Gavriel Kim

[맥스 렌더링 팁] 브이레이 렌더링시 기본적인 세팅에 관해서

이제 부터 제가 작성할 글은 신데렐라님께서 물어 보신 부분에 관해서 제가 맥스에서 브이레이로 렌더링할 때 기본적인 세팅에 관해서 적어 보도록 하겠습니다.

저는 지금 부산에서 인테리어 디자이너로 활동을 하고 있습니다. 큰 회사도 아니고 유명한 회사는 더더욱 아닙니다. 그렇다고 디자인팀이 잘 꾸려져 있는 회사도 아니기에 보통 일주일에 2-3건의 디자인 작업을 진행 합니다. 그리고 제가 꼼꼼한 성격도 아니라서 어느정도 결과물에 만족 하는 편입니다. 결국 퀄러티와 제가 가진 시간과 싸워야 할 경우가 많습니다. 디자인 시안 부터 도면 그리고 최종 3차원 결과물 까지 거의 제가 다 해야 할 경우가 많기 때문입니다. 대부분의 영세한 업체의 디자이너가 저와 같이 일할거라고 생각 됩니다.

그럼 본론으로 들어가서 렌더링된 결과물을 완성하기 위해서는 모델링 → 맵핑 → 라이팅 의 과정을 거치게 됩니다. 각각 단계에서 최상의 작업을 해야 최상의 결과물을 얻는건 당연합니다만 인테리어에서의 3차원 렌더링 결과물은 영화에서 처럼 실사를 원하는 건 아니라고 생각합니다. 시공되어 졌을때의 이런 느낌의 공간이 만들어 진다라는 걸 클라이언트에게 설명하려는 목적으로 만들어지는 것이죠. 그래서 때로는 실사보다 더 이쁘게 해야 하는 경우도 있을 테고 미팅날짜가 정해져 있기에 빨리 결과물 작업을 해야 하는 경우도 생기게 마련 입니다. 각 단계별에서 팁은 앞으로도 이 블로그를 운영하면서 조금씩 글을 적어 나가도록 하겠습니다. 오늘은 일단 씬을 어떻게 구성하고 세팅하는가에 대해서만 설명하도록 하겠습니다.


1. 환경 설정

일단 브이레이를 사용하기 위해서는 렌더러를 브이레이로 사용해야 합니다.

Render Setup / Common / Assign Render / Production 에서 Vray 렌더러를 선택합니다. 그러면 Vray 탭이 활성화 됩니다.

1) Antialiasing

V-Ray의 기본적인 세팅 화면 입니다.

우리가 주로 인테리어 씬에서 V-Ray를 사용하는 이유는 Global Illumination을 사용하여 렌더링 하기 위함 입니다. 그래서 브이레이 렌더러를 이용하여 렌더링 해야 하고 브이레이 조명을 사용하여 공간에 세팅하고 브이레이 재질을 사용하여 각 오브젝트의 재질을 적용하여 렌더링 된 결과물을 얻게 됩니다.

저는 Frame buffer를 사용하지 않고 맥스에서 기본적으로 주어지는 Rendered Frame을 사용 합니다. 그래서 Frame buffer에 대한 옵션은 넘어 가도록 하겠습니다.

Global switches에서 다른건 다 기본적인 세팅이지만 Lighting 파트에서 Default lights 옵션은 꺼주시는게 좋습니다. 맥스 화면상에서 눈에는 안 보이지만 숨어 있는 Default lights가 있습니다. 이 조명 없이 새롭게 만들어진 조명 만으로 연출하기 위해서 이 조명은 꺼야 합니다. 왜냐하면 이 조명은 세팅이 안되기 때문이죠.

그 다음으로 해야할 건 Antialiasing 에 관한 겁니다. 계단 현상을 제어하기 위한 옵션 파트 입니다. 저는 이 Antialiasing 에 사용할 sampler는 Adaptive DMC로 Filter는 Mitchell-Netravali를 주로 사용하는 편입니다.(Catmull-Rom 필터를 사용할 때도 있습니다.)

이러한 Antialiasing Sampler는 기본적으로 주변의 픽셀을 연산해서 계단 현상을 방지하는 픽셀을 배열을 만들어 내는 방식의 차이 입니다. 






