이트레이싱은 '내장된 인테그레이터' (ex. diffuse(), specular())의 모음이 모두 확장되어 gather(), transmission(), indirect diffuse()가 추가되었다. 하지만, 막대한 발전 속에서 포인트 기반 SSS(서브서페이스 스캐터링)또한 늘어났다. 2002년부터 지금에 이르기까지 새로운 커스텀 쉐이더는 레이트레이스 쉐도우를 포함한 에어리어 라이트와 같은 수단을 제공했고, 다음과 같은 두 가지 중요한 표면적인 발전 이면에서 많은 것이 진행됐다:
1. 레이트레이싱과 같은 기술은 무어의 법칙(Moore's Law)에 따라 보다 감당할 수 있게 되었다.
2. 메모리의 수명 발전은 복잡한 장면을 위해 반드시 필요한 보다 적은 메모리 접근으로 레예스 씬(Reyes Scene)을 만든다.
위와 같은 발전으로 2005년, 더 많은 계산 리소스를 갖춘 렌더맨 팀은, 보다 정확하게 물리법치게 가까운 결과를 제공할 수 있었다. 새롭게 시작한 것 보다 오히려 늘어난 새로운 기간 동안, 라이트 카테고리와(Light Categories), 조각모음(Gather Blocks), 반복조명(Illumination Loops), 그리고 인다이렉트 디퓨즈라고 부르는 공통적인 문제를 야기시켰다. 더욱이, 사실 이 많은 추가사항은 사전에 베이크된 데이터를 의미하는 포인트 기반 솔루션이었지만, 보다 복잡하게 만들어진 렌더링 파이프라인으로인해 이해하기 어렵고 유지하기 어려운 것이 뒤따랐다.
'조명에 관련된 기술'의 세 번째 단계는 순수하게 레이트레이싱 솔루션을 보다 많이 허용하도록 변화했고, 예를 들자면 2011년에 온전한 레이트레이스 SSS와 '레이트레이서 하이더(hider)'의 도입이 추가되었다.
오늘날 엄청 빠른 멀티 쓰레드 컴퓨터와 함께 새로운 접근방식들은 매일 기대 이상으로 발전하고 있다. 그 수많은 아이디어 중에서도 물리기반(레이트레이스) 렌더링은 현재 CGI를 제작하는 가장 효과적인 방법으로 발전하는 중이다. 라이팅 아티스트들을 위한 물리 효과를 그저 흉내만 내는 저렴한(즉, 논 레이트레이스) 인테그레이터에 비해, 보다 물리적인 이미지 제작을 저렴하게 자동으로 계산을 하는 것이 가장 큰 장점이다. 그리고 RPS18(시그라프 2013에서 공개될 예정)은 머티리얼을 위한 인테그레이터의 분리 지원과, 내장되어있는 발전된 GI 인테그레이션 기술(버텍스 머징을 포함한 양방향 패스트레이싱)로부터 능률적이며, 빠르고, 완전한 C++ 쉐이딩 환경으로 발전했다.
픽사는 최근 이 시점에서 지오메트릭 소스를 사요한 조명(ex. 에어리어 라이트) 채택의 필요함을 느꼈고, 유서 깊은 논 피지컬 포인트 라이트 소스를 버리게 되었다. 한 가지 새로운 점은 에어리어 라이트의 사용에 앞서 사용 가능한 만큼의 에어리어 라이트를 이미지에 입력하는 변화가 있었고, 다른 복잡한 라이트는 비용이 비쌀 뿐이다. 에어리어 라이트의 쉐도우 캐스트 계산이 꽤 비싼 것은 사실이다. 그리고 HDR IBL(High Dynamic Range, Image-Based Lighting)을 더하면, 옛날 RSL 쉐이더의 때묵은 한계를 없앨 수 있었다.
새로운 인테그레이션을 지원하는 렌더러에서 필요한 것은 무엇일까?
public void lighting(output color Ci)
{
Ci = direct lighting(material, lights) +
indirect diffuse(material) +
indirect specular(material);
}
서페이스 쉐이더의 라이팅 방식은 픽사가 씬 내부의 여러 가지 라이팅 이펙트를 통합할 수 있도록 하였다. 픽사는 새로운 다이렉트 라이팅 인테그레이터에 디퓨즈와 스펙큘러 인테그레이터를 결합시켰고, 에어리어 라이트의 영향으로 물리적으로 그럴듯한 쉐이딩이 완성될 수 있었다. 새로운 인테그레이터는 초기의 작업처럼, 오로지 표면을 직접적으로 침범할 수 있는 라이트와 관계되어 있다. 결합된 인테그레이터는 초기의 작업과는 달리, 공유가 가능한 확실한 계산 이후의 계산의 장점을 제공한다. 그리고 픽사가 소개한 새로운 인다이렉트 스펙큘러 인테그레이터는 다이렉트 라이팅의 반응에 맞춘 인다이렉트 라이트의 경로를 포함한 스펙큘러에 반응하는 물리적인 개념을 지원한다. 이렇게 변화한 렌더러 내부의 에어리어 라이트 인테그레이션 로직은 RSL 개발자들을 위해 일루미넌스 루프(Illuminance Loops)와 개더 블록(Gather Blocks)의 수많은 라인을 제거할 수 있다.
렌더맨에서 사용하는 레이트레이싱이 물리 기반 라이팅과 쉐이딩에 충족하는 모든 것을 대부분 Christophe Hery(크리스토프 헤리)와 다른 Jean-Claude Kalache(장-클라우드 카라케)와 같은 픽사 팀의 주요 멤버로부터 최근에 확인할 수 있었다. (우리의 <몬스터 대학교> 기사).
(*발췌된 내용은 RPS18로부터의 허가를 받아 기술되었다.)
fxguide : 하이브리드 렌더처럼 어떻게 새로운 레이트레이싱/물리 기반 렌더링과 GI가 오래된 REYES(레예스)/RSL/일루미넌스 루프와 동등한 위치에서 실행될 수 있었습니까?
다나 바탈리 : 첫 번째, 하이브리드의 조건으로 레이트레이싱을 포함한 레예스의 조합을 가장 처음으로 추가하였습니다. GI는 보통 '컬러 블리딩'이지만, 보다 발전된 라이트 트랜스포트 이펙트를 가지고 사용되었으며, 그 분리된 개념을 유지하는 것을 알게 될 지도 몰랐습니다. 레예스 알고리즘은 이펙트의 계산에 매우 효과적이기 때문에 스크린 위의 수많은 픽셀들을 모두 재사용하는 결과를 내, 모션블러와 디스플레이스먼트를 위한 훌륭한 장접을 가지고 있습니다. 어떤 기준이 필요한 곳의 오브젝트에 활기를 불어 넣거나 없앨 수 있으므로, 레예스는 메모리의 효율에 중요한 이점 또한 제공하고 있습니다. 우리의 하이브리드 아키텍처는 레이트레이싱 서브시스템을 이해하는 그들의 오브젝트를 선택할 수 있는 위치를 허락했고, 따라서 메모리 사용범위가 동일한 풀 레이트레이싱 솔류션과 비교했을 때, 보다 복잡한 렌더링이 가능했습니다. 이 메모리는 레이트레이스에 필요한 오브젝트의 사용 빈도가 감소한다는 장점이 있습니다. 그리고 우리는 트렌드의 큰 비중을 차지하는 레이트레이스 오브젝트를 주목하고 있습니다. 하지만, 레이트레이스를 사용한 Hair&Fur는 <몬스터 대학교>의 메모리 비용만큼 비용이 들지 않으며, 렌더맨의 하이브리드 아키텍처는 그들의 영화제작 능력에 중요한 영향을 미쳤습니다. 그래서 다시 말하자면, 우리의 하이브리드 렌더러는 그들의 제작 요구에 딱 맞는 최고의 'Sweet Spot' 선정을 허락했습니다.
*역자 주 : Sweet Spot - 배드민턴 라켓이나 야구 배트에서 공을 맞히기 가장 좋은 부분을 뜻한다.
질문 중 일루미넌스 루프에 대해 말하자면, 모든 렌더러들은 다이렉트 라이팅과 인다이렉트 라이팅의 렌더링 방정식 솔루션을 무시했습니다. (인다이렉트 라이팅은 리플렉션, 컬러 블리딩, SSS 등을 포함한다.) 그동안, '일루미넌스 루프'는 다이렉트 라이팅의 방출을 표현하는 RSL의 전통적인 방식을 토대로 삼고 있었 습니다. 보통 'Local Illumination(로컬 일루미네이션)' 또는 'LI'라고 하는데, 따라서 LI는 GI보다 작은 개념에 지나지 않지만, 꽤 그럴듯한 결과를 만들어낼 수 있습니다. 실제 세계에서, 조명 기구(Luminaire), 발광체 등으로 불리는 모든 다이렉트 일루미네이션 소스는 무한대의 영역을 가지고 있습니다. 오랫동안 이어진 결점으로 CGI는 매우 우수한 포인트 에미터를 가진 완벽한 조명을 강요할 수 없었습니다. 충분히 리얼리스틱하지 않은 결과물 덕분에 이 결점은 그리 오랫동안 존재하지 못했습니다(2013년 기준). 우리는 RSL의 라이트 쉐이더와 서페이스 쉐이더 사이의 커뮤니케이션 채널을 확장시키는 것에 대한 주제를 발표했습니다. 더욱이, 우리는 다이렉트 라이팅 기능의 도입과 함께 렌더러의 내장 인테그레이션 성능을 확장시켰습니다. 크리스토프 헤리의 쉐이더는 'RSL 2.0'의 상호 쉐이딩 커뮤니케이션 성능에 매우 의존적이지만, 렌더맨의 내장 다이렉트 라이팅 성능의 발전과 비교했을 때 훨씬 발전되어 있었습니다. 두 가지 시스템 모두 루미네어 샘플링과 함께 MIS(Multiple-Importance Sampling)의 거친 노이즈를 감소시키는 데 의존하고 있습니다. 다이렉트 라이팅 샘플의 수를 고정한다는 것은, 조명 기구의 크기가 커짐에 따라 노이즈가 증가한다는 근본적인 특성 때문입니다. 노이즈의 1차적인 원인은 라이트 소스와 표면 반사 사이에 존재하는 반사, 흡수, 산란, 전달과 같은 오브젝트의 복합적인 특성 때문입니다. 이런 여러가지 이유들로 인해 효과적인 그림자 계산은 CG 연구가 시작된 이후 연구의 중점이 되었으며, 에어리어 라이트의 그림자 계산은 매우 비쌉니다.
*역자 주 : Luminaire - 전등, 갓, 전구, 소켓 등이 한 세트인 조명 기구
앞서 말한 것들은 에어리어 라이트 쉐도우 계산과 RSL의 에어리어 쉐도우 함수의 이면 모두에 존재하는 것을 의미합니다. 레이트레이스 쉐도우는 비교적 간단한 솔루션이 될 수 있으며, 메모리에 적합한 지오메트리의 쉐도우 캐스팅을 위한 최선의 솔루션이 됩니다. 하지만 <몬스터 대학교>에 나오는 크리쳐들처럼 엄청난 털들을 가진 샷의 모든 쉐도우를 캐스팅하기 위한 지오메트리는 메모리에 적합하지 않았죠. 우리의 복합적인 솔루션은 에어리어 쉐도우로 사실적인 쉐도우를 제작하기 위해 뷰티 패스(beauty pass)로 사용될 수 있는 레예스만을 사용한(메모리 효율이 좋은) 프리패스(pre-pass)에서 '딥 쉐도우 맵(deep shadow map)'을 제작할 수 있도록 하였습니다. 렌더맨은 (Hair를 위한 그림자 정보를 모두 포함할 수도 있는) 에어리어 쉐도우 맵의 값을 구하는 실제 지오메트리를 향한 광선의 추적을 결합해서 복합적인 쉐도우 제작 솔루션을 만드는 것이 가능했습니다.
마지막으로 GI에 대한 화제로 돌아와 보면, 물리적으로 그럴듯한(에어리어) 라이트의 빠른 보급과 채택은 당연한 결과였고, 절대 없어서 안 될 인다이렉트 일루미네이션을 위한 컨트롤과 함께 다이렉트 일루미네이션의 인테그레이션을 컨트롤하는 코드와 파라미터마저도 결합시켰습니다. 사실 간단한 의미로, '스펙큘러 하이라이트'와 리플렉션은 분명히 서로 상관이 있죠. 조명(루미네어)으로부터 직접적으로 표면에 닿는 포톤들은 보다 간접적인 경로를 통해 닿은 포톤들과 비교해서 별로 특별하게 작용하진 않습니다. 결합에 앞서 쉐이더는 스펙큘러 컬러와 리플렉션 컬러를 표현하는 두 가지 쉐이더 파라미터를 가지게 될 것이며, 분명히 많은 예술적인 컨트롤이 제공되겠지만, 물리적으로 그럴싸하진 못했습니다. 오로지 하나의 스펙큘러 컬러만 필요했을 뿐이지요. 하지만 예술적인 컨트롤을 계속 유지한다는 생각은 큰 논쟁거리가 될 수 있으며, <몬스터 대학교>에서 사용된 'GI Efforts'의 성공이 가지는 중요한 의미의 한 부분으로, 이 전통적인 파라미터가 표현 가능한 예술적 컨트롤의 가능성보다 물리적으로 그럴듯한 것을 통한 이익이 중요하다는 것을 수많은 룩 디벨롭 & 라이팅 아티스트들이 확신을 가질 수 있도록 하였습니다.
크리스토프는 픽사에서 이 메세지의 힘을 전달했다.
<몬스터 대학교>의 작업과정 릴.
fxguide : 픽사가 수년 동안 사용해온 레이트레이싱의 형태처럼 레이트레이싱에 관한 얘기는 혼란스럽지만, 새로운 워크플로우는 레이트레이싱의 형태가 보다 순수하게 언바이어스한 방향으로 흘러가는 것이 사실입니까?
