셰이딩 모델

머티리얼 셰이딩 모델 프로퍼티 옵션에 대한 분석입니다.

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Shading Model, 셰이딩 모델은 머티리얼이 빛을 받아 반사하는 방식을 조절합니다. 다른 말로 하자면, 머티리얼을 이루는 입력 데이터를 어떻게 사용하여 최종적인 모양새를 만들어낼 것인지를 조절하는 것입니다.

LightingModelProperties.png

언리얼 엔진에는 설정하는 머티리얼의 _모양_을 달성할 수 있도록 디자인된 수많은 **셰이딩 모델(Shading Model)** 이 있습니다. 예를 들어 **기본 라이팅포함(Default Lit)** 셰이딩 모델은 대부분의 표면에 사용할 셰이딩 모델인 반면, **클리어 코트(Clear Coat)** 또는 **헤어(Hair)** 셰이딩 모델은 다른 특정 표면 타입을 나타내기 위해 적절한 조명과 함께 자연스럽고 사실적인 모양을 나타내도록 고안되었습니다.

라이팅제외

라이팅제외(Unlit) 셰이딩 모델은 컬러에 이미시브만 출력하므로, 불이나 빛을 뿜는 오브젝트같은 특수 효과에 최적인 옵션입니다. 참고로 이 예제에서 보이는 머티리얼은 씬의 라이팅에 영향을 주지 않고 있습니다. 그 대신 높은 이미시브 값이 글로우 이펙트를 내고 있는데, 카메라에 적용된 더트 마스크 에 찍히기도 합니다. 빛을 발하는 것 같아 보이기는 하지만, 이 오브젝트로 인한 라이팅이나 섀도잉은 없습니다.

UnlitExample.png

라이팅제외 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 이미시브 컬러

  • 월드 포지션 오프셋 * 픽셀 뎁스 오프셋

기본 라이팅포함

기본 라이팅포함 은 이름이 암시하듯 기본 셰이딩 모델로, 가장 자주 사용됩니다. 이 셰이딩 모델은 직간접광은 물론, 리플렉션을 위한 스페큘러도 활용합니다.

DefaultLitObjects.png

기본 라이팅포함 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

서브서피스

서브서피스(Subsurface) 셰이딩 모델은 서브서피스 스캐터링 이펙트를 시뮬레이트합니다. 이 이펙트는 현실에서 빛이 표면을 투과하여 그 안에서 확산될 때 보이는 현상입니다. 얼음, 양초의 밀랍, 피부와 같은 오브젝트에서 가장 쉽게 볼 수 있습니다. (아래 설명된 사전통합 피부 모델은 물론) 서브서피스 모델은 서브서피스 컬러 입력에 의존합니다. 이 옵션은 오브젝트 표면 바로 아래 물질의 색으로 생각해 볼 수 있는데, 빛이 표면을 통해 퍼져나갈 때 이 색이 보이는 것입니다. 사람 피부의 경우, 보통 짙은 빨강색을 사용할 때 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 아래 얼음 정령의 경우, 표면에 반투명 깊이감을 내기 위해 (라이팅에 따른 다양한 계산이 포함된) 짙은 청록색을 사용했습니다.

서브서피스 셰이딩 모델 관련 상세 정보는 the Subsurface Shading Model documentation 문서를 참고하세요.

IceElemental.png

서브서피스 셰이딩 모델을 사용할 때는 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 서브서피스 컬러

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

사전통합 피부

사전통합 피부(Preintegrated Skin) 셰이딩 모델은 속성상 서브서피스 모델과 매우 비슷합니다만, 인간형 캐릭터의 피부를 렌더링할 때 퍼포먼스 비용을 최대한 낮춘 모델입니다. 물리적으로 완벽하진 않지만, 이 셰이딩 모델은 종종 캐릭터에 사용했을 때 멋진 결과를 얻을 수 있으며, 서브서피스 메서드보다는 렌더링 비용도 적습니다. 아래 이미지에서 캐릭터의 살에 사전통합 피부 셰이딩 모델을 사용하도록 설정되어 있습니다.