Type
1. Fixed : 가장 간단히 계산하는 방식입니다. 각각의 픽셀당 고정된 수의 샘플만 조사해서 픽셀 배열을 하는 방식입니다. 그래서 주로 테스트 렌더링을 할 때 사용 합니다.

2. Adaptive DMC : 이 샘플러는 주변 픽셀들 사이의 집중도의 차이점을 조사하여 픽셀이 가지게 될 값을 결정하게 됩니다. 그래서 세세한 디테일을 표현하기 좋은 셈플러 입니다. 이 옵션을 사용할 경우 Adaptive DMC image sampler 옵션을 활성화 시킵니다. 여기서 Min subdivsion은 각 픽셀이 계산될 최소의 값을 결정하게 되는데 아주 얇은 선을 표현할 경우가 아니라면 1로도 충분합니다. 그리고 Max subdivsion은 하나의 픽셀당 최대의 샘플을 계산하게 됩니다. 값이 높으면 높을 수록 Antialiasing 연산이 오래 걸리므로 렌더링 타임은 오래 걸리나 선명한 결과물을 얻을 수 있습니다. 그리고 Use DMC sampler thresh 옵션을 체크하여 샘플의 크기를 결정할 수 있게 합니다.


상단 탭의 Setings로 가면 Settings 가시면 DMC 샘플러 제어창이 나옵니다. 주로 Min samples 값과 Noise threshold 값을 이용해서 조절하게 됩니다. Min samples 값은 높으면 높을 수록 픽셀 주변의 더 많은 샘플을 연산하게 됩니다. 기본값은 8인데 저는 14정도의 값을 사용 합니다. Noise threshold는 노이즈의 한계값 정도로 생각하시면 됩니다. 기본값은 0.01이나 저는 0.002 정도로 사용하는데 렌더링 타임에 영향을 주게 됩니다.

3. Adaptive subdivision : 이 샘플러는 Undersampling(한 픽셀 보다도 더 작은 값)을 취할 수 있을 정도록 정교한 샘플러이긴 하나 디테일한 장면에 사용하기에는 좀 안 좋은 샘플러 입니다. 계산 속도는 빠르나 오히려 언더샘플에 의한 오류가 발생할 수 있기 때문에 잘 사용되지 않는 샘플러 입니다.

2) Global Illumination

Vray 렌더러를 사용하는 주 이유가 여기에 있습니다. 맥스가 가진 기본 Scanline 렌더러가 버려지는 이유가 조명 세팅이 어렵기 때문이죠 물론 고수분들은 충분히 Scanline 렌더러만 가지고도 Global Illumination으로 연산된 렌더링 씬보다 더 풍부한 결과물을 만들어 내는 분들도 많습니다. 하지만 많은 조명 세팅과 세세한 부분을 조절하기에는 손이 많이 가기 때문이죠 그래서 고급 렌더러를 사용하여 렌더링된 결과물을 만들어 내고 있습니다. 그리고 맥스에서 기본 렌더러로 제공 되는 멘탈레이도 충분히 훌륭한 렌더러 입니다. 그런데 손에 익은게 Vray고 시간대 결과물 효용 면에서 Vray를 대부분 많이 사용하고 있다고 생각합니다.

일단 개념적인 이해부터 하고 넘어가는게 좋겠네요. 실제 조명은 광원이 빛을 발산하게 되면 표면에 가서 부딪혀 반사를 하게 됩니다. 이런 원리를 컴퓨터 그래픽상에서 사용하기 위해서 만들어진 엔진이라고 생각하시면 됩니다. Global Illumination 방식은 광원에서 빛 입자(보통 Photon이라고 부릅)를 뿌리게 됩니다. 이 입자는 그래픽상 Surface에 가 반사하게 되며 반사가 많아 질 수록 소멸하게 됩니다.(기존 스캔라인 방식은 반사를 사용하지 않고 빛의 세기에 의해서만 Diffuse 컬러를 결정하는 방식이었음) 그래서 보다 자연스러운 명암을 계산하게 되는 방식입니다. (참고 : Radiosity 방식도 이 방식과 비슷하긴 합니다면 Radiosity 방식은 표면을 잘게 쪼개어 나누어지는 Vertex 컬러를 계산하는 방식입니다.)