다나 바탈리 : 그렇습니다, '레이트레이스 하이더(raytrace hider)'는 RPS 16이후 렌더맨에 계속 존재 했습니다. 재사용 될 수 있는 여러 가지 부분적인 인테그레이션의 결과로 라디오시티 캐시의 형태의 하이브리드 아키텍처를 통해 꾸준한 이익이 생겨났습니다. 하지만 단순한 레이트레이싱 엔진과 마찬가지로 렌더맨이 작동하는 원리와 이 기능은 컨트롤 그 자체를 완전히 무효 시켜버렸죠. 우리는 RPS 18에서 분산 레이트레이싱 솔루션 보다 나은 인터렉티브한 경험(라이팅을 다시 하는 동안)을 제공한 이후 패스트레이싱 지원을 위한 레이트레이스 하이더를 개발시켰습니다. 우리는 레이 카운트 예산의 관리와 이해가 더 쉬울 때, 패스트레이싱이 분산 레이트레이싱보다 뛰어난 다른 복잡한 매니지먼트에 기초를 두었습니다. '하이브리드'라는 조건을 가진 다른 애플리케이션에서 우리는 사실 일반적으로 인다이렉트 스펙큘러 인테그레이션과 인다이렉트 디퓨즈 인테그레이션 어디든 유리한 분산과 패스트레이싱 모드의 결합을 통해서 렌더맨을 구동시키게 됩니다.
fxguide : 픽사에서 GI는 새로운 것이 아닌데, <몬스터 대학교>에서 사용하게 된 이유가 뭔가요?
다나 바탈리 : GI는 수년 동안 픽사 렌더맨에서 제공되어왔습니다. 이제 대부분의 컴퓨터는 GI 사용이 쉽도록 충분히 빨라졌고, 한층 더 그럴듯한 GI를 만드는 라디오시티 캐시처럼 반드시 발전할 것입니다. 하지만 새로운 것은 인다이렉트 그리고 다이렉트 인테그레이션의 구조가 통합되는 트렌드이며, 실질적인 노력의 결과로는 예측 가능한 미래를 위해 계속될 것이고, 프로덕션 측면에서 HDRI, 톤맵핑, 노출, AOV 등은 모든 구성요소가 있어야만 합니다. 거대한 프로덕션 스튜디오에서는 수많은 지원활동을 목표로 삼게 되는데, 픽사에서는 발전된 주변 핵심 기술이 필요한 슬림(Slim) 템플릿이 많습니다. 슬림의 새로운 기능은 크리스토프의 쉐이딩 시스템의 공통 쉐이더와 조명 사이의 상호작용의 지원이 더해집니다. 새로운 핫스팟은 프로덕션이 새로운 방법을 통해 진행하여 완벽하게 활용할 필요가 있었고, 렌더맨의 버그를 고칠 필요가 있었습니다. 그리고 몇몇 새로운 기능은 일부 지원활동 전환을 촉진시켜 렌더맨을 포함시켰죠.
fxguide : 언제 지오메트리를 불러오고, 얼마나 오랫동안 메모리에 지속됩니까? 어떻게 일관성 있도록 개발이 되나요?
다나 바탈리 : 2002년 이후 렌더맨의 레이트레이싱 서브시스템은 멀티 레졸루션 테셀레이션 캐시를 지원해왔습니다. 이 개념은 빛이 전달되는 경로를포함한 광선이 교차되는 부분(광선의 격차)을 말합니다. 씬의 주변에서 반사되는 광원과 같이, 일반적으로 광원의 격차(Ray Differential)는 증가하며, 우리는 단계별로 디테일이 달라질 때 마다 곡면 테셀레이션이 캐싱 되도록 개발했습니다. GI는 본질적으로 일관되지 않은 것은 일관성 있는 메모리 액세스를 위해서는 별로 좋지 않은 소식입니다. 반면 좋은 소식은 그것은 우리에게 넓게 퍼진 광선의 교차점을 속이도록 특별히 허용하고, 광선이 닿은 디퓨즈와 스펙큘러 사이의 메모리 충돌을 감소시키는데 중요하다는 것이죠. 또 다른 파라미터의 일관성은 'maxdist'로 향상될 수 있었고, 각각의 광선은 추적이 가능한 최대 간격(maximum distance)을 포함해 전달됩니다. 구식 오클루전 렌더에서 다른 면에 닿지 않은 씬의 한 면으로부터 방출되는 광선에 적절한 최대 간격을 보장하도록 세팅되어 있습니다. 렌더맨의 지오메트리를 줄여주는 기능과 함께 짝지어진 이것은 일관성 있는 활용을 위한 귀중한 도구가 됩니다. 유동적인 라이트의 위치와 인텐시티로 인해 당신이 종종 적절하지 못한 최대 간격을 선택할 수 있기 때문에 이 접근방식은 보다 그럴듯한 라이트 세팅에서는 실용성이 낮은 편에 속합니다.
fxguide : MIS에 대해 더 말해줄 수 있습니까? 그리고 씬 내부의 BRDF vs 핫스팟 경쟁의 절정 사이에서 균형을 맞추는가요? 그것에 대해 어떻게 접근하고 있습니까? 픽사 렌더맨 깊숙이 무언가 또는 만약 메트로폴리스 샘플링을 요구하는 것과 같은 쉐이더 작성기에서 드러납니까?
다나 바탈리 : MIS는 다른 분산으로부터 웨이(weigh) 샘플의 편향되지 않은 수단 그 이상도 이하도 아닙니다다. 쉐이더 개발자처럼 대부분의 공통 분산 샘플은 BSDF와 라이팅이죠. 경로의 간격은 싱글 쉐이더가 원인이 되는 보다 넓은 개념으로, 경로의 범위(크기)에서 MIS가 실행되는 것이므로 메트로폴리스 샘플링은 렌더맨 쉐이더의 관계에 관련되지 않습니다.
fxguide : 일부 레예스 렌더링 방식의 장점은 디스플레이스먼트와 모션블러를 대표적으로 지원하는 것입니다. 몇 년 전 당신이 레이트레이싱으로 돌아오자마자 좋게 느껴, 당신은 시간을 허비했습니다. 새로운 렌더러의 접근방식은 어떤 식으로 이뤄지게 됩니까?
다나 바탈리 : 일반적으로 디스플레이스먼트와 모션블러는 레예스를 포함할 때 보다 레이트레이싱을 포함해 적용했을 때 더 비싼 경우가 많습니다. 더 많은 광선을 수용할 수 있음에 따라 퍼포먼스가 중요해지므로 서브시스템의 강화와 개발에 보다 투자를 해야 할 것입니다.
<몬스터 대학교>
fxguide : 어떻게 당신은 폭발적인 렌더팜(Render Farm) 없이도 소프트 쉐도우 모션블러가 적용된 Fur를 사용할 수 있었습니까? 어떤 툴이 20GB 이하의 메모리를 유지하는데 쓸모가 있습니까?
*역자 주 : 소프트 쉐도우(soft shadow) - 가장자리가 부드러운 그림자
다나 바탈리 : 그것은 내가 잘 알고 있는 렌더맨의 에어리어 쉐도우 맵으로 해결했습니다.
fxguide : 우리는 에어리어 쉐도우 맵의 확장에 대한 크리스토프 헤리의 코멘트를 추가적으로 받았습니다.
크리스토프 헤리 : 우리는 헤어(Hair)와 크라우드(Crowd)와 같은 '어떤' 무거운 씬에서 에어리어 쉐도우 맵을 사용할 수 있었습니다. 또한, 우리는 카메라르 이용한 것 보다 헤어의 정밀도가 쉐도우에서 달라지도록 하는 트릭을 사용했습니다. 하지만 대부분의 헤어를 제외한 쉐도우는 사실 레이트레이스 방식을 사용하고 있었고, 결국 20GB의 메모리 제한은 예를 들어, 샘플의 개수와 같이 라이트의 일부분을 렌더링 했을 때 사람들이 직접 최적화하고 관리해야합니다.
fxguide : 무엇이 렌더링의 진행에 제한을 두게 합니까? 만약 그들이 여전히 포인트 클라우드를 베이크했을 때, 그들이 서브서페이스에 적용하지 못하더라도 상관 없는 것으로 생각이 됩니다. 반면에 어떤 또 다른 제약들이 있을까요?
다나 바탈리 : 렌더맨 17은 서브서페이스를 비롯한 모든 인다이렉트 일루미네이션 이펙트의 렌더링을 위한 지원을 제공하고 있습니다. 이것은 상호작용에 있어서 중요한 부분이지만, 실질적으로는 포인트 클라우드에 비해 느리고 제어가 불가능한 것이 많을지도 모릅니다. 일반적인 것처럼 균형이 풍부하고, 어떤 것이 하나의 쇼(show)나 스튜디오를 위해 옳은 것인지 다른 어떤 것을 위해 옳은 것이 아닌지 알 수 없습니다.
fxguide : 시간 할애해주셔서 감사합니다.
커스틱스(Caustics)를 위한 포톤 빔(Photon Beam) - 픽사의 크리스텐슨(H. Christenson)에게 제공받은 이미지.
커스틱스를 위한 포톤 빔 - 렌더맨에서의 최종 렌더.
머리 아픈 렌더링 문제가 있는 극단적으로 방대한 렌더를 위해 웨타 디지털(Weta Digital)은 GPU를 이용한 사전(pre) 렌더를 사용하고 저장하는 완벽한 조화를 이루는 방법을 사용했으며, 그것은 렌더맨의 유연성에 대한 중요한 하나의 예시가 된다. 이 강력한 사전 렌더는 포인트 클라우드와는 전혀 다르며, 이 문서의 다른 곳에서 사전 렌더에 대한 개념을 잡을 수 있고, 당신은 여기 우리 fxguide의 이야기에서 그것에 대해 읽을 수 있다.
새로운 접근방식은 렌더맨으로부터 제공되고, 여전히 메모리 제한이라는 똑같은 이슈를 가진 모든 레이트레이서를 중점으로 다룰 필요가 있지만, 대부분의 프로덕션 샷(만약 웨타 정도의 레벨이 아니라면)을 위해, 보다 엄청난 리얼리즘과 라이팅 컨트롤의 간편함을 제공하는 단일 패스 접근방식이 필요하다. 매우 복잡한 쉐이더를 통해 BXDF와 지오메트릭 에어리어 라이트와 같은 것을 렌더러로 해결하도록 움직이는 것으로 인해 백지상태의 렌더링 모델과 보다 나은 결과를 낸다. 어느 정도 오래된 렌더링 모델은 일부 레이트레이싱과 함께 한다면, 인테그레이션의 '어떤 값이 이것에 닿았는지에 대한' 형식의 스타일로 유지가 가능할 수도 있다. 하지만 보다 더 복잡한 인테그레이션 기술이 실행되는 분야에서는 먼저 충분히 변화했더라도 강력하지가 았다. 쉐이더 프로그래밍 모델은 다른 인테그레이션 기술이나 양방향성에 대해 조정을 할 수 없고, 그들 또한 지오메트릭 라이트의 샘플링처럼 복합적인 문제와 함께 렌더러에 도움이 되지 못한다.
렌더맨은 여전히 두 가지 모델 모두를 완벽하게 지원한다. 하지만, 최근 픽사의 렌더맨 팀은 트렌드보다 비중이 크고 풀 레이트레이스 샷보다 비중이 큰 서비스를 이용하기 어려워졌다. 그런 이유로 렌더맨 팀은 향후 25년간 컴퓨터 그래픽에서의 자신들의 강력한 위치를 지키길 기대하며 다나 바탈리의 리더십 아래에서 쉐이더를 고치고, 완벽한 에너지 보존 물리기반 라이팅 시스템을 가진 보다 쉬운 방법의 시스템을 만들었다.
솔리드 앵글의 긴 역사와 Marcos Fajardo(마르코 하자르도)가 이끈 아놀드의 개발은 앞서 게제 된 우리의 'Art of Rendering'의 한 부분을 장식했다.
아놀드는 필름/미디어 프로덕션의 괜찮은 레이트레이싱만큼 많은 문제들을 능률적으로 해결하는 하나의 패스트레이서다. "우리는 단지 프리 패스들(Pre Passes)과 사전 계산 형식 어떤 것의 실행 없이도 렌더링 중에 휘도 방정식(Radiance Equation)을 해결하기 위해 노력 한다"고 하자르도가 덧붙인다. "그렇게 우리는 단순히 수많은 광선의 주변을 추적하면서 매우 정확한 해답을 얻길 기대할 뿐이다. 그 목표는 완벽하게 활용된 시스템을 디자인하기 위해 일정한 퀄리티를 위해 비교적 적은 수의 광선을 추적하며, 매우 빨라야하는 레이트레이싱 또한 마찬가지다. 그것은 정말이지 우리가 언제나 노력하고, 몬테카를로(Monte Carlo) 방정식을 완벽하게 활용할 수 있는 매우 정확한 프로세스와 매우 빠른 코드를 만드는 것 모두를 포함해 렌더러를 완벽하게 활용할 수 있도록 한다. 광선의 속도와 광선의 양 두 가지는 정말로 우리에게 항상 작용하고 있다."
영화 <퍼시픽 림(Pacific Rim)>(2013). 위 이미지는 ILM에서 아놀드로 렌더됨. 워너브라더스 픽쳐스(Warner Bros. Pictures) 제공.
광선의 양은 렌더 스피드 대비 이미지 퀄리티에 엄청난 영향을 준다. 이 영상에서 바로 아래 우리는 단순한 장면과 어떻게 다양한 조절을 통해 렌더 타임 감소의 증가를 증명하는지에 대해 얻을 수 있다. 노이즈를 절반으로 줄이려면 샘플링하는 광선의 양이 4배가 필요하기 때문에 아무런 가치가 없다.
