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섀도잉 참고서

문서 변경내역: 2004/03/01 Chris Sturgill (Demiurge Studios) 원저. James Golding, Andrew Scheidecker^?, Daniel Wright 업데이트. 홍성진 번역.

섀도잉 참고서

개요

언리얼 엔진 3 는 여러가지 독자적인 섀도잉 솔루션을 사용합니다:

Whole-scene dynamic shadows 전체-씬 다이내믹 섀도우 - 움직이는 라이트는 전체-씬 다이내믹 섀도우를 사용합니다.
Per-object dynamic shadows 오브젝트별 다이내믹 섀도우 - 움직이지 못하는 라이트가 움직이거나 다이내믹 오브젝트를 비출 때는 오브젝트별 다이내믹 섀도우를 사용합니다.
Precomputed shadows 미리계산된 새도우 - 움직이지 못하는 라이트가 스태틱 오브젝트를 비출 때는 미리계산된 섀도우 맵을 사용합니다.
Precomputed lighting 미리계산된 라이팅 - 스태틱 라이트가 스태틱 오브젝트를 비출 때는 미리계산된 라이트 맵을 사용합니다.

Light 클래스

월드에 놓을 수 있는 각 라이트 유형에 대해, 라이트의 섀도잉 방식을 조절하는 다양한 클래스가 있습니다. 그러한 클래스는 라이트가 런타임에 특정 방식으로 변하는 것을 제한하거나, 라이트를 "도미넌트" 라이트로 지정할 수 있습니다.

각 라이트(, PointLight 등)의 베이스 클래스는 그 라이트의 스태틱 버전입니다. 미리계산된 라이팅과 결합된 오브젝트별 다이내믹 섀도우를 사용합니다.
라이트의 Movable (무버블, 이동가능) 서브클래스는 런타임에 움직일 수 있는 것입니다. 전체-씬 다이내믹 섀도우를 사용합니다.
라이트의 Toggleable (토글러블, 껐다켰다) 서브클래스는 런타임에 움직일 수는 없지만 색과 밝기를 변경할 수 있는 것입니다. 섀도우 맵과 결합된 오브젝트별 다이내믹 섀도우를 사용합니다.
라이트의 Dominant (도미넌트, 우세) 서브클래스는 토글러블 라이트와 비슷하지만 디스턴스 필드 섀도우 맵을 사용합니다.

스포트라이트	무버블 스포트라이트	토글러블 스포트라이트	도미넌트 스포트라이트

섀도우 타입

오브젝트별 다이내믹 섀도우

움직이지 못하는 라이트에 영향받은 다이내믹 오브젝트는 오브젝트별 다이내믹 섀도우를 드리웁니다. 오브젝트별 다이내믹 섀도우는 라이트 시점에서 오브젝트를 봤을 때의 뎁스(깊이) 버퍼를 렌더한 다음 그것을 월드에 비추는(project) 식으로 돌아갑니다. 라이트에서 비추어진 섀도우 뎁스 버퍼의 깊이보다 멀리 있는 픽셀은 섀도잉(그늘지게 )되는 것입니다. 그늘진 부분과 밝은 부분 사이의 에지(선분)을 부드럽게 하기 위해 필터가 사용됩니다.

이 스크린 샷에서 보이는 날틀(Cicada)이 다리 위에 부드러운 다이내믹 섀도우를 드리우고 있습니다.

오브젝트별 다이내믹 섀도우의 품질과 비용은 화면상에 비춰지는 뎁스 버퍼 프러스텀의 크기에 따라 달라지는데, 그 크기는 그 다이내믹 오브젝트의 바운딩 박스의 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 즉 바운딩 박스가 딱 맞는 오브젝트에 최적이라는 뜻입니다. 피직스 애셋이 연결되지 않은 스켈레탈 메시는 런타임에 조인트 애니메이션에 맞춰 변하지 않는 느슨한 바운딩 박스가 생기게 되어, 그림자의 품질도 낮고 비용도 비싸집니다. 고로 피직스 애셋이 연결된 스켈레탈 메시는 조인트 애니메이션마다 매 프레임 계산되는 바운딩 박스가 꼭 맞아, 더 나은 품질의 그림자를 더 싸게 얻을 수 있습니다. 그런 젼차로 모든 스켈레탈 메시에 대해 피직스 애셋^?을 만드는 것이 좋습니다. 피직스 기반 애니메이션이 있는지와는 상관없이 말입니다.

"show shadowfrustums" 콘솔 명령을 치거나, 에디터 뷰포트에서 표시->고급 옵션 메뉴에서 섀도우 프러스텀 옵션을 선택하면 오브젝트별 다이내믹 섀도우에 대한 프러스텀을 볼 수 있습니다.

이 스크린샷의 스켈레탈 메시에는 피직스 애셋이 할당되어 있지 않습니다. 그래서 파랑 박스로 표현된 섀도우 프러스텀은 (잘 보이시라고 검정 윤곽선을 넣었습니다) 덩치만 크고 비효율적입니다.