브이레이에서는 이러한 G.I. 엔진이 4가지가 있습니다. 그리고 이 4가지 엔진을 Primary와 Secondary로 두번 연산 작용을 거치게 됩니다. 저는 Primary 엔진은 Irradiance map을 사용하고 Secondary 엔진으로는 Light cache를 주로 사용하고 있습니다. 기본적인 옵션은 Image 3에서 보는 거와 같이 세팅합니다.


씬은 G.I. 옵션이 활성화 되면서 Environment의 Background Color 맵의 영향을 받게 됩니다.(다만 Vray Environment의 GI Environment (skylight) override 옵션이 활성화 되면 Vray Environment 맵의 영향을 받게 됩니다.) 그래서 저는 Background Color를 흰색으로 설정해두고 시작합니다.

Irradiance map 세팅입니다. Preset 에서 High 옵션으로 사용합니다. 좌측 Image 5 번으 세팅은 High 옵션에서 Preset만 Custom으로 바꿨습니다. 그리고 Max rate만 -2로 바꿔 났습니다. 그리고 Show calc. phase를 체크해 줍니다. 렌더링 될때 샘플의 계산 과정을 보여 줍니다.

1. Min rate : 각 픽셀에 대한 최소의 G.I. 샘플수를 결정 하는 비율 입니다. (-3)

2. Max rate : 각 픽셀에 대한 최대의 G.I. 샘플수를 결정하는 비율 입니다. 더 좋은 결과물을 얻기 위해선 값을 "0"을 선택하시는 걸 추천합니다. (-2)

3. HSph. subdivs : 가상의 반구를 만들고 그 안에 들어갈 G.I. 를 계산하기 위한 샘플수 입니다. 값이 높을수록 샘플수가 늘어나 보다 좋은 결과물을 얻을 수 있습니다. (50)

4. Interp. samples : Irradiance map에 저장되는 각 포인트마다의 샘플의 수 입니다. 값이 높을 수록 계산이 오래 걸립니다. (20)

5. Clr thresh : 인접한 G.I.의 샘플들의 명암 차이가 Clr thresh 값보다 클 때 샘플수를 늘려 적절하게 계산하게 됩니다. (0.3)

6. Nrm thresh : 인접한 G.I.의 샘플들이 자리하고 있는 면의 노멀의 각이 클 때 샘플수를 늘려 적적하게 계산하게 됩니다. (0.1)

7. Dist thresh : G.I. 샘플들의 간격을 조절하는 값입니다. 옵션에 Show samples를 체크하시면 시각적으로 차이를 확인할 수 있습니다. (0.1)

Detail enhancement 에서 On을 체크를 하게 되면 스크린 혹은 실제 사이즈로 샘플의 입자 크기를 조절하게 됩니다. (Off)

Adavanced 옵션에서는 Irradiance map의 샘플 타입을 결정할 수 있습니다. (디폴트 사용)

Mode 에서는 Irradiance map을 저장하고 저장한 Irradiance map을 불러 와서 사용할 수 있습니다. (저는 그냥 한 씬 위주로 하기 때문에 저장해서 잘 사용하지 않습니다.)

On render end 파트에서는 렌더링 계산이 끝난후 Irradiace map을 자동저장하거나 렌더링이 끝난후 기존에 저장된 Irradiace map을 대체해서 저장하거나 할 수 있는 부분 입니다.


Secondary 엔진으로 사용될 Light cache 의 세팅입니다. Light cache 방식은 시선에서 빛의 입자를 방출해서 계산하게 됩니다. 이런 원리는 빛이 우리 눈에 들어오는 것을 역으로 계산하게 되는 원리 입니다.

1. Subdivs : 입자가 뿌려지는 양을 결정하게 됩니다. (Subdivs라는 단어가 자주 나오는데 이는 Subdivision을 줄여 쓴 단어 입니다. 잘게 나눈다는 말입니다. 결국 서피스를 잘게 나누어 그 안에 샘플을 방출하게 되는 원리 입니다.)