솔리드 앵글은 메모리 관리와 이미지 퀄리티로 렌더 타임의 균형을 맞춘 믿을 수 없을 만큼 강력한 레이트레이싱으로 제작하는 주목할 만한 성공을 달성했다. 이 방식은 계속 전 세계적으로 성장하고 확장되고 있다.
유행을 엄청나게 따르고 대다수의 스튜디오 렌더 로스터(또는 포함하기 위한 결과) 뿐만 아니라 R&D에 강하게 몰두하고, 일찍이 그들의 작업을 발표하고 공유하는데 전념하는 픽사와 같은 회사에서 아놀드는 믿을 수 없을 만큼 중요한 제품으로 살아남았다. 그런 회사는 매우 높은 주목을 끌었고 확실히 집중적으로 발전시킨 그들 내부의 프로덕션 프레임워크는 화려한 결과를 산출하지만, 여전히 현실의 예산 압박(시간과 돈)을 가지고 있다.
아놀드와 함께 솔리드 앵글은 몇 가지 중요한 발전을 이뤘다. 우리는 여기에 대표적인 네 가지를 소개 한다:
SSS
MIS에서의 중요한 발전
멀티 쓰레딩(Multi-Threading) 퍼포먼스
새로운 볼륨메트릭 렌더링
아놀드의 2013년 쇼릴.
새로운 아놀드 렌더러는 포인트 클라우드 방식을 버리고 레이트레이스 방식의 SSS를 사용한 놀라운 발전을 하였고, 새로운 SSS의 빠른 결과물은 놀랍도록 현실적으로 만들어진다
새로운 아놀드의 SSS. 디직 픽처스(Digic Pictures)와 유비소프트 엔터테인먼트(Ubisoft Entertainment)에서 제공한 이미지.
주석 : SSS를 생각했을 때 머티리얼의 정의 또는 BRDF는 BSSRDF(Bidirectional Surface Scattering Reflectance Distribution Function _이방성 표면 난반사 반사율 분산 함수)이 된다.
SSS의 예술의 현주소에서 먼저 일부 배경을 살펴보자. SSS는 2001년 시그라프에서 젠슨(Jenson)이 발표한 획기적인 논문(서브서페이스 라이트 전달을 위한 실용적인 모델)과 함께 시작되었고, 많은 SSS의 접근방식들은 일반적으로 다이폴(Dipole _쌍극)에 기초를 두는 것이 비슷하며, 이 방식은 표면 바로 아래의 포인트들을 사용하는 스캐터링에 가까워졌고, 함수가 가진 수학적인 다이폴은 표면 상단과 하단에서 스캐터링의 분산과 결과에 대한 관리를 제공한다.
젠슨이 제공한 단일 스캐터링은 다중 스캐터링을 위한 다이폴 포인트 소스 확산과 유사한 것을 포함하고 있다. 다이폴이라는 명칭은 플러스와 마이너스를 가진 양극 자석을 참고했다. 이 최초의 다이폴 방식은 정말로 과학에서 말하는 모든 피부 또는 분산/산란되는 재질과 유사한 표면을 가진 재질의 표면 바로 아래에서 산란이 발생되도록 만들어낸 성공적인 발전이었다. 레이트레이싱이 복잡할 때, 정말 복잡하고 계산하기 굉장히 어려운 빛의 파장에 의해 좌우되는 서로 다른 스캐터링의 결과로, 피부 바로 아래에서 빛이 산란(BSSRDF)된다.
디즈니는 최근 연구에서 포톤 빔 디퓨전(Photon Beam Diffusion)이라고 불리는 SSS에 대한 새로운 논문을 제시했다. 웨타 디지털에서 <프로메테우스>에 등장하는 엔지니어 캐릭터에 사용했다고 밝힌 서브서페이스 스캐터링을 위한 '하이브리드 몬테카를로 메소드'는 기존의 퀀타이즈 디퓨전(QD _양자 확산) 메소드보다 낫고 예술적으로 발전했다. QD 메소드는 BSSRDF에 대한 가우시안 접근방식 이론의 근사치를 계산한다. 새로운 디즈니의 방식은 포인트 접근방식에서 샘플들의 흐름을 따라가는 서브 서페이스 빔을 허가하는 빔 접근 방식으로의 변화를 통해 보다 더 발전했다. 그 결과는 보다 엄청나게 사실적이며, QD와 포톤 빔이 성능으로 맞서는 프로덕션 환경 속에서 만들어지며 빠르게 발전하는 SSS 접근방식의 트렌드는 여전히 지속될 것이고, 어떤 실제 프로덕션처럼 능력이 떨어지는 풀 브루트포스 솔루션은 앞으로 도태될 것이다.
디직 픽처스에서 아놀드의 새로운 SSS를 사용하여 렌더링한 <와치 독>의 놀라운 트레일러.
아놀드는 이제 포인트 클라우드 없이 브루트포스 레이트레이스 서브서페이스 스캐터링을 사용할 수 있게 되었다. 이는 중요한 발전으로, 저장되는 메모리/스피드 때문에 이전 포인트 클라우드 방식과 비교해 보다 인터렉티브하고 쉬운 워크플로우로 개선되었다. 하자르도에 따르면, 포인트 방식들은 "캐시 메소드처럼 병목현상을 일으킬 수 있다"는 문제가 있다.
하자르도가 바로 지금 SSS 연구에 대해 자세히 설명하는 것은 정말 두 가지 입장 중 하나로 떨어진다. "당신은 확산 프로파일을 바꾸고 약간 더 좋아 보이도록 만들고, 디즈니 사람들이 완료하도록 하며, 웨타 사람들이 QD를 함께 사용하도록 할 수 있다. 바뀌지 않은 워크플로우는 이미지를 조금만 보다 괜찮게 보이게 만들어줄 뿐이다. 당신은 피부의 디테일이 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있는데, 자세히 보기는 어렵지만 그걸 보게 된다면 선명한 디테일일 수록 좋다. 그것은 하나에 불과하며, 하나의 축이 있다면 그 축에는 다른 하나의 '축'이 있다. 이렇게 만들어진 모든 프로세스는 보다 효과적이고 우리가 완수할 수 있게 하며, 우리는 새로운 시스템이 정말 자랑스럽고, 이 방법으로 SSS에 대한 당신의 생각을 '단순히 만드는 것은 매우 쉽다'로 바꿨다."
3D/VFX의 모든 픽셀에 SSS가 사용된 노존(NOZON) 포스트 프로덕션의 놀라운 TV 커머셜 <The MILK>.
바로 위 '밀크' 스팟 커머셜에는 포인트 클라우드 기반보다 오래되지 않은 아놀드의 새로운 SSS가 사용되었다. 당시 노존의 리드 렌더러였던 게일 호노레즈(Gael Honorez)는 당신은 매우 밀도가 높은 포인트 클라우드를 위해 더 많은 메모리를 사용하고 사전 계산을 위한 오랜 시간이 소요되는 것처럼, 포인트 기반 방식을 포함하는 것은 매우 힘든 것이라고 설명했다. 메모리 이슈는 정말 중요하다. 실제로 이 업계에서 메모리 제한이나 압박은 프로젝트를 완수하기 어렵도록 만들 것이다.
"사람들은 여전히 그 방법으로 서브 서페이스를 만들고, 여전히 정말 쓸모없는 워크플로우 접근 방식인 포인트 클라우드를 사용하여, 솔리드 앵글이 우리의 판도를 바꿀 수 있도록 하였다,"고 하자르도가 말한다. 우리가 소니 픽쳐스 이미지웍스(Sony Pictures Imageworks)와 함께 개발한 새로운 SSS의 결과는 포인트 클라우드의 성능의 한계와 비교해 정말 좋다. 솔리드 앵글은 포인트 클라우드에서 사전 처리나 정보 저장을 하지 않고, 보다 많은 광선을 방출하는 영리한 방법을 사용했을 뿐이다. 멀티 쓰레딩과 보다 적은 메모리 요구를 포함한 이 작업은 스케일링을 하는 것 보다 훨씬 좋다. 사용자는 포인트 클라우드의 밀도나 파라미터의 변동에 대해 고민을 할 필요가 없다. "당신은 사전 계산이나 조정 값에 대한 걱정을 가질 필요 없이 단지 버튼을 누르기만 하면 된다. 이것은 크라우드(군중)처럼 당신의 씬에 수많은 캐릭터들이 있을 때 특별히 매우 효과적으로 작용한다,"고 하자르도가 덧붙였다.
디직 픽쳐스의 SSS가 포함되어 렌더링된 <어쌔신 크리드: 블랙 플래그>의 트레일러 이미지.
디직 픽쳐스에서 리드 TD를 맡고 있는 써볼츠 호바스(Szabolcs Horvatth)는 아놀드와 새로운 SSS를 포함한 물리기반 렌더링으로 스튜디오의 변화를 이끌었다. 그는 특히 레이트레이스 SSS를 포함한 완전한 매시브(Massive)로 크라우드 렌더를 할 수 있는 개념이 열린 것에 대해 믿을 수 없을 만큼 흥분했다.
가끔은 fxguide는 독자인 당신에게 SPI가 마지막 <스파이더맨>영화에서 풀 레이트레이스 SSS로의 변화로 장식한 것을 상기시킬지도 모른다.
"소니는 좋은 SSS의 문제를 풀 몬테카를로 패스트레이싱 테크닉을 완전히 뛰어넘으며 해결했다. 이것은 큰 규모의 프로덕션을 위한 풀 몬테카를로 솔루션을 제외한 대부분의 업계 전체가 멈춘 것처럼 훌륭한 이미지 퀄리티를 위한 약속이었고, SPI는 <스파이더맨>을 위해 아놀드 렌더러를 사용했다.
하지만 이것은 새로운 성과와 다르다. <스파이더맨>에서 사용된 기술은 싱글 스캐터링으로 하자르도는 다르다고 설명한다. 언젠가 당신은 두 번째 단계에서 SSS를 사용해 작업할 수 있을 것이다. 당신은 우리가 서페이스 아래의 첫 번째 바운스라고 부르는 싱글 스캐터링 SSS를 시뮬레이션에만 사용하는 것이 가능할 뿐이다. 이것은 쉽게 문제의 한계를 잘 드러낸다. 그들은 <스파이더맨>에서 사용했다. 우리는 GI를 포함한 보다 효과적인 싱글 바운스 스캐터링을 개발하는 동안 소니의 도움을 받았다. 멀티플 스캐터링에 대해 얘기하자면, 이것은 당신에게 컬러 블리딩과 부드러움을 가지는 라이트를 제공한다. 멀티플 스캐터링은 보다 훨씬 어렵고, 때에 따라 레이트레이싱과 함께 사용할 수 있다. 지금까지 당신은 포인트 클라우드의 사용을 정말 필요로했었고, 그것은 고통스러운 일이었다. 우리는 올해 시그라프에서 포인트 클라우드를 완전히 없애는 방법을 발표할 예정이고, 우리가 이 방법을 제공할 수 있게 되어서 나는 정말 기쁘다. 이 이상 자세히 말할 수 없지만, 수년 동안 당신은 마지막까지 포인트 클라우드가 필요했을 것이다. 일부 사람들은 레이트레이싱을 포함한 멀티플 스캐터링을 시도했을 것이고, 우리는 우리들의 얘기에서는 언급하지 않았지만, 그것은 매우 효과적이지 못했고, 우리가 BSSRDF IS라고 부르는 SSS를 위한 새로운 IS 기술을 사용했다."
시그라프 논문에서 오늘날 솔리드 앵글의 주요 고객인 디직 픽쳐스와 솔리드 앵글의 기존 파트너인 소니 픽쳐스 이미지웍스 같은 VFX 하우스에서 또한 사용하고 있다는 것을 볼 수 있다.
아놀드와 함께 볼륨메트릭 렌더링의 끝을 보여주는 소니 픽쳐스 이미지웍스의
<오즈: 그레이트 앤 더 파워풀> 브레이크다운 릴.
아놀드는 하자르도가 소니 픽쳐스에서 작업했었을 때 MIS를 적용시킨 첫 번째 렌더러 중 하나였다. 오늘날 단순히 BRDF와 라이트를 위해 MIS를 사용하는 것 보다 더 완벽하게 솔리드 앵글에서 발전이 마무리되었다. 이것은 "렌더러의 정말 많은 부분에 적용되었고, 실질적으로 당신은 렌더러의 어떤 부분에든 완벽하게 IS를 적용시킬 수 있다,"고 하자르도는 말한다. "만약 당신이 똑똑하다면 멀티플 샘플러를 충분히 찾을 수 있으며, 대부분의 사람들은 단 하나의 방법으로 샘플러를 찾으려할 것이지만, 만약 당신이 똑똑하다면 동일한 작업을 위한 멀티플 샘플러를 찾을 수 있고, 그것들을 결합시킬 수 있다." 이것은 아놀드의 SSS를 위해 사용된 예시다.
"사용자들로부터 그 컨트롤은 숨겨졌다"고 하자르도가 말했다. "사용자들은 절대 모를 것이고, 알려고 하지도 않을 것이다. 사용자들은 렌더러 사용의 예술과는 상관없는 것처럼 정말 절대로 알지 못할 것이다."
