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    2021.11.10 Visual

    CREATING REALISTIC WORLDS for GAMES, ‘LiDAR’

    Environment Scan

    CREATING REALISTIC WORLDS for GAMES, ‘LiDAR’

    3D 데이터로 구현하는 현실 세계 – ‘LiDAR’ 최신 장비 도입

    게임의 배경은 게임의 분위기를 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다. 실제 공간처럼 자연스러우면서도 아름다운 배경은 플레이어를 게임 속 상황으로 몰입시키는데요. 아티스트가 게임 배경을 더 효율적이고 정교하게 구현할 수 있도록, 엔씨의 ‘배경 스캔팀’은 사물과 장소를 고품질 3D 스캔 데이터로 변환하는 기술을 계속 발전시키고 활용해왔습니다.

    올해 6월, 배경 스캔팀은 최신 3D 스캔 장비 ‘LiDAR’를 국내 게임사 최초로 도입했습니다. 레이저를 활용하는 LiDAR는 더 넓고 많은 지역을 정교하게 스캔할 수 있는데요. 장비에 대한 설명과 함께, LiDAR 도입을 통해 배경 스캔 팀이 꿈꾸는 기대효과와 비전을 자세히 소개하겠습니다.

    더 넓게, 더 정밀하게 구현하는 게임 속 세계

    유저들은 게임 속 배경을 통해 상상의 세계를 자유롭게 유영하는 즐거움을 맛본다. 정밀하게 구현된 배경은 유저들이 게임 세계관에 완벽하게 몰입하도록 돕는다. 그 배경을 구현하는 아티스트가 필요한 요소를 모두 제작하기란 결코 쉽지 않다. 마을 하나만 하더라도 바닥의 질감이나 모양, 상점, 가로등, 광장 같은 것들을 직접 만들려면 수많은 시간과 노력이 필요하기 때문이다.

    그렇지만 배경 스캔 데이터를 활용하면 이야기가 달라진다. 실제 사물에 기반하여 스캔 장비로 측정하면 데이터를 디지털에서 활용할 수 있는 3D 오브젝트로 변환할 수 있기 때문이다. 아티스트는 데이터를 그대로 사용하거나 원하는 대로 수정해 배경 제작에 활용할 수 있다. 빈 도화지에서 시작해 작은 것부터 큰 것까지 하나하나 만들어야 하는 수고가 덜어진 것이다.

    엔씨에는 스캔을 통해 데이터를 축적하고 활용하여 배경 에셋을 만드는 배경 스캔팀이 있다. 이 팀은 작은 소품에서 건축물, 나아가 자연 풍경에 이르는 여러 대상을 스캔한다. 좋은 데이터를 만들 수 있는 장소를 물색하거나, 스캔 데이터를 후보정하여 아티스트들에게 제공하는 일까지 도맡아 한다. 최근에는 국내 게임 회사 최초로 배경 스캔 장비 ‘LiDAR’를 도입해, 더욱 전문적이고 퀄리티 높은 3D 스캔 데이터를 제작하기 위해 박차를 가하고 있다.

    실측 기반 광대역 3D 스캔 장비, LiDAR

    3D 스캔에서 빠질 수 없는 장비인 LiDAR는 실제 장소를 그대로 구현해낸다. LiDAR가 아닌 일반 장비는 대상이 클수록 정확히 스캔하기가 어렵다. 뿐만 아니라 LiDAR가 하루 만에 끝낼 스캔을 한 달 동안 스캔하는 등 많은 시간을 소모하기도 한다. 스캔의 대상이 되는 사물들은 다양한 원재료로 구성되는데, 그 특성에 적합한 촬영 시스템을 일일이 구축하기도 쉽지 않다.

    반면 LiDAR는 사물을 보다 효율적이고 정교하게 스캔하게 해준다. 초당 1,000,000만 포인트의 레이저 펄스를 방사한 후 물체의 표면을 통해 얻는 정보를 3D 모델링으로 시각화하는 스캔 방식 덕분이다. 따라서 원재료들의 특징과 질감을 정확하게 포착하는 촬영 시스템을 구축할 수 있다.

    LiDAR는 최대 1Km에 이르는 광대역까지 스캔할 수 있으므로 사람이 접근할 수 없는 지역을 멀리서 스캔할 수도 있다. 뿐만 아니라 이 모든 환경을 실측 기반으로 스캔해 보다 정확한 3D 모델링을 데이터화한다. 덕분에 배경 스캔팀은 더 빠르고 효율적으로 품질 높은 데이터를 아티스트에게 제공할 수 있다.