InfiltratorPreintegrated.png

사전통합 피부 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 서브서피스 컬러

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

클리어 코트

클리어 코트 셰이딩 모델은 표준 머티리얼 표면 위에 얇은 반투명 필름 레이어가 있는 복층 머티리얼을 더 잘 시뮬레이트합니다. 또한 이 셰이딩 모델은 금속 표면뿐만 아니라 비금속 표면에도 사용할 수 있습니다. 무색 금속에 부드럽게 색을 입힌 필름을 얹은 형상을 모델링하기 위해 디자인된 것입니다.

그 예로는 아크릴/락카 클리어 코팅이나 금속에 착색한 필름(소다 캔, 차량 도색) 등이 있습니다.

UE4

위의 얼룩은 머티리얼 에디터에서 작업한 것으로, 셰이딩 모델의 기능은 아닙니다.

이중 노멀 클리어 코트

클리어 코트 셰이딩 모델(Clear Coat Shading Model)에는 클리어 코팅 막 아래 표면에 2차 노멀 맵을 추가하는 옵션도 있습니다. 이를 통해 클리어 코트 레이어와는 다른 지오메트리 표면이나 반사 표면을 갖는 카본 파이버 및 차량 도색같은 복잡한 머티리얼을 보다 정확히 모델링해낼 수 있습니다.

바텀 노멀이 적용된 클리어 코트

현실 클리어 코트 재질 이미지

안에도 노멀을 적용한 클리어 코트

실제 사진

클리어 코트 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 클리어 코트

  • 클리어 코트 러프니스

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

서브서피스 프로파일

Subsurface Profile Shading Model (Subsurface Profile) 은 속성상 서브서피스와 사전통합 피부 셰이딩 모델 양쪽 모두와 아주 비슷합니다. 하지만 보다 고사양의 피부 렌더링에 초점을 맞추고 있습니다. 피부, 특히나 사람 피부를 시뮬레이션해 내려는 경우에 가장 적합한 셰이딩 모델입니다.

Standard Shading

Subsurface Profile Shading

서브서피스 프로파일 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

양면 폴리지

양면 폴리지(Two Sided Foliage) 셰이딩 모델을 이용하면 머티리얼의 표면 속으로 빛이 투과되므로 나뭇잎 속으로 투과되는 빛과 같이 자연스럽고 균등해 보이는 결과를 만들 수 있습니다. 서브서피스 컬러는 빛의 투과량을 정의하며 잎의 줄기와 잎맥 등의 부위에 마스크를 생성하는 데 사용됩니다.

또한 양면 폴리지 셰이딩 모델은 피부 또는 좀 더 두꺼운 표면에서 좋은 결과를 보이는 Subsurface 산란 모델에서 발생하는 문제를 해소하는 데 도움이 됩니다. 다른 셰이딩 모델을 이용하면 잘못된 모양의 결과가 도출될 수 있습니다. 예를 들어 아래 예시와 같이 기본 라이팅포함을 이용하면 사실적으로 보이는 폴리지를 만드는 데 핵심인 빛의 투과를 시뮬레이트하지 않으므로 바닥의 표면이 거의 검은색에 가깝게 표현됩니다.

Default Lit

Two Sided Foliage

양면 폴리지 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 서브서피스 컬러

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

헤어

헤어 셰이딩 모델을 이용하면 하나는 빛의 색상을 표현하고 다른 하나는 모발과 빛의 색상을 혼합하여 표현합니다. 여러 스페큘러 하이라이트를 시뮬레이션하면서 자연스러워 보이는 모발을 연출합니다.