반면 사용자들은 이미지 퀄리티와 렌더 스피드에 놀랍도록 중요한 MIS에 대한 사실을 아마 절대 직접적으로 알기를 원하지 않을 것이다. IS는 바로 위 새로운 SSS에 대한 예시와 에어리어 라이트를 포함하는 것에도 사용됐다. 에어리어 라이트는 어떤 DOP를 아는 것처럼 매우 매력적인 프로듀싱을 위한 단 하나의 대단한 툴은 아니지만, 그것은 많은 다른 모던한 프로덕션의 영역과, 씬에서 HDR 라이트와 함께 IBL을 사용하는 곳에서도 중요하다. 또다른 한 예시로 아놀드의 연구에 포함된 IS는 지난 달(2013) 렌더링에 대한 유로그래픽 심포지엄에서 발표했었다. 그 논문은 '구면 위의 직사각형을 위한 영역 유지를 하는 매개변수화'라고 불렸다. 다소 딱딱한 소리인 이 논문을 설명하자면, 컴퓨터 그래픽 작업의 특성에서 얼마나 훨씬 더 명확한 라이트가 제공되는 구형 프로젝션의 샘플이 될 수 있다는 것이다.
이 다이어그램 바로 아래(위)에서 직사각형 라이트가 굽어보이는 것을 볼 수 있고, 많은 동일한 방법에서 실제 라이트도 8mm 어안 렌즈(아래)로 샷을 잡을 때 키노 플로(Kino Flo)처럼 굽어보인다. 주석 : 계산된 이 특정한 현상은 솔리드 앵글이라고 부른다(여기에서 회사 이름을 따왔다).
(아래부터 회사 솔리드 앵글은 노말로 표시하고, 수학적 용어인 솔리드 앵글은 이탤릭체로 표시합니다.)
위 이미지는 조명의 회전처럼 실제로 일어나는 솔리드 앵글에 적합한 벤트 맵핑(Bent Mapping)을 보여준다.
HDR에 의한 구조로 휘어진 키노 플로 라이트 또는 실제 세계의 에어리어 라이트.
솔리드 앵글은 샘플링을 포함한 계산을 통해서 수학적인 솔리드 앵글을 얻을 수 있었다.
만약 당신이 '랜덤'한 샘플들을 주시한다면, 당신이 왼쪽 아래를 보면 외관상으로는 에어리어 라이트를 표현하는 사각형 조각들이 성공적으로 분산된다고 느낄 수 있다. 이런 문제는 컴퓨터 그래픽에서 시선을 따라 '프로젝트'되는 '돔'을 계산하여 사용하는 것처럼 '솔리드 앵글'에 따라 컴퓨터의 관점으로 에어리어 라이트를 볼 때, 수많은 샘플들을 엣지를 따라 모두 모이도록 하는 것을 쉬워 보이게 한다. 그래서 하나의 완벽한 가정보다 편견이나 결과가 훨씬 완벽하고, 직접 어떤 스퀘어든 확인해보는 것이 가치가 있다.
왼쪽과 아래쪽, 그리고 당신이 볼 수 있는 똑같은 (A)로 표시된 에어리어 샘플리의 쉐입들을 모두 포함시켰다. 분산부터 시작까지 뭔가 필요했었다. '프로젝션'이 계산을 통해 얻을 때, 만약 구면의 사각형(Spherical Rectangle) 샘플링인 (B)의 왼쪽에서 스캐터링과 함께 시작한다면, 샘플을 보다 골고루 뿌릴 수 있다. 이 제한된 샘플링은 향상된 IS의 영향을 받아 정말 정밀해졌다.
클릭하면 확대됨. (그리고 정밀한 맵핑을 직접 보며 박스들과 그들의 샘플들을 셀 수 있다.)
어떻게 차이가 큰 훌륭한 IS로 향상된 PDF(Probability Distribution Function _확률 분산 함수)를 만드는가?
그것은 대부분 현저히 조명과 비슷하다. 오로지 우리만 노말 에어리어 샘플링으로 렌더된 애니메이션을 보여줄 수 있고, 이때 새로운 IS 보다 다른 변화가 없는 구형(Spherical) 샘플링 버전이다. 노이즈는 드라마틱하게 감소된다. (이 비디오는 압축 NOT 렌더링의 일부로 분류된다.)
에어리어 vs 구형 샘플링.
레이트레이싱과 함께 아래의 세 가지 주요 핵심을 주장할 수 있었다:
렌더 스피드
노이즈
메모리 제한
하지만 하자르도가 네 번째로 쓰레딩 스케일러빌리티(확장성)를 더할 것이라고 말했다. 오늘날 장비들은 32 쓰레드를 가지는 것이 가능하고, 유일하게 증가하고 있는 것이다. 확장성, "Intel(인텔)은 더욱더 중요하고, 더욱더 많은 쓰레드를 가진 다른 프로세서들을 공개하고 있다,"고 하자르도가 말한다.
아놀드는 놀라운 멀티 쓰레딩 퍼포먼스를 보여준다. "나는 아놀드가 최적의 규모의 많은 핵심 장비들로 굉장한 양의 작업을 완료할 수 있게 만드는 것을 알고 있다. 하나의 쓰레드만으로 쉽게 빠른 진행을 할 수 있지만, 64 쓰레드로 진행하는 건 다른 이야기다. 일반적인 경우 대부분의 사람들은 모든 종류의 성능에서 병목현상에 부딪히게 되며, 일일이 하나하나 분석하고, 낮은 단계의 프로그래밍이나 언젠가 보다 나아질 수학적 모델과 함께 해결해야한다."
하자르도는 그것이 텍스쳐 맵과 같이 당연히 완벽하다고 주장했고, 많은 코어를 가진 장비를 분석과 최적화 가능한 개발팀과 렌더러를 제외하면 쓰레딩이 병목현상을 가지게 될 수 있다. 현재는 솔리드 앵글에서 하자르도에게 우리가 얘기했었던 것처럼, 그들은 인텔에서 기증 받은 32 물리 코어에 64 쓰레드를 가진 장비를 평가한다.
위 영상은 SPI에서 복합 볼륨메트릭을 다룬 아놀드가 사용된 첫 번째 영화 <맨 인 블랙 3 _Men in Black 3>의 브레이크다운을 보여준다.
텍스쳐 맵핑의 경우에서 문제가 되는 건, 당신이 복잡한 VFX 샷을 렌더할 때 요구되는 거의 100GB에 달하는 텍스쳐 데이터를 텍스쳐 캐시하길 원하는 것이다. "그리고 텍스쳐 캐시는 일부 닫히는 종류의 구조를 요구하고, 그래서 멀티플 쓰레드는 변조를 제외한 동시에 캐시로부터 읽고 쓰기가 가능하다"고 하자르도가 말했다. "우리는 <퍼시픽림>을 진행하는 동안 ILM과 함께 문제를 해결하며 힘들게 작업했고, 그 결과로 우리는 분명 업계에서 매우 효과적인(쓰레딩에 관한) 텍스쳐 엔진을 가지게 될 것이다. 그런 씬에서 전통적으로 무시무시한 쓰레딩 확장성(픽사 렌더맨 같은)을 가지고 있는 다른 렌더러들이 죽는 것을 보는 건 즐겁다. 사람들은 씬에서 사용된 안 좋은 스케일링처럼, 작업에 따른 적은 쓰레드 수를 가진 렌더러처럼 그것은 보충되어 실행되는 것을 얻었고, 예를 들자면 8 쓰레드를 가진 장비에서 2 쓰레드를 가진 4개로 작업을 실행한다. 따라서 각각의 작업에 유용한 메모리의 중요성을 제한하게 된다."
아놀드를 포함해 당연히 "당신은 유효 메모리 모두를 사용하는 동안 당신 장비의 16, 24 또는 32 코어 까지 모조리 사용해서 만든다,"고 하자르도가 주장했다. 이것은 CPU 코어의 수가 계속 증가하고 있는 그들의 강력한 워크스테이션에서 증가하고 있는 복잡한 장면을 라이팅 작업하는 아티스트처럼 당연히 더욱 중요해지고 있다.
"당신은 놀라게 될 것이다," 하자르도가 설명했다. "디즈니의 전능한 Ptex 라이브러리조차도 업계의 큰 파장을 불러왔고, 이것은 쓰레드의 증가 없이도 훌륭하며, 당신의 렌더 성능을 무너뜨렸다. 디즈니가 사용하는 픽사 렌더맨처럼 디즈니를 위해 아마 OK할 것이며, 따라서 매우 부족한 쓰레드로 실행된다. 하지만 우리는 Ptex로 텍스쳐링된 하나의 폴리곤으로 이뤄진 심플한 장면에서 강력한 장비의 모든 쓰레드를 이용해보았고, 그 결과는 아주 좋지않았다."
아래에 솔리드 앵글이 지원 요청을 위해 제공한 결과가 있다.
쓰레드 | 픽셀당 렌더 시간 | 속도 향상 |
1 | 18.94s | 1x |
2 | 11.91s | 1.6x |
4 | 7.23s | 2.6x |
8 | 9.44s | 2.0x |
16 | 12.37s | 1.5x |
32 | 13.39s | 1.4x |
64 | 14.65 | 1.3x |
이 실험의 경우에서 보면, 32 쓰레드를 가지는 것이 32배 빠른 것이 아니라 단순히 1.3배 더 빠를 뿐이다. "이 말은 즉, 30개의 코어는 잉여롭게 놀고 있으며, 당신은 당신의 돈을 버리고 있다," 그가 추가했다. "나는 당신에게 보다 많은 예시를 들 수 있었다. Katana(카타나)는 쓰레드가 안전하지 않으며, 따라서 싱글 쓰레드의 무리한 지오메트리 로딩을 한다(그렇지만 나는 결국엔 우리가 고칠 수 있다고 생각한다). 대부분의 헤어 제작 파이프라인은 구식이며, 따라서 멀티 쓰레딩에 대한 준비가 되어있지 않았다. 이 모든 것은 큰 스튜디오들이 쓰레딩을 완전히 이용하지 않는 이유이며, 같은 장비로 다중 싱글 쓰레드 작업을 실행할 것이다. 이것은 곤란한 사실로 대부분의 스튜디오들이 숨겼고, 만약 당신이 그들한테 질문을 한다면, 그들은 당신에게 보다 '효과적'인 싱글 쓰레드 작업을 실행하기 위해 불안정한 모든 종류의 설명 수단을 제공할 것이다,"며 하자르도는 그 열의를 지적했다.
많은 회사들이 멀티 쓰레딩에 대한 논의를 했지만, 가끔 "복잡한 SSS나 디스플레이스먼트, 몇 백 GB의 텍스쳐 데이터 등 동일한 샷에서 함께 사용 가능한 모든 것을 가지고 있지 않다면 멀티 쓰레드는 쉽다,"고 생각해, 솔리드 앵글의 모든 프로덕션 문제를 중요하게 다루지 않았다고 하자르도가 말한다. "사람들이 글로벌 일루미네이션과 레이트레이싱을 익히는데 오랜 시간이 걸렸듯이, 효과적인 멀티 쓰레딩 프로그래밍을 익히는데 오랜 시간이 걸린다. 솔리드 앵글과 같은 회사들은 최신 장비로 필사적인 시스템 퍼포먼스를 보여주지 않으면, 멀티 쓰레딩 확장성은 프로덕션 렌더러들의 유일한 약점일 것이다."
워너브라더스 픽쳐스에서 제공한 ILM에서 아놀드로 렌더링된 <퍼시픽림>의 이미지.
아놀드는 코드 기반이며 또한 소니 픽쳐스 내부에서 역사적인 제품 개발을 할 예정이다(우리의 오리지널 렌더링 아티클). 우리는 SPI의 CTO인 롭 브레도우(Rob Bredow)에게 소니 내부에서 사용 중인 아놀드 버전과 함께한 혁신적인 사건에 대해 질문했었다. "내가 생각했을 때 가장 큰 새로운 혁신은 글로벌 일루미네이션과 함께 실내에서의(in-camera) 풀 볼륨메트릭 렌더링이다,"고 그가 말했다. 그것은 당신이 <오즈>에서 볼 수 있는 것과 같은 새로운 룩을 가능하게 했고, 거기에 우리의 차기작의 일부에서 볼 수 있게 되었다. 그것은 우리의 작업 방식을 제대로 바꿔놓았다.
<오즈>에서의 구름 작업과 <맨 인 블랙 3>에서의 '아폴로' 로켓 발사 두 가지 모두 놀랍고 새로운 볼륨메트릭 혁신의 우수한 예시가 된다. 이 혁신들은, SPI와 솔리드 앵글의 협조 속에서 그런 모든 발전과 함께 역사적으로 일어났다.
SPI와 솔리드 앵글의 EGSR 2013 공동 연구 논문에서 발췌.
이 작업은 SPI에서 크리스토퍼 쿨라(Christopher Kulla)가 진행한 연구를 통해 만들어졌고, 특별히 솔리드 앵글과 하자르도가 함께 협력하여 발표했다. "샘플링 작업은 우리가 지난 2년이 넘는 시간동안 볼륨메트릭 라이팅을 완수할 수 있게 하였고, 우리는 시그라프 2011과 EGSR 2012에서 공개했다,"고 하자르도가 말을 덧붙였다.
Participating Media를 이용한 패스트레이싱을 위한 IS 테크닉. 2 코어 랩탑으로 한 프레임에 5분 정도 렌더되었다.
볼륨메트릭 라이트는 클라이언트를 포함해 가장 대중적으로 증명되었다. "보완에 가장 좋은 것으로 우리는 완전히 아름답고 사용하기 매우 쉬운 볼륨메트릭 라이트를 얻었다,"고 하자르도가 말했다. 여기서 볼륨메트릭 라이팅은 동일한 구조의 라이트나 균일한 라이팅의 두 가지 형태가 있고, 다른 것은 균일하지 않은 다른 구조의 라이팅이며 당연히 훨씬 어렵다.
앞서 언급한 것처럼 OpenVDB는 균일하지 않은 미디어 스토리지를 위해 중요하고, 추가적으로 OpenVDB를 지원하고 있다. 솔리드 앵글은 FumeFX를 포함한 작업 또한 진행하고, 루마 픽쳐스(Luma Pictures)와 디직 픽쳐스도 아놀드에서 볼륨메트릭 이펙트를 위해 사용하고 있다.