    전문성과 기술력으로 이뤄내는 차세대 게임 배경 퀄리티

    주로 야외에서 진행되는 배경 스캔에는 차원 높은 전문성과 노하우가 필요하다. 기온, 날씨, 바람 등의 환경에 따른 변수가 크므로 매번 촬영 장비와 촬영법을 바꿔야 하기 때문이다. 엔씨의 배경 스캔팀은 사진을 전공하고 해외에서 문화재 스캔 작업을 해온 인재를 영입하는 한편 항공 매핑에 관한 전문성도 갖추기 위해 구성원들이 국가 드론 전문 자격증까지 취득하는 등 기술력과 전문성을 꾸준히 쌓아 올렸다. 그 결과는 조명을 이용하여 야외 *교차 편광 촬영기법을 활용하는 등의 탁월한 역량으로 나타났다.

    *교차 편광 촬영기법: 가로 빛의 파장과 세로 빛의 파장을 교차시켜 난반사를 없애 물체의 고유색을 촬영할 수 있는 기법

    LiDAR 같은 신규 장비 도입 외에도 이처럼 경험 많은 전문 인력을 영입하고 끊임없이 기술을 개발한 덕분에 엔씨의 배경 스캔팀은 국내는 물론 세계적으로 많은 게임사 가운데서도 기술을 선도할 수 있었다. 이들은 국내외 스캔 관련 학회와 논문, 게임 분야의 스캔 사용에 대한 새로운 소식들을 늘 찾아본다. 어떤 기술이 새로 나왔는지, 어떤 장비들을 운용하는지 확인하고, 어떻게 하면 더 나은 기술을 개발하고 사용할 수 있을지를 꾸준히 테스트한다. 그 결과, 배경 스캔팀은 올해 LiDAR를 도입한 후 여러 프로그램에서 사용할 수 있도록 스캔 데이터를 통합했다. 게다가 올해 안에 풀 프레임으로 고해상도를 촬영할 수 있는 드론을 도입할 예정이다. 또한 내부 테스트를 거쳐 내년에는 퀄리티가 더 좋은 항공 매핑 스캔 데이터를 제공할 계획이다.

    배경 스캔팀은 원하는 스캔 대상을 찾기 위해서라면 먼 길도 마다하지 않고 떠난다. 따뜻한 나라에서 잘 자라므로 우리나라에서는 흔히 보기 힘든 나무를 찾기 위해 완도와 제주도까지 갔다. 또한 풀이 없는 경사면을 찾기 위해 지리산의 21개 둘레길과 강원도 산지를 헤매기도 했다. 최고의 장비에 이런 노력까지 더해져 엔씨는 국내 어느 게임사보다 퀄리티 높은 배경 스캔 기술력을 갖게 되었다.

    현실을 디지털로 옮기는 3D 배경 스캔 과정

    배경 스캔팀은 LiDAR 도입과 동시에 개발팀의 의뢰를 받아 활발하게 스캔 작업을 진행하고 있다. 스캔 작업은 꼼꼼하고 세밀해야 한다. 즉, 전문성과 노하우, 적절한 대상을 찾기 위한 노력, LiDAR나 드론 같은 최신 장비 등의 여러 요소가 한데 어우러져야 한다.

    적절한 촬영 장소 고르기

     스캔을 하려면 우선 게임 기획과 콘셉트에 맞는 촬영 장소를 섭외해야 한다. 최근에는 을씨년스러운 초가집 배경을 원하는 개발팀의 요청을 받고 전라좌수영 등의 적절한 장소를 물색했다. 이때 촬영할 공간이 충분하지 않거나 위험한 지역, 환경(계절, 햇빛 방향 등)이 맞지 않는 곳은 피해야 한다. 또한 건물을 하나의 에셋으로 제작하는 경우에는 건물의 모든 면을 촬영할 수 있어야 한다. 근처에 있는 다른 건물과 환경적 변수 같은 요인 때문에 촬영 공간을 확보하지 못하면 촬영을 할 수 없다.

    LiDAR 장비를 활용한 배경 스캔 진행

     다양한 요소를 고려하여 촬영 장소를 정하면, LiDAR를 활용한 스캔을 시작한다. LiDAR는 그저 한곳에 고정되지 않고 다양한 각도로 움직이며 사방을 면밀히 스캔한다보통 한곳에서 스캔 한 번을 돌리는 데 10분 정도 걸리는데대상 물체의 크기나 복잡함에 따라 횟수가 늘어난다예컨대 초가집은 레이저가 미처 닿지 못하는 처마나 옆뒷면 등도 스캔할 수 있도록 여러 지점에서 작업해야 한다.