이 스크린샷의 스켈레탈 메시에는 피직스 애셋이 할당되어 있습니다. 그래서 파랑 박스로 표현된 섀도우 프러스텀이 (잘 보이시라고 검정 윤곽선을 넣었습니다) 꼭 맞고 효율적입니다.

스태틱 오브젝트의 그림자가 다이내믹 오브젝트 위로 드리워지는 것을 처리하기 위해, 움직이지 못하는 라이트는 오브젝트별로 비춘 2차 섀도우 뎁스 버퍼를 만듭니다. 이 뎁스 버퍼는 라이트와 다이내믹 오브젝트 사이에 있는 스태틱 오브젝트에서 생성됩니다.

이 스크린샷의 스켈레톤 메시에는 미리계산된 그림자가 드리워져 있습니다. 다이내믹 스켈레탈 메시에 DynamicLightEnvironments 가 할당되었는지, "Use Boolean Environment Shadowing" 옵션을 (SkeletalMeshCinematicActor 의 경우 디폴트로 꺼져 있긴 하지만) 꺼서 다이내믹 프리-섀도잉이 가능하도록 합니다.

이 스크린샷의 보간된 스태틱 메시에는 스태틱 환경 지오메트리의 그림자가 그 위로 드리워져 있습니다. 보간된 스태틱 메시에 DynamicLightEnvironment 가 할당되었는지, "Use Boolean Environment Shadowing" 옵션을 (InterpActor 의 경우 디폴트로 켜져 있으니) 꺼서 다이내믹 프리(pre)-섀도잉이 가능하도록 합니다.

모듈레이트 섀도우 (변조 그림자)

오브젝트별 다이내믹 섀도우는 모듈레이트(변조된 것)일 수도, 노멀(일반적인 것)일 수도 있습니다. 노멀 섀도우는 그림자를 받는 것에 대한 그림자를 드리우는 라이트의 공헌을 마스킹(차단)하는 반면, 모듈레이트 섀도우는 그림자를 받는 것의 최종 색을 모듈레이트 섀도우 컬러로 변조시키기만 할 뿐입니다. 스태틱 라이트가 모듈레이트 섀도우에 요하는 작업은, 오브젝트별 다이내믹 섀도우와 그 스태틱 라이트가 사용하는 미리계산된 라이팅을 합치는 것입니다.

이 스크린샷에는 노멀 섀도잉이 적용되었습니다.

이 스크린샷에는 Mod Shadow Color 가 0.f, 0.f, 0.f, 1.f (검정)으로 설정된 모듈레이트 섀도잉이 적용되었습니다.

이 스크린샷에는 Mod Shadow Color 가 1.f, 0.f, 0.f, 1.f (빨강)으로 설정되었습니다.

스태틱 라이트와 토글러블 라이트의 디폴트는 모듈레이트 섀도우인 반면, 도미넌트 라이트의 디폴트는 노멀 섀도우입니다.

전체-씬 다이내믹 섀도우

무버블 라이트에 대해서는 전체-씬 다이내믹 섀도우가 사용됩니다. 전체-씬 섀도우는 오브젝트별 다이내믹 섀도우의 비춰진 섀도우-뎁스 버퍼와 비슷한 방식으로 작동합니다만, 각 오브젝트마다 비춰진 섀도우-뎁스 버퍼를 만드는 대신, 전체 씬에 대해 고정된 수의 섀도우-뎁스 버퍼를 사용합니다. 스포트 라이트는 하나의 섀도우 뎁스 버퍼를, 포인트 라이트는 육면체의 각 면마다 하나씩 여섯 개의 섀도우 뎁스 버퍼를, 디렉셔널 라이트는 뷰어를 중심으로 맞춘 캐스케이드 섀도우 뎁스 버퍼를 하나 이상 사용합니다.

이 스크린샷에서 무버블 포인트 라이트는 전체-씬 섀도우를 드리우고 있습니다.

이 스크린샷에서 무버블 스포트 라이트는 전체-씬 섀도우를 드리우고 있습니다.

이 스크린샷에서 무버블 도미넌트 디렉셔널 라이트는 전체-씬 섀도우를 드리우고 있습니다.

오브젝트별 다이내믹 섀도우와는 달리, 전체-씬 다이내믹 섀도우는 모듈레이트가 불가능합니다.

캐스케이드 섀도우 맵

도미넌트 디렉셔널 라이트는 전체-씬 섀도우에 캐스케이드 섀도우 뎁스 버퍼를 사용할 수 있습니다. 라이트가 움직일 수 없는 것이면 캐스케이드 섀도우 뎁스 버퍼를 미리계산된 섀도우랑 블렌딩할 수 있습니다. 가까운 오브젝트에는 캐스케이드 섀도우 뎁스 버퍼를, 먼 오브젝트에는 미리계산된 섀도우를 사용합니다.

미리계산된 섀도우

토글러블 라이트는 미리계산된 섀도우를 사용합니다. 미리계산된 섀도우는 라이트를 렌더링할 때 적용되는 그레이스케일 마스크, 아니면 도미넌트 라이트에 대해서는 사인드 디스턴스 필드로 저장됩니다.