카오스 그룹의 V-Ray는 널리 채용된 가장 성공한 서드파티(third party) 렌더러중 하나이다. V-Ray를 사용하는 주요 스튜디오로 디지털 도메인(<오블리비언>, <엔더스 게임(Ender's Game)>) 그리고 픽소몬도(Pixomondo _<오블리비언>, <스타 트렉: 인 투 다크니스 _Star Trek: Into Darkness>)가 포함되어 있다. ILM 또한 <지. 아이 조: 리텔리에이션 _G.I Joe: Retaliation>과 <스타 트렉: 인 투 다크니스> 그리고 <론 레인저 _The Lone Ranger>와 <퍼시픽 림>의 인바이어런먼트를 위해 V-Ray를 매우 비중 있게 사용했다. 그리고 스캔라인 VFX(Scanline VFX)는 또하나의 V-Ray의 비중 있는 조력자다. "실제로 나느 스캔라인의 쇼릴에서 보여주는 지금까지 렌더된 모든 부분을 생각하고, 스캔라인은 자신들의 플루이드 시뮬레이션인 플로우라인(Flowline)과 함께 타이트한 인테그레이션으로 해냈다,"고 카오스 그룹의 비즈니스 개발 매니저인 론 그로스(Lon Grohs)가 말했다. "이것은 <어벤져스 _Avengers>, <배틀쉽 _Battleship>, <아이언맨 3 _Iron Man 3> 그리고 모든 종류의 작업에 포함되어있다."
정말 아름다운 커머셜 애니메이션을 만드는 시드니에 위치한 디자인 그리고 이펙트 컴퍼니인 Fin Design(핀 디자인)에서 3D 파트 리더인 스튜어트 화이트(Stuart White)는 V-Ray가 논 레이트레이스 솔루션을 뛰어 넘는 파이프라인과 아티스트 없이도 최상의 정확한 레이트레이스 결과를 제공하기에 가장 알맞다고 한다. "렌더링에 대해선, 우린 모든 부분에 V-Ray가 있다. 그것은 쉽게 사용함과 동시에 일부 심각하게 무거운 장면조차도 정확하고 예쁘게 늘 아름다운 이미지를 만들어 준다."
시드니의 핀 디자인 + 이펙트에서 V-Ray를 사용해 제작한 최고 수준의 TV 스포츠 <Cadbury One>.
바로 위의 씬처럼 V-Ray는 특히 멋진 Fur와 함께 훌륭한 이미지를 만들며, 보통 훌륭하고 멋진 SSS와 Fur는 전 세계적으로 큰 규모의 회사들에서 사용되지만, V-Ray는 중간 규모의 회사에서도 하이엔드 작업을 진행할 수 있도록 한다. 또한 일부 유명한 클라우드 서비스 중에서 가장 유용하며, 아토믹 픽션(Atomic Fiction)에서 플라이트(Flight)를 위한 방법으로 사용되었다.
V-Ray에는 맥스, 마야, 라이노(Rhino), 스케치업(SketchUp) 등과 같은 다른 제품들을 지원하는 여러 버전들이 있고, 이 글의 목적과는 별개로 우리는 렌더링에 대한 동일한 입장을 나타낼 수 있다.
기본적으로 V-Ray는 레이트레이서를 이용하고 브루트포스 레이트레이싱을 정말 완벽하게 수행할 수 있지만, 카오스 그룹의 V-Ray 팀은 다른 영역과 구조의 시각화를 위한 모든 형식의 최적화를 추가했고, 따라서 제품은 레디언스 캐시와 다른 어떤 묶음을 가지게 되었으며 평향 된다고 생각하게 되겠지만, V-Ray는 편향되지 않은 렌더러로 정말 좋은 작업이 가능하다. V-Ray는 처음부터 물리 기반 재질과 조명을 가지게 되었으며 "그것은 우리의 시작"이라고 V-Ray 개발자와 카오스 그룹의 공동 투자자 블라도(Vlado Koylazov)가 말했다.
V-Ray의 워크플로우는 매우 깔끔하고 아티스트가 HDRI 연구와 IBL 라이팅과 같은 데이터를 함께 사용한 작업이 가능하게 만들어준다. "우리는 사람들이 좋아하는 90%에 대해 들었고 그들이 가진 자료를 토대로 그 요구에 맞췄을 뿐이다. 언제나 예술적이었다. 실제로 한 클라이언트는 나에게 일찍이 비 물리기반 렌더링에 대해 물어왔다,"고 론 그로스가 농담을 했다.
픽소몬도에서 VFX 작업한 <오블리비언>의 한 장면.
시작 이후 제품은 언제나 MIS를 사용했었다. V-Ray는 현존하는 최신 렌더러의 많은 제품으로, 샘플링에서 아티스트를 위한 핸들이 있어 적합한 샘플링을 사용하기 매우 깔끔한 인터페이스를 가지고 있다. 적합한 샘플링은 노이즈 샘플링 트레숄드 시스템에 기반을 두고 모두 증가했다. 렌더러는 인접한 픽셀들을 확인하고 더 많은 샘플들을 적용할 수 있는 노이즈의 한계에 도달했다.
카오스 그룹은 일찍이 제품에서 매우 작은 양의 RAM을 사용할 때 효과적인 메모리 사용의 허가나 렌더링된 장면에 대해 다퉜다. 팀에서 펼친 프록시 시스템은 매우 성공적이었으며 오늘날까지도 계속 사용되고 있다. 그것은 모든(불필요한 것을 포함한) 지오메트리를 한 번에 불러오는 것을 피할 수 있다.
V-Ray의 SSS. 댄 로아티(Dan Roarty/2011).
V-Ray는 VRayFastSSS2 쉐이더를 위해 다이폴(Dipole) 근사치를 사용한다. "일부 방식은 보다 전문적이라고 말하지만, 우리는 VRayFastSSS2를 퀄리티, 스피드 그리고 직관적인 컨트롤의 최고의 균형을 제공하도록 개발했다,"고 블라도가 말했다. "V-Ray 3.0에서 우리는 추가적인 모델로 풀 레이트레이스 솔루션을 포함하는 것을 고려했다. 또한 우리는 단순하며 아티스트 친화적인 세팅을 가진 스킨 쉐이더를 그 방법으로 눈여겨보았다. 일부 우리 고객들은 그들 자신의 V-Ray SSS 쉐이더를 다중 그리고 퀀타이즈드(Quantized) 디퓨전을 포함해 작성해서 사용했다."
새롭게 작성된 SSS 쉐이더는 V-Ray를 통해 풀 브루트포스 솔루션 렌더가 가능하도록 하지만 그건 물론 느릴 것이다. 많은 사람들이 사용하는 프로덕션 렌더러 V-Ray처럼 VRayFastSSS2는 새롭고 대중적이지만, 새로운 Fast SSS2보다 앞서 V-Ray는 블루 프로젝트(blue project) 이미지의 왼쪽에서 볼 수 있는 것처럼 이미 강력한 SSS를 제공한다.
댄 로아티(2013).
댄 로아티가 작업 중에 머리 뒤편에 일부 에어리어 라이트를 셋업 했을 때 얼마나 많은 라이트 패스가 있는지 주의해서 보았다. 이것은 그가 SSS를 어떻게 가능하도록 할지 하는 판단에 도움이 되었다.
새로운 '나나(Nana)'는 모델링은 마야, 스컬핑/텍스쳐는 머드박스, 헤어는 쉐이브 앤 헤어컷(Shave and a Haircut), 모든 스펙큘러 맵은 새로운 소프트웨어인 Kanld, 렌더링은 V-Ray로 진행되었다.
"V-Ray의 아름다운 SSS2 쉐이더는 당신이 대단한 결과를 얻기 위해 어떤 특별한 기술조차도 필요하지 않고, 당신은 실제 생명의 산란되는 재질처럼 쉐이더가 작용하길 기대할 것이며, 그래서 SSS2 쉐이더의 제대로 된 사용은 정확한 피부같이 실제 세계의 머티리얼을 어떻게 해결하느냐의 문제가 대부분이다."
그리고 여기에 더해 말하면, 아래의 특별한 두 가지 기술을 일부 아티스트는 의식하지 못하고 있을지도 모른다. 하나의 매우 유용한 기술은 스펙큘러 구성에서 범프맵을 분리해서 사용한다. 이 접근 방식의 장점은 당신에게 스펙큘러에만 영향을 주는 표면의 미세한 부분을 컨트롤하기에 매우 유용한 매우 훌륭한 범프맵을 제공할 수 있다.
또다른 하나의 유용한 기술은 단순한 그레이스케일 맵을 스캐터링 서페이스 위쪽으로 죽고, 마르고, 벗겨지는 피부를 사뮬레이트하는 SSS2 쉐이더에서 일부 디퓨즈 쉐이딩에 접목해 사용하도록 한다. 이것의 최고의 예시의 퀄리티는 많은 마른 입술에서 볼 수 있고, 당신은 부드러운 것인 서로 상반되는 두 가지 머티리얼의 상호작용으로 피부 위에 보다 디퓨즈하고 마른 모든 입술의 고도의 스캐터링 피부를 얻을 수 있다."
V-Ray의 다음 버전은 시그라프 2013에서 3.0으로 베타버전의 시작과 함께 공개될 예정이며, 가을에 정식 출시될 것으로 기대된다. 리얼타임 제품인 V-RayRT는 새로운 SSS 지원이 보다 잘 되고, 개발팀은 CUDA 최적화를 엔비디아(Nvidia)와 협력하여 작업했고, 버전 3에서는 헤어와 헤어 렌더링이 기존보다 10~15 시간 정도 더 빠를 것이다. 거기에 버전 3의 새롭게 간소화된 스킨 쉐이더 또한 디지털 이중 작업을 수행하게 하고, 그들은 조금 더 사용자 친화적이길 바란다. 또한 버전 3에서는 위에서 언급한 것처럼 알렘빅(Alembic)과 OpenEXR 2와 같은 오픈소스를 지원한다. 탑재된 Viz maps는 V-Ray map이 맥스 그리고 마야와 같은 다중 어플리케이션의 상호 작업이 가능하게 한다. 위에서 언급한 것처럼 버전 3에서 OSL 또한 지원한다.
팀은 계속 잘 다듬어지고 결국 프로덕션 최종 렌더로 집중될 원클릭 패스 트레이스 렌더인 새로운 "프로덕션 렌더링 프로그레스" 또한 소개했다.
<지. 아이 조: 리텔리에이션> ILM에서 V-Ray로 렌더.
마지막 시그라프에서 카오스그룹은 V-Ray for Katana와 V-Ray for Nuke를 예고했다. 두 제품은 현재 테스트 단계에 있다. 그 프로젝트는 최고의 초대로 간주될 것이다. 만약 당신이 더 파운드리(The Foundry) 제품을 위한 V-Ray에 관심이 있다면 시그라프에서 카오스그룹을 찾거나 직접적으로 이메일을 보내면 된다. 두 제품에 대한 것은 모두 사실이지만, 시그라프 부스에서 공식적으로 공개될지는 미지수다.
맥스웰 렌더러는 물리적으로 정확한 모델을 사용하여 라이트 트랜스포트를 반복하도록 설계된 독립적이고 편향되지 않은 렌더러이다. 맥스엘 렌더 1.0은 넥스트 리밋이 2006년 처음으로 발표하였고, 최초로 '물리적으로 정확한' 접근방식을 채택하였다.
"맥스웰의 주된 목표는 최고로 아름다운 이미지를 만들어 내는 것이었다,"고 맥스웰 렌더 테크놀로지의 대표인 주안 캐나다(Juan Canada)가 말했다. "이 핵심 아이디어는 이미 우리들의 프로젝트가 시작되었을 때부터 생각했었다. 그리고 그와 별개로 우리는 툴을 사용하기 매우 쉽고 매우 조화로울 수 있도록 제작되길 원했고, 이제 당신이 어떤 플랫폼에서든 맥스웰을 원한다면 얼마든지 사용할 수 있다."
맥스웰 렌더로 렌더링된 Sehsuct Berlin에서 제작한 MTV EMA 아이덴티티.
맥스웰 렌더가 편향되지 않다는 말은 렌더 프로세스가 트릭의 사용 없이도 언제나 물리적으로 정확한 결과로 수렴한다는 뜻이다. 이는 퀄리티는 물론 사용 편의성 모두에 있어서 매우 중요하다. 맥스웰은 트릭과 핵 없이도 라이트 작업을 정말 동일하게 만들 수 있다.
그렇게 성공한 맥스웰 렌더는 대부분의 다른 솔루션이 '정확한지' 아닌지를 판별하는 표준 척도가 되었다. 이것은 렌더러가 '라이트 시뮬레이터'를 참고했기 때문에 우연이 아니다.
맥스웰은 씬의 요소 사이에서 일어나는 모든 빛의 상호작용을 완전히 캡처하며, 모든 라이팅의 계산에는 광범위한 정보와 HDR 데이터를 사용하여 수행되고, 좋은 예시 중의 하나로 이 선명한 커스틱스는 일부 MLT(Metropolis Light Transport) 접근방식을 가진 이방싱 레이트레이서인 맥스웰을 사용해 렌더링이 되었다.
맥스웰로 렌더링된 Meindbender의 허브 스테프(Herve Steff)의 Grass 이미지.
맥스웰의 알고리즘은 특별한 하이브리드 메트로폴리스 임플러먼테이션(Metropolis Implementation)과 함께 발전된 이방성 패스트레이싱을 사용하며, 업계에서 유일무이하다. 흥미로운 점은, 최근 몇 년 동안 업계 모두가 맥스웰의 '물리 기반 라이팅과 쉐이딩 접근방식'을 따르는 방향으로 변화했고, 그동안 넥스트 리밋의 엔지니어들은 M.I.S와 멀티코어 쓰레딩 활용과 같은 핵심 기술들을 사용한 보다 빠르고 보다 좋은 맥스웰 렌더를 만들어냈다.