    드론 촬영을 통한 항공 매핑과 일반 카메라 촬영

    배경 스캔을 할 때 LiDAR만큼 중요한 장비는 바로 드론이다. LiDAR로 확보하지 못한 데이터는 드론을 이용한 항공 매핑 기술이나 일반 카메라 촬영으로 보완한다. 레이저가 닿지 않는 지붕 등은 기준점을 정하고 드론을 띄워 항공사진으로 촬영하고, 기둥 틈새나 문고리 같은 오브젝트들은 일반 카메라로 세밀하게 촬영한다.

    후보정 작업

    이렇게 여러 각도로 스캔한 데이터들은 처음에는 모두 구름처럼 모인 점, 즉 포인트 클라우드로 이루어져 있다. 배경 스캔팀은 포인트 클라우드 처리 소프트웨어 ‘*라이카 Cyclone’으로 점 하나하나를 하나의 스캔 데이터로 합친다. 데이터를 합치면 색을 정확하게 구현하기 위해 노출, 색온도, 컬러값 등을 보정하는 ‘컬러 체커(Color Check)’를 활용한다.

    *3D 레이저 스캐닝 프로젝트에 대한 광범위한 작업 처리 옵션을 제공하는 후처리용 소프트웨어

    배경 스캔팀은 작업할 때 보통 오브젝트의 반사를 줄여 정확한 텍스처를 구현하기 위해 교차 편광 기법을 활용하여 촬영한다. 교차 편광으로 촬영할 때는 수정을 많이 하지 않는다. 하지만 교차 편광이 불가능한 에셋을 제작할 때는 디라이팅을 통해 반삿값 및 그림잣값을 보정하고, 텍스처의 다른 컬러값을 수정해 *‘Albedo’ 텍스처를 제작한다. 후보정 작업까지 거친 최종 스캔 데이터는 사내에 공유해 아티스트들이 사용할 수 있도록 지원한다.

    *디라이팅: 빛을 제거하는 작업

    **Albedo 텍스처: 색상 정보만을 담고 있는 텍스처

    LiDAR, 상상에 현실감을 더하다

    LiDAR로 얻은 스캔 결과물을 이용하면 콘셉트를 정하고 고증하는 데 드는 시간뿐 아니라 게임 제작 시간도 줄일 수 있다. LiDAR의 가장 큰 장점은 현실을 퀄리티 높게 재현할 수 있다는 것이다. 그래픽의 퀄리티를 높이려면 무엇보다 시간이 많이 드는데, 스캔 데이터를 활용하면 그 시간이 훨씬 짧아진다.

    LiDAR는 넓은 장소를 실측 기반으로 빠르게 스캔하므로 차세대 AAA 게임뿐만 아니라 메타버스 등의 여러 분야에도 유용할 것이다. 또한 스캔하기 까다롭거나 분위기가 독특한 소품, 개성 강하고 아름다운 건축물, 신과 자연이 빚은 것만 같은 예술적인 풍광 등도 가뿐히 스캔할 수 있다. 덕분에 개발자들이 스캔 데이터에서 영감을 얻거나 게임에 활용할 수 있는 다양한 데이터 풀도 구축하게 되었다.

    NC만의 독창적인 게임 세계를 만들기 위해

    배경 스캔팀이 꿈꾸는 미래의 비전은 세 가지이다. 첫 번째는 엔씨만의 독특한 색깔과 개성이 배어 있는 스캔 라이브러리를 구축하는 것이다. 진귀한 물건들이 가득한 보물 상자 같은 라이브러리를 만들고자 한다.

    두 번째는 아름답고 예술적인 환경을 게임에 적용함으로써 이 자료들이 빛을 발하고 플레이어부터 개발자까지 영감을 얻도록 하는 것이다. 또한 아티스트들이 끊임없이 상상하고 창작할 수 있도록 불필요한 수작업을 줄여주고자 한다.

    세 번째는 빠르고 효과적으로 협업할 수 있는 배경 스캔 및 프리비즈 파이프라인을 구축하는 일이다. 퀄리티 높은 스캔 데이터를 좀 더 쉽게 활용할 수 있는 환경을 만들어 제작 과정에 중요한 축이 되는 한편 개발팀의 든든한 지원군이 되고자 한다. 배경 스캔팀 구성원들은 필요한 스캔 데이터가 있다면 지구 끝까지 가서라도 구해 오겠다는 거창한 다짐을 하고 있다.

    이처럼 엔씨는 LiDAR와 드론을 활용한 배경 스캔을 국내 게임 개발사 중 처음으로 시도하고 있다. 그만큼 배경 스캔은 아직 생소한 분야다. 그렇기에 배경 스캔팀은 사람들이 낯설어하는 배경 스캔이란 용어가 친근해지는 그날을 위해 노력을 게을리하지 않을 생각이다.