Hair_Scraggle.jpg

헤어 셰이딩 모델을 사용할 때는 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 스캐터

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 탄젠트

  • 월드 포지션 오프셋

  • 백라이트

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

의상

클로스(Cloth) 셰이딩 모델을 이용하면 의상을 가장 똑같이 표현하는 머티리얼을 재현할 수 있습니다. 여기에는 의상 표면 전반의 얇은 "퍼즈" 레이어가 포함되며, 이 레이어는 빛이 상호작용하고 이러한 타입의 머티리얼과 작용하는 방식을 시뮬레이트합니다.

ClothShading.jpg

의상 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 퍼즈 컬러

  • 의상

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

눈(Eye) 셰이딩 모델은 눈의 각 생물학적 부위를 예술적으로 제어하여 눈 표면의 그림자를 시뮬레이트하도록 고안되었습니다. 이 셰이딩 모델은 고도로 기술적이며 셰이더 코드, 머티리얼, 지오메트리 형태, UV 레이아웃 간에 매우 강한 종속성을 갖도록 개발되었습니다.

셰이더 개발에 대한 광범위한 경험이 없는 상태에서 자체적으로 눈 머티리얼을 구축하는 것은 권장하지 않습니다. 사실적인 인간형 눈을 만드는 데 관심이 있다면 에픽게임즈 런처의 학습 탭에서 제공하는 Digital Humans 예시 프로젝트에서 눈 지오메트리를 추출하는 것을 권장합니다. 해당 프로젝트의 눈 지오메트리에 할당된 머티리얼을 그대로 사용하고 목적에 맞춰 텍스처만 원하는 것으로 대체해 보세요.

EyeShading.jpg

눈 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 홍채 마스크

  • 홍채 간격

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

단일 레이어 물

단일 레이어 물(Single Layer Water) 셰이딩 모델을 이용하면 불투명(Opaque) 블렌드 모드를 사용하면서 투명한 수면의 효과를 달성할 수 있습니다. 이는 투명(Transparent) 블렌드 모드가 필요한 머티리얼 사용에 따른 비용과 복잡성을 줄여줍니다.

Shading Model: Default Lit

Shading Model: Single Layer Water

단일 레이어 물 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 앰비언트 오클루전

  • 리프랙션

  • 픽셀 뎁스 오프셋

얇은 반투명

얇은 반투명(Thin Translucent) 셰이딩 모델은 물리 기반의 반투명 머티리얼 타입을 지원해 스페큘러와 배경 오브젝트를 정확하게 처리하는 진정한 착색 유리 또는 유색 유리를 만들 수 있게 해줍니다.

예를 들어 착색 유리 머티리얼을 만들 경우, 흰색 스페큘러 하이라이트와 착색된 배경이 필요합니다. 이 셰이딩 모델은 공기에서 유리로, 유리에서 공기로 반사되는 빛을 고려한 물리 기반 셰이더를 통해 두 가지를 싱글 패스로 렌더링합니다.

Shading Model: Transparency

Shading Model: Thin Transparency

얇은 반투명 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 오파시티

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

머티리얼 표현식에서

From Material Expression (또는 픽셀 단위) 셰이더 모델은 머티리얼 그래프에서 로직을 통해 여러 셰이딩 모델을 하나의 머티리얼(또는 머티리얼 인스턴스)로 결합하게 해주는 고급 기능입니다.

셰이딩 모델From Material Expression 로 설정된 경우 셰이딩 모델 입력을 이용할 수 있으며 머티리얼 그래프에서 Shading Model 노드를 이용해 이를 설정할 수 있습니다.

FromMaterialExpression_Example.png

BlendMaterialAttributes_Result.png

머티리얼 표현식에서 셰이딩 모델을 사용할 때는, 다음과 같은 입력에 접근할 수 있습니다:

  • 베이스 컬러

  • 메탈릭

  • 스페큘러

  • 러프니스

  • 이미시브 컬러

  • 노멀

  • 월드 포지션 오프셋

  • 앰비언트 오클루전

  • 픽셀 뎁스 오프셋

  • 셰이딩 모델

추가 정보 및 사용 사례 예시에 대해서는 From Material Expression 셰이딩 모델을 참조하세요.

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