맥스웰은 얼마 전까지 '정확히' 주안 캐나다의 기준에 따라서 대부분 맥스웰을 보다 빠르고 보다 사용하기 쉽게 만들도록 진행하였고, 그 이후 그들은 편향되지 않거나 포인트 클라우드 접근방식을 물려받았다. 팀은 멀티 쓰레딩과 다른 실질적인 이슈들에 주목했다. "나는 맥스웰의 시작부터 '세계에서 제일 정확한 렌더러가 되도록 노력하게 한' 대부분의 시도가 있었던 것을 인정하며, 한 번은 맥스웰의 퀄리티에 너무 기뻐서 우리는 '좋아, 모조리 활용해서 인터랙티브한 렌더러를 만들자'고 말했다. 우리는 멀티 쓰레딩에 매우 집중했고, 단순히 1~2 코어일 때는 맥스웰이 느릴지도 모르지만, 지금 사람들은 8이나 12 코어를 가지고 있다. 그것은 다른 솔루션이 확실한 경우일 때조차도 그것보다 빠를 수 있다,"고 캐나다가 말한다. 지금은 일반적으로 애니메이션에 맥스웰을 사용하지만, 불과 4~5년 전만 해도 꽤 비현실적(unrealistic)이었다.
바로 위 <Deadmau 5 - 'Professional Griefers'> 뮤직 비디오의 캐릭터는 메소드 스튜디오에서 맥스웰 렌더로 렌더링하였다.
노말 패스 트레이싱은 밝은 커스틱스, 크로매틱 애버레이션(색수차), 플로레선스(florescence)나 이리디선스(iridescence)와 같은 광학 현상에 있어서 느리거나 별로였다. MLT 작업은 이런 샷에서 매우 탁월했지만, 매우 복잡한 방식이었고, 캐나다는 올해 시그라프 2013에서 발전된 라이팅 렌더링 테크닉에 대한 얘기와 왜 일부 사람들이 성공한 MLT 임플러먼테이션 시도의 복잡성의 일부를 커버하려고 노력했는지에 대해 강연을 할 것이다.
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넥스트 리밋의 임플러먼테이션은 완전한 MLT가 아니지만 멋진 복합 솔루션이다. 또한 MLT는 복잡한 샷에서 매우 빠르고 여전히 다른 렌더보다 비쌀 수 있다. 예를 들어, 그것은 맵핑 패스의 이방성에 부합하는 접근방식으로, 이를테면 매우 정확한 커스틱스를 제작하거나 어두운 방문의 열쇠 구멍을 통해 나오는 것과 같은 조명의 문제를 돕는다. 하지만 풀 MLT는 심플한 장면을 렌더링할 때 다른 알고리즘보다 느릴 수 있다. "메트로폴리스는 문제가 발생하더라도 알아내기 어렵고, 심플한 씬과의 관계에서 때때로 장점이 약점이 되기도 한다,"고 캐나다가 설명했다.
때때로 당신은 MLT를 포함해 모두 똑같은 샘플링 테크닉을 사용할 수 없고, 적어도 아무 코드에나 있는 것이 아닌 패스 트레이싱 시스템을 사용할 수 있다. 캐나다는 그것을 지적했다. "예를 들어, 많은 곳에서 당신은 몬테카를로라던가 그와 유사한 것을 사용할 수 없고, 당연히 부분적인 곳에만 어떤 일부를 사용할 수 있다." 하지만, 맥스웰의 시스템은 넥스트 리밋의 임플러먼테이션인 맥스웰의 MLT의 핵심에는 MIS를 사용하지 않는 것처럼 매우 다르다. 그 핵심에는 멕스웰(광범위하게) 내부에 MIS가 사용되지만, MLT 내부 코드의 일부는 아니다.
반면 온전한 MLT는 업계의 어떤 부분에서도 호의를 받는 것 같진 않고, 넥스트 리밋은 MLT로부터 많은 것을 배웠다고 생각하며, 이방성 패스 트레이싱을 계속해서 개선해나가고 있다.
음식을 렌더링하는 것은 매우 어렵다. 맥스웰로 렌더링한 허브 스테프의 이미지.
맥스웰 렌더에 내장되어있는 멕스웰 파이어(FIRE)는 이미지를 프로그레시브로 계산하는 빠른 프리뷰 렌더이며, 따라서 언제나 렌더링을 멈추고 다시 시작할 수 있다. 만약 렌더러가 충분히 오랫동안 존재한다면 정확하고 완전한 최종 솔루션으로 쉽게 자리 잡을 것이다. 그것은 프리뷰에 매우 좋지만, 적어도 보통은 파이널을 위해 프로덕션 렌더러를 바꾼 아티스트는 룩과 함께 행복하다. 이 접근방식의 의미는 유저들이 보다 빠른 피드맥을 얻을 수 있다는 것이지만, 파이널 렌더에서 결과를 바꾸지 못하는 것 또한 알고 있다.
"사람들은 구식 렌더러와 함께 전통적인 워크플로우를 사용하면서 많은 양의 패스들을 렌더하기 원했다,"고 캐나다가 덧붙였다. "당신은 실제 카메라와 같은 맥스웰을 상상했고, 따라서 당신은 머티리얼과 라이팅에 포커스를 맞췄다. 당신의 작업은 전통적인 사진 개발자와 같고, 트랜스포트 알고리즘의 기술적인 디테일에 대해 전혀 걱정하지 않는다."
알폰소 프레즈(Alfonso Prez)가 맥스웰로 렌더한 '스칸디나비아풍'
편향되지 않은 렌더러에 SSS는 가장 큰 요구사항 중 하나이다. 앞서 확인한 것처럼 많은 솔루션들은 포인트 기반이며, "포인트 기반은 정확성을 중요시하는 노력의 관점에서 맥스웰에 당연히 요구되는 것 중 하나임과 동시에 실제 프로덕션에 단기간에 적용되기에 충분하다,"고 캐나다가 셜명했다. 대부분의 접근방식들은 포인트 기반이다. "맥스웰에서 우리는 편향된 기술을 적용할 수 없다는 것은 중요하다. 맥스웰은 좋은 이미지를 만들어 내는 효과를 사용할 뿐만 아니라 과학적인 방법으로, 실제 세계 디자인을 만드는 결정에서 당신을 안내하고 도와 예상할 수 있는 결과를 만들어낸다." 그들은 그들만의 시스템을 개발했고, 대부분의 애플리케이션에는 충분히 빠르지만 아마 현재 넥스트 리밋의 맥스웰 R&D의 중요한 부분이고 캐나다는 바라고 있다 "아마 내년에 찾아올 엄청난 논문을."
맥스웰은 오늘날 멀티 라이트 기능과 발전된 레이트레이싱, 파티클과 헤어, 퍼를 위한 절차적 지오메트리, 매시브 씬의 처리, 커스텀 툴을 위한 파이썬 SDK를 결합한 프로덕션 툴이다. 예전의 순수했던 맥스웰의 접근방식은 프로덕션에 매우 느리다고 증명될 수 있었지만, 무어의 법칙의 결합과 함께 넥스트 리밋의 기술 발전의 결과로 맥스웰은 점점 더 보다 빠르고 훨씬 대중적이게 되었다.
맥스웰로 렌더한 루돌프 헤르쵸그(Rudolf Herczog)의 '맥스웰'
맥스웰의 다음 릴리즈에는 새로운 볼륨메트릭, 알렘빅, 딥 컴포지팅을 지원하게 되고, 맥스웰은 빌트인 된 맥스웰로 직접 프리뷰가 가능한 넥스트 리밋의 리얼플로우와 함께 훨씬 더할 나위 없이 완벽해 보일 것이다. "중요한 릴리즈인 딥 컴포지팅에 대한 볼륨메트릭으로 인해 생기는 25~30개의 새로운 기능들은 우리의 역사에 있어서 아주 큰 릴리즈가 될 것이다,"고 캐나다가 설명했다.
리얼플로우는 플루이드 시뮬레이션에서 엄청난 성공을 했고, 따라서 시뮬레이션의 좋은 렌더링 결과를 만들어내며, 결국 메인 시뮬레이션 아티스트가 반드시 조명 아티스트가 아니고, 좋은 루그이 시뮬레이션을 위해 보다 많은 자료와 함께 시뮬레이션 팀에 제공되어 쉽고 높은 퀄리티의 렌더를 할 수 있다. "그것은 우리들을 위한 획기적인 사건이 될 것이며, 당신이 리얼플로우를 열었을 때 그리고 당신이 시뮬레이팅을 할 때 리얼플로우 내의 맥스웰의 창을 통해 프리뷰가 가능하다,"고 캐나다가 말했다.
사이드 이펙트 소프트웨어의 제품 '후디니(Houdini)'는 놀라울 정도로 성공했다. 셀 수 없는 영화들 속에서 복잡한 애니메이션의 절차적 임플러먼테이션이나 플루이드 이펙트, 디스트럭션 시퀀스, 스모크, 플레미을 포함한 후디니의 구성요소들의 지원을 볼 수 있다.
fxphd.com에서 시니어 FX 아티스트와 후디니 트레이너를 맡고 있는 앤드류 로웰(Andre Lowell)은 <잭 더 자이언트 킬러>, <엔더스 게임>, <트랜스포머 3>, <토르>, <서커 펀치>, <인빅투스>, <미라 3>, <다락방의 외계인>과 같은 영화에서 후디니를 사용했다. "후디니 영역 내의 대부분의 것들처럼, 만트라는 사용자가 만들기 원하는 것의 원리를 배우려고 할수록 당신이 궁금한 모든 것을 잘 알려준다,"고 로웰이 말했다. "그것은 어떤 것도 더 쉽게 만들지 못하거나 어떤 것도 제한하지 못했다. 많은 사람들처럼 나는 처음에 만트라 렌더에 화가 났었고, 무거운 속도와 부족한 아름다움에 완전히 실망했으며, 소프트웨어에서 일부 다른 부분들로 뭔가 직접 조정해야했다. 하지만, 작업 완료 시간을 맞출 때는 만트라는 절대 나를 실망시키지 않는다. 그것은 무거운 렌더들로 고군분투하는 모든 라이팅 부서들의 부러움을 사기 충분했다. 프로덕션에서 느린 렌더처럼 보이는 것이 풀 모션블러가 적용된 수백만의 파티클을 매우 효과적으로 렌더할 때조차 정확했다. 쉐이더 셋업과 같은 많은 작업들이 컴포지터들에게 필요한 AOV를 쉽게 제공하기 위해서, 낮은 단계에서 라이프 세이브 모디파이케이션이 되는 것을 완료한다. 라이팅에 관한 유저 인터페이스의 부족과 서브미션은 프로덕션의 이후 단계에서 매우 자동화되고 의존적인 시스템으로 변한다.
만트라는 거대한 군중들 같은 대부분의 모든 렌더 상황 또는 매우 큰 볼륨 렌더들에서 정확하게 활용할 수 있었고, "그것은 어떤 프로젝트의 어떤 룩이라도 달성할 수 있는 유연성을 가졌다,"며 로웰이 추가로 설명했다. "확실한 엔진을 통해서만 렌더를 받아들일 것이고, 만트라는 당신이 가질 수 있던 것 중 최악이었다고 말한 VFX 슈퍼바이저의 말을 통해 렌더 엔진이 좀 오락가락하는 편이라고 기억한다. 우리에겐 fx에서 룩 디벨롭을 하는 라이팅 부서를 위한 시간이 없었고, 나는 시간과 텍스쳐/라이트 엘레멘트를 직접 간단히 얻었으며, 다른 엔진의 특성들을 흉내 냈다. 나는 라이팅 엘레먼트와 같은 나의 최종 엘레멘트를 제출했다. 보다 높은 퀄리티의 모션블러 때문에 요구한 합성부서를 위해 탑재될 우리의 라이트 엘레멘트를 모두들 기다리고 있다."
물론 후디니는 어떤 3D 애니메이션에도 사용할 수 있었지만, 오늘날 이펙트 애니메이션에 출중하다는 것을 알고 있다. 만트라는 후디니에 포함되어 있다. 2012년 fxguide는 25주년을 맞이했다. 그 이야기에서 우리는 다음과 같이 적었다.
Nick Van Zutphen에 의하면, 1988년 사이드 이펙트 사무실에서 일자리를 찾고 있는 '수줍어하는' 큰 울 스웨터를 입고 있던 녀석이 이 이야기의 편집을 도왔다고 한다. 그 사람은 마크 엘렌트(Mark Elendt)로 그 당시 보험회사에서 일하고 있었다. 보험회사라는 부분은 킴 데이비슨(Kim Davidson)과 그렉 헤르마노빅(Greg Hermanovic)에게 정말 인상을 심어주진 못했지만, 엘렌트가 Amiga 1000 스크린에 띄운 사진을 보고 그들은 그를 주목했다. 그것은 전형적인 80년대에 레이트레이스로 렌더링된 스피어였다. "그가 레이트레이서를 작성하는 것은 취미와도 같았다," Van Zutphen이 말했다. "이것이 후디니의 네이티브 렌더러가 된 만트라의 프로토타입이었다."
만트라는 오늘날에도 계속 사이드 이펙트 후디니의 패키지 렌더러다. 그것은 픽사의 렌더맨의 많은 방식과 매우 유사하고, 많은 후디니의 고객들이 후디니와 마찬가지로 만트라를 사용한다.
오늘날 만트라는 렌더링을 위한 강력하고 견고한 옵션이 정말 많고, 최초의 3D 벤더들로부터 제공되는 인하우스 렌더러 중 최고로 알고 있다. 만트라는 단독으로 출시할 수 있는 매우 많은 툴이 있었지만, 여전히 후디니만을 위해 존재한다.