2. Sample size : 방출되는 입자의 크기 입니다. 작으면 작을수록 디테일하게 계산됩니다만 너무 작으면 지저분하게 계산될 수도 있습니다.

3. Scale : 입자크기를 스크린 혹은 실제 사이즈 비율로 조절하는 옵션 입니다. 렌더링 된 결과물이 중요하니 Screen으로 둡니다.

4. Store direct light : 직접적인 조명을 계산중에 저장하여 사용할 수 있게 합니다. 이 옵션은 조명이 많은 씬에 유리하게 사용되어 집니다. 샤프한 이미지를 원하면 끄셔도 되나 별 차이는 없습니다. 저는 켜고 사용하는걸 선호 합니다.

5. Show calc. phase : Light cache의 G.I. 과정을 미리 보여 줍니다.

Reconstruction parameters는 입자를 필터를 이용해서 블러 처리 비슷하게 해주는 작용 입니다. 굳이 사용 안하셔도 됩니다.

Mode와 On render end는 Irradiance map에서 설명한 내용과 같은 부분 입니다.



2. 조명 세팅

얼마전에 제가 작업했던 사무공간을 하나 예를 들어서 설명하도록 하겠습니다.


Top에서 본 모습입니다. 이 사무 공간은 일단 사무실 / 직원 휴게실 / 소회의실 / 중역실 / 문서고 / 탕비실 / 화장실 / 계단실로 이루어진 공간 입니다. (작업 하시는 분의 스타일에 따라서 다를 수 있는데 저는 주로 한꺼번에 모델링 하는 스타일 입니다. 반면 뷰를 먼저 정하고 그 뷰에만 보이는 부분만 모델링 하는 스타일도 있습니다.)

보시면 아시겠지만 공간의 전체적인 확산광을 천정에서 바닥으로 떨어지는 Vray light의 Plane 타입으로 세팅을 해 둡니다. 이 Plane light의 세팅값은 좌측에서 보시는 바와 같습니다. 그리고 이 Plane 조명의 위치는 천정의 바로 밑에 설치하는것이 좋습니다. 천정 높이가 2400mm 이면 2390 정도의 위치에 설치 합니다.

Type은 Plane 조명으로 해 두시고 Multiplier 값은 적절하게 조절해 주시면 됩니다. (사각형의 크기가 클 수록 공간 내의 조명이 밝아 집니다. 크기와 Multiplier 값에 의해 공간에 전체적인 조도가 결정 되니 적절하게 조절하셔야 합니다.) Vray lighte 그리고 중요한 부분이 Options 부분 입니다. 각 옵션에 대한 간단할 설명을 하자면 

1. Cast shadows : 그림자를 발생 시키는 옵션입니다. 체크를 끄시면 조명에 의한 그림자가 생성되지 않습니다. (On.)

2. Double-sided : 조명이 되는 면이 앞면과 뒷면이 됩니다. (Off.)

3. Invisible : 보이지 않게 합니다. 이 옵션이 체크 되어 있으면 조명만한 크기의 하얀 면을 보실 수 있습니다. (Off)

4. Ignore light normals : 조명 표면에서 나오는 조명의 양이 각도에 따라 달라지는 것을 무시하여 전방향으로 동일한 빛의 강도로 방출 됩니다. (Off)

5. No decay : 광원에서 멀어 질수록 빛의 강도를 감쇠하는것을 막겠다라는 옵션입니다. 사실적인 조명 효과를 위해서는 옵션을 해제 합니다. (Off)

6. Skylight portal : 외부 환경광을 받아 들이겠다는 옵션입니다. 이 옵션을 체크하는 경우는 주로 창측에 설치하는 조명 입니다. (Off)

7. Store with irradiance map : 이 조명의 직접 조명 연산을 Irradiance map이 담당하게 합니다. 그래서 Global Illumination 계산시 Irradiance map 연산이 오래 걸리게 됩니다. 하지만 렌더링시에는 직접 조명 연산을 하지 않으므로 렌더링 시간은 단축 시킬 수 있습니다. (Off)

8. Affect diffuse : 재질이 가진 본래 컬러에 영향을 준다라는 옵션입니다. 체크를 해제 하면 조명만 발광하게 됩니다. (On)


9. Affect specular : 반사되는 재질의  컬러에 영향을 준다라는 옵션입니다. (On)

10. Affect reflections : 조명이 반사되는 물체에 비치게 되는 옵션입니다. (Off)

그리고 Sampling 값의 Subdivsion 값은 높을 수록 노이즈 현상을 줄일 수 있으나 GI 연산 작용이 오래 걸리게 됩니다.


이렇게 주광원의 세팅이 끝나면 간접 조명은 Vray light 조명을 활용하여 세팅하고 할로겐 조명은 Photometric Web 조명을 사용해서 IES 파일을 불러 들여 씬을 연출하게 됩니다. 


Image 9에서 보듯이 조명의 수선 방향이 아래로 가는 Vray light의 Plane 조명이 각 공간에 주 광원으로 활용할려고 하는 조명이고 수선의 방향이 위로 솟아 있는 얖은 Plane 조명은 간접 조명의 효과를 주기 위해서 사용되는 조명 입니다.

3. 컬러 블리드 현상 제어 하기

컬러 블리드 현상은 G.I.의 원리 때문에 생기는 현상이긴 하나 실제 자연에서도 일어나는 현상 입니다. 그러나 컴퓨터에서 계산되는 G.I.는 채도를 많이 띄고 있어서 간혹 부자연스러운 이미지를 만들어 내게 됩니다. 특히 인테리어에서는 바닥 재질은 진한색을 많이 사용하고 천정은 흰색을 많이 사용하는데 이런 컬러 블리드 현상 때문에 백색으로 표현하고 싶은 천정이 노랗게 되는 현상이 많이 발생하게 됩니다. 벽도 흰색으로 하고 싶은데 갈색을 띈다던지 이런 현상이 컬러 블리드 현상이라고 생각하시면 되겠습니다.

이 문제를 해결하기 위해서 저는 VrayOverrideMtl 재질을 사용해서 조절을 합니다.


Image 10번은 VrayOverrideMtl을 전부 미적용 시킨 상태 입니다. 갈색톤의 가구와 바닥의 재질이 전체적인 조명값에 영향을 미쳐 어둡게 나온 것을 확인하실 수 있을 겁니다.

Image 11번은 VrayOverrideMtl을 바닥 마루 재질에만 적용 시킨 상태 입니다. Image 10번과 비교해서 좌측 상단 천정 부분과 책상 밑의 그림자를 보시면 약간 밝아 진걸 느끼실 수 있을 겁니다.

Image 12번은 VrayOverrideMtl을 벽지, 가구, 바닥의 마루 재질에 모두 사용한 이미지 입니다. 깔끔한 느낌의 이미지이지만 조금 부자연 스러운 느낌의 이미지 입니다.

위 3 이미지는 포토샵 리터칭을 전혀 하지 않은 이미지 들입니다. 단순 비교하기 위하여 리사이즈도 하지 않은 렌더링 된 원본 상태 입니다. 위 3가지 이미지를 보고 머가 잘 된 결과물이다라고 느끼는 건 개인적인 차이 이긴 하나 저는 주로 Image 11번과 같이 바닥의 재질을  VrayOverrideMtl을 적용 시켜 결과물을 만들어 냅니다. 간혹 벽체의 재질을 채도가 높은 컬러를 사용하면 벽체의 컬러도 VrayOverrideMtl 재질을 적용 시켜 주변 환경에 영향을 많이 안 주도록 조절 합니다. 그럼 VrayOverrideMtl을 적용하는 법에 관해서 설명 하겠습니다.


01 - Default 재질이 바닥 마루 재질로 사용되어져 있으며 백색의 재질이 벽과 천정에 사용되어 졌습니다. 그리고 붉은색의 반사 재질은 가운데 공의 재질로 사용되어 졌습니다.

Image 13에서 보는 바와 같이 바닥의 마루 재질을 VrayOverrideMtl 재질을 적용시키기 위해서 재질을 고르기 위한 버튼을 눌려 줍니다.


01-Defaul 재질이 선택되어진 상태에서 VRayMtl이라고 적힌 버튼을 누르면 Material/Map Browser 창이 팝업 됩니다. 여기서 VrayOverrideMtl 재질을 선택하고 아래쪽에 OK 버튼을 눌려 줍니다. 