만트라는 렌더맨처럼 매우 좋은 룩을 보여준다:
- - 만트라의 마이크로폴리곤 렌더링은 레예스(REYES) 알고리즘을 기반으로 한다. 나눠지고 다시 더 작게 나누고 단순하게 큰 숫자로 분해되어 더 작은 문제가 되기까지 나눠지는 전략을 통해서 분할하고 견뎌내는 알고리즘이다. 마이크로폴리곤 렌더링을 위해서는 정밀함이 필요하다.
레이트레이싱을 사용한 만트라는 지오메트리를 정리하지 않았고, 그것은 레이트레이스에 대한 고유의 노하우다.
- - 레이트레이싱 엔진이 가진 알고리즘은 포인트, 서클, 스피어, 튜브, 폴리곤 그리고 메쉬 지오메트리의 레이트레이싱에 효과적이다.
VEX는 후디니의 많은 곳에서 사용되는 고성는 익스프레션 언어이다. 일반적으로 VEX는 C/C++ 코드 컴파일과 함께 매우 효과적인 퍼포먼스를 제공해준다.
VEX는 대략적으로 C 언어를 바탕으로 두고 있지만, 렌더맨 쉐이딩 언어처럼 C++로부터 아이디어를 가져왔다.
만트라는 모든 쉐이딩 계산에 VEX를 이용한다. 라이트, 서페이스, 디스플레이스먼트 그리고 포그(Fog) 쉐이더에 포함되어 있다.
만트라는 렌더러의 커널에 마이크로폴리곤 렌더러와 레이트레이싱 엔진 모두를 가지고 있지만, "내장된 다른 렌더러들 보다 우위에 있고, 우리는 순수한 레이트레이서 뿐만 아니라 보다 월등한 물리기반 렌더링 시스템을 가지고 있으며, 그것은 내장된 VEX 쉐이딩 언어를 사용한다,"고 사이드 이펙트의 시니어 수학자 마크 엘렌트가 지적했다.
레이트레이서의 핵심은 편향되거나 편향되지 않은 렌더러 위에 더해 작성될 것이며, VEX의 유연성에 감사한다. "우리의 물리기반 렌더러는 완전히 편향되지 않아 정말 아름답고, VEX 쉐이딩 언어로 작성되었다,"고 클린튼이 더했다.
팀은 물리기반 렌더러에서 씬 내부에 다이렉트 라이팅과 BRDF를 위한 MIS를 사용했다. 사이드 이펙트는 엄청난 관심이 있지만, 사실 흥미로운 점은 그들은 이미 그것을 만들어냈다. 그리고 그것은 "우리가 만들면 그들이 알아서 한다,"고 엘렌트가 2008년 첫 완성과 함께 말했다. 오늘날 물리적으로 그럴듯한 파이프라인에 보다 큰 관심이 있고, 그것은 이 분야에서 사이드 이펙트가 한 많은 초기 작업들을 확실하게 만들었다.
만트라와 후디니는 그들의 볼륨메트릭 작업을 위한 것으로 알고 있으며, 오스카 일반 기술 연구(마이크로 복셀) 분야에서 승리를 가져다줬다. 사이드 이펙트는 드림웍스와 함께 OpenVDB와 같은 오픈소스를 협력하여 함께 만드는 작업을 한 최초의 회사들 중 하나다. 새로운 OpenVDB의 초저밀도 볼륨의 허용은 엄청난 메모리 없이 볼륨을 매우 절약해 보다 능률적으로 렌더할 수 있도록 후디니의 만트라를 확장시켰다. 사이드 이펙트는 제대로 오픈소스를 지원하며, 또한 알렘빅의 경우 매우 적극적으로 지원하고 있다. "이 하나로 우리는 우리만의 지오메트리와 알렘빅이 포함된 12.5버전에서 정말 효과적으로 가능한 최소한의 메모리로 폴리곤 메쉬를 매우 아름답게 사용될 수 있도록 하였고, 이것은 오션과 같은 우리의 거대한 플루이드 시뮬레이션을 돕는다,"고 클린튼이 설명했다.
그들은 발광한다고 말하는 라이팅 소스를 이용하여 중요한 볼륨메트릭 라이팅 작업을 완료했고, 그들의 에어리어 라이트 취급은 볼륨과 서페이스와 마찬가지로 잘 보편화 되었다. "만약 당신이 발광체의 중심과 같은 부분이 있다면, 그것은 정말 밝으면서 샘플링 차원에 있어서 정말 좋고, 당신은 볼륨의 일부에 레이트레이싱을 집중할 수 있고 그 샘플에 직접 가능해 정말 적은 노이즈를 가진 결과를 보여준다."
다음 릴리즈의 향상이 알렘빅의 지원만 있는 것뿐만 아니라, 후디니와 만트라의 상호작용을 위한 새로운 라이팅 툴 또한 포함되어 있다. 하지만 사이드 이펙트는 올해가 가기 전 까지 OpenEXR 2.0 딥 컴포지팅을 위한 다음 릴리즈 이전에 많은 릴리즈가 있을 것이다. 만트라는 딥 데이터를 위한 그들만의 포맷으로 언젠가 가지겠지만, 그것은 새로운 OpenEXR 2.0의 아웃풋으로 딥 데이터의 표준이 될 것이다. "OpenEXR 2.0의 장점은 당신이 누크로 가져와서 바로 컴포지팅을 가능하게 한다,"고 클린튼이 말했다.
바로 위 영상에서 후디니 2013 데모릴을 볼 수 있다.
만트라는 이레디언스 캐시를 포함한 포인트 클라우드 접근방식을 사용하여 SSS를 지원하며, 그것은 Jenson(젠슨)의 다이폴(Dipole) 모델을 기반으로 한다. 거기엔 레이트레이싱과 패스트레이싱 접근방식이 연구되었지만, 포인트 클라우드랑 많이 비교가 되는 것은 사실이다. 연구는 계속되고 있지만 당장은 시스템이나 접근방식을 바꿀 계획은 없다.
만트라는 특별히 레이트레이서에 대해 계속해서 속도를 향상시키고 있다. 클린튼은 새로운 알고리즘의 일부 작업과 정말 말도 안 되는 일부 작품은 망했다고 농담했다. 특정한 경우 오퍼시티를 더하는 것은 간단하며, 퍼(Fur) 렌더링에서 엄청난 차이를 만들고, 사실상 말 그대로 한 번 비튼 몇몇의 명령으로 한 클라이언트를 위해 복잡한 퍼를 보다 빠르게 렌더했다. 그것은 간단하진 않았지만 "우리는 단지 실행한 것만으로도 일정하고 엄청난 개선을 얻었다!"라고 농담하며 팀을 빠르게 지적했고, 이건 일반적이지 않은 '특별한 경우'였다.
물론 많은 사이드 이펙트의 고객들은 다른 서드파티 렌더러들을 사용하며, 후디니는 픽사 렌더맨과 3Delight, 그리고 V-Ray와 같은 다른 플러그인들을 위한 RIB 아웃풋을 지원하고 있다.
맥스온 컴퓨터 GmbH의 프로덕트 매니저 올리버 메이스버그(Oliver Meiseberg)가 fxguide에서 말했었다: "우리는 대다수의 어떤 렌더러든 우리의 소프트웨어인 시네마 4D에서 매우 훌륭하게 지원되도록 했다. 그것은 사용자가 어떤 렌더러를 선택하든지 충분히 프로젝트를 위해 최고라고 느끼도록 한다."
대부분의 렌더러들이 쓸모 있는 반면, 메이스버그가 판단하기에 가장 대중적인 것은 단연 V-Ray라고 할 수 있지만, "멘탈레이를 사용하는 사람들도 있고, 큰 하우스들은 렌더맨을 사용하고 있다." 시네마 4D의 새로운 버전은 시그라프 2013에서 공개 될 예정이다. 일부 자료에 따르면 크라카토아를 지원하고 아놀드와 연결 가능한 서드파티를 만들었고, 어쩌면 시그라프에서 시연될 수도 있다. 씽크박스 소프트웨어(Thinkbox Software)의 크라카토아(Krakatoa)는 프로덕션에서 증명된 볼륨메트릭 파티클 렌더링/조작 툴킷이다. 그리고 그곳에서는 곧 다가올 V-Ray의 많은 업데이트 또한 있을 것이다. 라이트 맵핑을 지원하는 V-Ray를 중요한 부분으로 지켜보고 있다.
라이트 맵핑(라이트 캐싱이라고도 부르는)은 씬에서 GI를 근사하기 위한 기술이다. 이 방식은 카오스 그룹이 개발하였고, 7월 23일에 R15와 함께 발표될 것이다. 그것은 많은 제한이 없다면 포톤 맵핑과 매우 유사할 것이다. 라이트 캐시나 라이트 맵은 카메라의 많은 시선을 쫓도록 만들어져있다. 각각의 반사들은 3D 구조 내부의 패스의 안정으로부터 일루미네이션을 경로에 저정하며, 포톤 맵과 매우 유사하다. 하지만 정확하게는 조명으로 부터의 패스를 추적하는 포톤 맵의 정반대의 의미이며, 포톤 맵에서 패스의 시작으로부터 에너지를 축적하여 저장했다.
시네마 4D는 두 가지 렌더 옵션을 제공한다. 다음 버전인 13에서는 두 번째 물리적인 렌더러를 제공한다. 라이트 맵핑은 물리적인 렌더러의 예시 중 하나다. "대부분의 사람들은 놀라운 피드백을 가진 물리적인 렌더러를 사랑하지만, 타이트한 데드라인을 가지고 있어서 대부분의 사람들은 발전된 렌더러로 거슬러 올라가지만, 만약 당신이 물리적으로 정확한 것을 원한다면 새로운 렌더러를 사용해야한다."
SSS 쉐이더는 13버전에서 처음부터 완벽하게 다시 작성 되었고, 완전히 새로워졌다. SSS의 기본 셋은 파장 조정의 변화를 주어 고객들과 함께 대중적임을 증명했다. 시네마 4D 유저들 사이에서 많은 유저들이 퀄리티를 잃지 않으면서 단순한 라이팅 모델로 변화하길 원하지만, 보다 쉽고 자연스러운 라이팅 셋업 단계에서 보다 완벽하도록 기대하고 있으며, 보다 적은 핵과 트릭을 포함시킨다.
이 제품은 모션그래픽을 위한 주요 애플리케이션이지만, VFX에서 보다 훨씬 많이 사용되었고, 회사에서 첫 번째로 집중하는 것이 아니며, 그들은 제품 시각화 커뮤니티와 엔터테인먼트 두 영역 모두에 경험이 있는 성장이 함께해 행복하다. 맥스온은 많은 메이저 제품 디자인 회사들과 오토모티브 업계에 고객들을 두고 있다. 모션 그래픽 업계에서 main goal로 살아 남았다. "그것은 만약 우리가 목표하지 않는다 하더라도 다른 시장에 진입하기에 대단해 보인다,"고 메이스버그가 말한다.
팀 클랩햄의 Luxx, 디스커버리 키드 아이덴트.
맥스온의 시네마 4D와 어도비의 애프터 이펙트 사이의 연결은 지난 6개월 중에서 가장 성공적인 것 중 하나였다. 반면 직접적이지 않은 렌더링 이슈는 제품과 보다 방대한 청중들 까지도 오게 하도록 도왔고, 브랜드에 거대하고 특별한 국제적인 관심이 쏟아졌다. 당신은 시네마 4D R14의 발전된 렌더러를 기반을 둔 렌더 엔진과 애프터 이펙트를 연결하는 것이 가능하며, 그 엔진은 비록 새로운 물리적 렌더러는 아니지만, 곧 사용 가능할 것이라고 메이스버그가 말했다. 그리고 프리미어와 애프터 이펙트의 라이브 또는 다이나믹 링크 또한 허용하고 있으며, 팀은 보다 효과적으로 프로덕션과 동시에 작업할 수 있다. 여기에 시네마 4D 렌더러는 애프터 이펙트를 뒷받침하고, 그 때 프리미어에도 자동으로 적용된다.
"시네마 4D는 물리적인 렌더러의 도입과 함께 새로운 시대로 진입했다,"고 시네마 4D 사용자이며 fxphd의 교수인 팀 클랩햄이 말했다. "우리는 진짜 3D 모션블러와 뎁스 오브 필드를 연동할 수 있는 셔터 스피드 그리고 조리개와 같은 실제 세계 카메라의 속성을 사용 가능하도록 허용했다. 이것은 보다 현실적인 렌더와 함께 향상된 워크플로우에서 흐릿한 효과, 에어리어 쉐도우, SSS 그리고 오클루전 쉐이더 결과를 위한 글로벌 샘플들의 컨트롤의 핵심과 함께 결합되엇다."
룩솔로지(Luxology)에서 개발된 모도는 현재 더 파운드리에서 이전보다 더 발전됐다. 첫 번째로, 더 파운드리의 한 부분처럼 보다 하이엔드 이펙트 시장으로 나아갔고, 또한 시니어 VFX 슈퍼바이저이자 현재 ILM의 치프 크리에이티브 오피서인 존 놀(John Knoll)과 같은 주요 슈퍼바이저들은 자유롭게 모도와 모도의 렌더러의 깨끗하고 새로운 사용자 경험을 좋아하는지 많은 이야기를 나눴다. 예를 들어, 모도는 자체적으로 스피어리컬 환경 맵 생성을 허용하고, 카메라 아이템을 위한 구면 프로젝션 형식으로 파노라마 HDRI를 만들어 출력할 수 있도록 되어있다. 존 놀의 아이패드에서 <퍼시픽 림>의 360도 스피어리컬 세트 이미지들이 렌더링되었고, 그는 거대한 퍼시픽 림 머신과 기지, 크레인 등을 리얼타임으로 실제 세트를 인터랙티브하게 둘러볼 수 있었으며, 틸트와 시프트를 인식하는 어플리케이션과 인터랙티브하게 '세트'를 화면에 렌더링해서 출력해주는 모도에 고마워 할 것이다. 모도와 아이패드를 이용한 가상 세트로 누구나 프레이밍을 할 수 있으며, 배우들은 자신들이 어디를 봐야하는지 쉽게 알 수 있다.
현재 포르투갈에서 영화 작업을 하는 중인 건축 프리 비주얼 아티스트 로이스 바로스.
존 놀(<퍼시픽 림>, <미션 임파서블: 고스트 프로토콜>, <아바타>, <캐리비안의 해적 1~3>, <스타워즈 1~3> 등에서 오스카 수상)은 모도를 201 버전부터 사용했다. ILM은 다양한 렌더러를 사용하며, 존 놀 또한 프로젝트나 작업에서 모도 툴과 렌더러를 사용하는 걸 좋아한다.
모도는 하이브리드 렌더러로, 만약 세팅을 계속 유지한다면, 편향되지 않은 방법으로 물리적으로 그럴듯하게 실행이 가능할 것이다. "그 장면에서 나는 V-Ray가 더 좋다고 생각했고, 또한 최근에 발표된 새로운 기술들의 일부 장점을 가져올 수 있었다,"고 공동 개발자인 브레드 페블러가 말했다. 모도의 렌더러는 편향되거나 편향되지 않은 방식 모두를 사용할 수 있으며, 커스틱스, 산란, 스테레오스코픽 렌더링, 프레넬 이펙트, 서브서페이스 스캐터링, 흐틸한 굴절(ex. 성에 낀 유리), 볼륨메트릭 라이팅(연기가 자욱한 효과) 그리고 픽사에서 시작된 딥 쉐도우와 같은 기능을 포함하고 있다.
그 렌더러는 다소 완벽하지 않았다. 예를 들어, EIS(Environment Importance Sampling)는 IS에 디렉셔널 라이트나 풀 MIS 커버링 머티리얼 그 어느 것도 아직 준비가 되지 않았지만, EIS는 몬테카를로와 이레디언스 캐싱 접근방식 모두에서 잘 수행되었고, HDR 라이트를 캡처하거나 접근하는 시험으로 보다 엄청나게 현실적으로 만들어냇다. 더군다나 그 팀은 IS를 확장할 계획을 줄곧 가지고 있다.
페블러는 모든 렌더러들이 만드는 아름다운 이미지와 포토리얼리스틱한 이미지를 만들 수 있는지 주목하지만, 지금 가장 중요한 것은 더욱 빠른 결과를 얻는 것이다. "하나는 당신이 보다 빠른 렌더링 엔진을 만드는 것이며, 다른 하나는 사용자들이 정말 많은 값을 포함하는 쓸모없는 많은 세팅들을 가지고 있지 못하도록 개조하도록 만들어라."
라이트 VFX에서 작업한 <나비의 꿈>.
일부 렌더러들은 모든 물리기반의 접근방식을 얻은 상태이며, "당신은 렌더러를 통해 현실적인 세팅에 개의치 않고 다른 방향으로 의견이 기울어, 보다 인간적인 시간동안 셋업을 하겠지만 모도에서의 렌더링은 훨씬 빠르다." EIS는 그 둘 모두를 수행하는 것 중하나이고 앨런이 오래전 부터 하고 싶었던 것입니다. 앨런은 사실 킴 라이브레리(시니어 VFX 슈퍼바이저), 존 놀(ILM 치프 크리에이티브 오피서) 그리고 힐마르 코흐(ILM의 컴퓨터 그래픽 수석)와 함께 IS에 대한 대화를 한 뒤 영감을 받았다.
EIS는 엔터테인먼트 산업의 현 상황에 모도의 핵심 클라이언트들의 평가로 새로운 툴로써 제공되었고, 두 가지가 맞서는 상황이 되었다. 반면, 클라이언트는 디자인과 구조에 파이썬을 임베드하길 요구했고, 수많은 FX와 애니메이션 고객들을 엄청나게 끌어모았다.
모도는 시장의 다양성에 초점을 맞춘 회사들 중 하나이며, 디자인 회사들 중 일부는 VFX 작업을 한다고 말하지만, 픽소몬도와 같은 VFX 회사들은 제작 주기를 벗어나지 않도록 디자인 작업을 한다. 페블러로부터 그들은 세분화될 필요 없이 동일한 주요 제품으로 여러 시장을 커버할 수 있을 것이라고 여긴다. 그리고 애플社에서 누크(Nuke)의 라이선스를 가지고 있다는 것은 단순히 파운드리가 모도만을 본다는 것이 아니라는 걸 페블러가 지적했다. 룩솔로지의 R&D 팀에게 그것은 그들의 렌더 테크놀로지가 전 세계의 국가들과 시장들의 범위에서 포토리얼 렌더링과 보다 양식화된 솔루션이 요구하는 범위 모두를 커버하는데 중요하다. "리얼타임 비주얼라이제이션을 하는 디자인 클라이언트는 벽에 그들의 자동차 디자인 리뷰를 위해 15m x 10m 규모의 실시간 상호작용을 하는 LED 스크린(500 클러스터 렌더팜을 사용하는)을 세팅했고, 예산 문제는 경이로웠고, 엔터테인먼트 영역과 비교햇을 때 그 디자인 영역은 보다 광대하게 넓었다,"고 페블러가 메모했다.
크리에이티브 컨스피러시의 CG 작업.
모도 렌더러는 파이널 렌더 엔진과 최적화된 프리뷰 렌더러가 모두 제공되었고, 그것은 당신의 모델과 마찬가지로 모도 내부의 어떤 속성을 가진 아이템이든 바꾸거나 장식해 업데이트 한다.
모도 렌더러는 정확하고 퀄리티 있는 계산을 하는 레디언스 유닛을 통해 HDR을 사용한다. 렌더러는 멀티코어 시스템에서 높은 확장성을 가지며, 보다 많은 프로세서/코어의 증가를 통해 속도상승이 선형으로 일어난다. 렌더러의 퍼포먼스는 타이트한 코드와 "메모리 요구조건과 속도 그리고 최종 이미지 퀄리티 사이의 균형을 훌륭하게 맞춰 수많은 중요한 계산 결과를 완화시킨 유니크한 프론트-엔드"의 결합이라고 페블러가 설명했다. "클라이언트는 10분 만에 렌더링된 6조에 달하는 폴리곤 이미지를 나에게 보냈고, 그것은 당연히 인스턴싱의 큰 무게와 멀티 레졸루션에서 스컬핑된 마이크로 폴리의 결합이다. 하지만 렌더러는 병목현상이 발생하지 않았다." 현재 모도 701은 601에 비해 보다 커졌고, "모도는 확장성의 영역에서 계속해서 발전하고 있다."
보다 가깝게 동시에 작업될 모도와 누크의 가능성은 매우 기대되는 트렌드이다. 누크는 오로지 스캔라인 렌더러를 표준으로 삼고 있다. 모도의 렌더러는 아직까지 딥 컴포지팅을 지원하지 않지만, 페블러가 말하길 "딥 컴포지팅을 지원하는 합성 시스템은 업계를 선도하는 것이며, 당신은 모도가 딥 컴포지팅을 제대로 지원하는 렌더러를 얻는 것에 우리가 관심을 가질 것이라고 상상할 수 있다."
모마(Moma)는 마야와 모도를 함께 가져오는 프로젝트를 시작했다. 두 번째로 똑같이 모도와 마리를 함께 가져왔고, 어쩌면 보다 나은 협력 경쟁이다(?).
또 하나의 흥미로운 것은 모도와 마리의 호환이다. 마리는 강력한 Ptex 사용을 위한 최고의 제품으로 알려져 있지만, 모도는 다른 영화들을 시작으로 <아바타>에서의 UV 작업을 위해 사용된 아마 훨씬 더 강력한 제품으로 알려져 있다. "우리는 풀 글로벌 일루미네이션을 이용한 텍스쳐 프리뷰에서 수많은 장점을 본다. 마리는 어떤 것을 할 때나 훌륭하고, 당신은 마리에서 정확하고 좋은 룩 디벨롭을 얻을 수 있지만, 만약 당신이 서브 서페이스와 같은 것을 더 원한다면 모도의 렌더러가 훌륭하다,"고 페블러가 넌지시 말했다.
실제로 ILM의 한 아티스트인 제이콥 바레이로(Jacob Barreiro)는 자신의 모마라고 불리는 영상을 제작하면서 마리와 모도를 함께 사용했다. 바레이로는 ILM의 자체 '베스트 인바이어런먼트' 어워드에서 <스타 트렉: 인 투 다크니스>(샌 프란시스코에서 예정)로 승리했고, 그는 단순히 학생이거나 소년 팬이 아닌 매우 진지한 아티스트였다. 페블러는 모도와 다른 제품 호환에 흥미가 정말 많은 것 같고, 특히 합성을 통한 렌더링에 흥미가 많아 보인다. 하지만 파운드리는 렌더 불가지론으로 룩솔로지 팀과 누크 개발자들은 더할 나위 없이 모도와 누크 사이의 복합적인 통합을 아직 보이지 않는 방법으로 발전시켰다.
모도는 렌더러의 역량을 확장시킬 수 잇는 툴킷들을 지원한다. 이것들은 일본에서 대중적인 NPR(non-photo-real) 모듈을 포함하고 있다. NPR의 리드 프로그래머는 이 분야에서 제일 적극적으로 개발하며, 스튜디오 라이팅 킷은 특히 일찍이 모도를 채택한 사진 보장가들에게 가장 대중적으로 확대되었다.
바로 아래 아티스트 로드리고 겔미(Rodrigo Gelmi)의 작업이 있고 일부 테스트 중 하나는 모도의 페블러가 제안한 것이다:
시그라프 2013의 모도 부스에서 모도 유저 그룹에 속해있는 ILM의 VFX 컨셉 아티스트이자 모도 유저인 라이언 드류(Ryan Drue)는 길예르모 델 토로 감독의 <퍼시픽 림>(라이언과 그 팀은 남는 시간마저도 모도를 사용했다!)에서 ILM이 모도를 어떻게 사용하였는지 선보였다.
모도는 대부분의 렌더러보다 나으며, 룩솔로지는 서드파티 렌더러로의 추출을 완벽하게 지원하고, 모델링에 도움이 되는 모도의 빠른 프리뷰 렌더러를 허용한다. 페블러가 말하길 "우리가 판매하는 렌더러에는 비즈니스 라이센스가 없다." 그들은 보았다. "우리의 렌더링 테크놀로지는 사람들에게 큰 자격을 주며, 우리는 그 누구도 파이프라인을 깨고자 노력하지 않는다. 우리는 누구도 그 밖의 렌더러들을 바꾸려고 노력하지 않는다. 예를 들어, 모도에서의 맥스웰 작업은 그들이 모도에서 V-Ray를 이용해 작업하는 것 보다 강렬해 보인다." 페블러는 현재 5%의 클라이언트만이 서드파티 렌더러로 렌더링을 하며, 맥스웰이나 V-Ray가 가장 많다고 어림잡았다.
모도 렌더러는 하이엔드 작업을 위해 단숨에 바뀌지 않았다. 큰 프로덕션에서 모도의 렌더러만 이용하는 것 또한 가능하며, 브뤼셀의 워킹 더 독 스튜디오에서 오로지 모도만으로 렌더링하여 만든 풀 애니메이션 장편 영화 루크 벤슨(Luc Besson)으로 증명되었다.
3D 씬 제작에서 모도와 마리, 카타나 모두를 연결하는 더 파운드리의 자매 애플리케이션인 모도의 렌더러가 만들어내는 것은 믿을 수 없을 만큼 흥미롭다. 더 파운드리는 모도의 개발에서 구체적으로 누크에서 모도의 렌더러가 가능한 놀라운 작업을 했다. 이 하나의 복합적인 시리즈가 서로 연결 가능하고 조화될 수 있었던 건 모도의 렌더러가 지금 이 시점에서 어떤 것들보다도 중요하고 보다 빨라졌기 때문이다. 누크는 하이엔드 필름과 이펙트의 컴포지터들 사이에서 지배적이다. 바로 아래 영상은 R&D 과정 중 테스트를 보여준다. 영상에서 모도는 누크에서 설정된 대로 자동적으로 3D를 업데이트하여 렌더한다. 당연히 누크에서 조작해서 여러 개의 패스를 렌더링할 수 있으며, 두 애플리케이션 사이에서 실시간으로 연결된다. 이것은 2.8GHz i7로 작동되는 랩탑에서 레코딩 되었다.
페블러는 의견을 말했다, "이것은 우리가 생각하는 워크플로우를 보여주는 '기술적 개요'로 미래처럼 보일지도 모른다. 하지만 앞으로 탑재될 제품을 나타내는 것은 아니다. 우리는 우리의 기술들이 결합된 거대한 몸집과 사용자들이 좋아할 수 있도록 돕기 위한 불꽃 튀기는 대화에 대한 기대 그리고 가능할 수 있을지도 모른는 작은 '바보'같은 부분들을 좋아한다."
[영상_다운 후 업로드]
모도와 누크 사이의 실시간 연동을 볼 수 있다.
만약 당신이 시그라프 2013에 온다면, 우리는 시니어 파운드리/룩솔로지 스테프 맴버를 찾고, 보다 많은 것을 볼 수 있도록 도울 것입니다. 위 영상은 다음 링크를 통해 HD 버전으로 시청할 수 있습니다. TF_Labs.mp4
https://www.fxguide.com/featured/the-state-of-rendering-part-2/
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