Image 15 번에서 보듯이 Replace Material 확인창이 팝업 됩니다. Discard old material?(기존의 재질을 버리시겠습니까?)을 체크하시게 되시면 기존의 재질을 없애버리고 새로운 재질을 적용하게 됩니다. 반드시 Keep old material as sub-material? (기존의 재질을 서브 재질로 유지하시겠습니까?)을 체크된 상태로 OK 버튼을 클릭 합니다.


기존 마루의 재질이 유지 된 채로 VrayOverrideMtl이 적용된 상태 입니다. Base Material에 보면 01 - Default (VRayMtl)이 유지된 걸 보실 수 있읍니다. 이제 백색의 재질을 드래그 해서 GI Material에 드랍 시켜줍니다. 마찬가지로 붉은 재질에도 마루 재질과 같은 과정으로 VrayOverrideMtl 재질을 적용시켜준후 백색의 재질을 GI Material 슬롯에 드래그드랍으로 적용 시켜 주고 렌더링 확인을 합니다.


Image 17의 재질의 Parameters 파트를 보시면 Base Material에는 기존 우드 재질이 GI Material에는 02 - Default (VRayMtl)의 백색 재질이 적용되어진걸 확인하실 수 있습니다. 마찬가지로 03 - Default 재질(붉은색)도 VrayOverrideMtl이 적용된 상태 입니다. 그리고 렌더링 된 결과물을 보시면 전체적으로 백색톤의 최종 결과물을 확인 하실 수 있을 겁니다.

4. 결 론

원론적인것 까지 설명할려고 하다 보니 글이 많이 길어 졌네요. 이미지가 어둡게 나와서 고민이신분들께 도움이 되길 바랍니다. 오브젝트를 랜더링할때 라이트 세팅은 기본 적으로 Fill Light, Key Light, Back Light로 분위기를 조성하게 됩니다. 하지만 인테리어 렌더링에서는 전체적인 분위기 조성이 중요하기 때문에 Fill Light 위주로 분위기를 꾸미게 되나 G.I.의 장점을 극대로 활용하여 Key Light와 Back Light를 거의 표현할 수 있게 해 줍니다. 그래서 2. Global Illumination에서 옵션을 적절하게 조절해주는 것이 중요 합니다. 더 많은 옵션을 설명하기에는 너무 방대한 양이며 저 또한 그 옵션 부분에 대해서 세세하게 모르므로 아는 부분 위주로 설명하였습니다. 그리고 이렇게 G.I.를 사용하면 재질과 함께 조명 연산을 하게 되어 3. 컬러 블리드 현상 제어 하기로 설명 하였습니다. 이 컬러 블리드 현상 제어하는 방법에는 다른 방법도 있습니다. 모든 오브젝트를 흰색의 재질을 적용한 다음 Irradiance map 연산 파일과 Light cache 연산 파일을 미리 저장해두고 렌더링시 물체가 가지는 재질을 적용시키고 G.I. 엔진의 연산 파일을 불러와서 사용하는 방법, Vray Frame Buffer를 이용해서 컬러를 빼는 방법 등이 있으나 제가 사용하는 VrayOverrideMtl 방법을 사용하여 제어하는 방법으로 설명 하였습니다. 그리고 최종 결과물의 계단 현상을 조절하는 방법에 대해서 설명하였습니다.

이까지 작성해 놓고 보니 부족한 부분이 너무 많습니다. 아파트 거실과 같이 베란다 창이 큰 경우 시간상 정오를 기준으로 잡고 세팅을 하는게 더 극적인 효과를 볼 수 있습니다. 이 때는 또 세팅이 달라지겠지요. 하지만 기본적인 원리를 먼저 이해하는 것이 중요하다고 생각합니다. 연습 하실 때는 가장 기본적인 모델링 세팅을 해놓고 연습을 해보십시오. 저는 첨에 마지막에 보시는 바와 같이 4000(W)X3000(D)X2400(H) 최소한의 공간을 만들어 놓고 그 안에 오브젝트 하나만 넣어 두고 옵션을 이리 저리 바꿔보면서 공부한 기억이 납니다.

그리고 제가 이전에 설명 드렸던 2009/09/10 - [강좌 (Tutorial)/Rendering] - [맥스 렌더링 팁] 감마 조절로 좀 더 뽀사시한 이미지 렌더링 이 선행되어져야 합니다. 기본적인 환경 세팅이 우선시 되어져야 겠죠.