미리계산된 라이팅

스태틱 라이트는 스태틱 오브젝트에 미리계산된 라이팅을 사용합니다. 미리계산된 라이팅은 모든 스태틱 라이트를 혼합시켜, 라이트가 런타임에 더이상 분리될 수 없도록 합니다. 그때문에 스태틱 라이트는 다이내믹 오브젝트에서 모듈레이트된 오브젝트별 섀도우만 드리울 수 있는 것입니다.

그림자 불투명도

마스크 머티리얼 불투명도는 모든 섀도우 타입이 따릅니다.

반투명 머티리얼 불투명도는 토글러블 라이트나 스태틱 라이트를 받은 스태틱 오브젝트에서 드리워지는 섀도우만이 따릅니다.

반투명 머티리얼이 마스크 머티리얼로써 다이내믹 섀도우를 드리우게 만들려면, 머티리얼의 Cast Lit Translucency Shadow As Masked (라이팅된 반투명 섀도우를 마스크된 것으로 드리우기) 프로퍼티를 참으로 하고, Opacity Mask (오패시티 마스크) 머티리얼 파라미터를 설정하면 됩니다.

섀도우/라이트 맵 해상도

미리계산된 섀도우와 BSP

BSP 표면에 사용된 섀도우 맵과 라이트 맵의 해상도를 바꾸려면, 그 면(들)을 선택한 다음 F5 키를 칩니다. 그러면 Surface 프로퍼티 메뉴가 뜹니다.

Pan/Rot/Scale 아래에 보면 Light map 값이 있습니다. 값이 낮을 수록 섀도우 해상도가 높아지는데, 아래와 같습니다:

미리계산된 섀도우와 스태틱 메시

미리계산된 섀도우는 스태틱 메시 지오메트리에도 드리워집니다. 디폴트로 섀도우 팩터는 버텍스별로 계산됩니다. 더 나은 섀도우 해상도를 위해, 섀도우 맵을 각 스태틱 메시에 대해 생성해야 합니다.

섀도우 맵의 모든 UV 데이터는 고유성을 띄어야 합니다. 미러링이나 타일링은 없어야 하는 것이죠. 스태틱 메시의 UV 에 미러링(접기), 스태킹(쌓기), 타일링(반복)이 있는 경우, 고유한 UV 2차 세트를 새로 만들어 줘야 합니다. UV 세트를 여러개 셋업하는 법에 대한 정보는 버텍스 블렌딩 튜토리얼 (영문 구형 문서) 을 참고하시기 바랍니다.

스태틱 메시 에디터에서 스태틱 메시를 엽니다 (콘텐츠 브라우저 창에서 스태틱 메시를 더블클릭). LightMapResolution 에 바라는 값을 채웁니다. 디폴트 값 0 은 섀도우 맵이 생성되지 않는다는 뜻입니다.

레벨 파일에 있는 메시 각각의 인스턴스에 대해 별개의 섀도우 맵이 생성되기에, 메모리 분기가 엄청나질 수 있다는 점 유념하시기 바랍니다.

메시에 UV 가 여러개 있는 경우, LightMapCoordinateIndex 에서 섀도우 맵에 사용할 세트를 선택하십시오. 디폴트는 0, UV 원래 세트입니다.

UV 채널 수가 렌더 창 왼쪽 위에 나타나 있는 것에 참고해 보십시오.

아래는 버텍스별 섀도잉과 섀도우 맵을 비교해 본 모습입니다.

섀도잉 옵션

클래스	그룹	프로퍼티	디폴트	설명
DirectionalLightComponent	Cascaded Shadow Maps	Whole Scene Dynamic Shadow Radius	0 이나 2000	뷰어를 중심에 둔 상태에서의 전체 씬 다이내믹 섀도우 반경으로, 카메라에서의 거리에 따라 미리계산된 섀도우를 대체합니다. 반경이 0 이면 다이내믹 섀도우를 끕니다. 이 기능은 현재 도미넌트 디렉셔널 라이트에만 지원됩니다.
DirectionalLightComponent	Cascaded Shadow Maps	Num Whole Scene Dynamic Shadow Cascades	1	뷰어를 중심에 둔 상태에서의 전체 씬 다이내믹 섀도우 반경으로, 카메라와의 거리에 따라 미리계산된 섀도우를 대체합니다. 반경이 0 이면 다이내믹 섀도우를 끕니다. 이 기능은 현재 도미넌트 디렉셔널 라이트에만 지원됩니다.
DirectionalLightComponent	Cascaded Shadow Maps	Cascade Distribution Exponent	4	WholeSceneDynamicShadowRadius 의 분수로 캐스케이드 전환 거리에 적용된 지수입니다. 지수가 1 이면 그 해상도에 비례하는 거리에서 캐스케이드 전환이 일어난다는 뜻입니다. 지수가 1 보다 크면 전환이 카메라 쪽 가까이서 일어납니다.
PointLightComponent	Lightmass	Shadow Exponent	2	라이트의 영향력이 아닌, 라이트가 빛을 발하는 표면의 반경입니다.
LightComponent	Light Component	Cast Shadows	True	라이트가 그림자를 드리울지 입니다.
LightComponent	Light Component	Cast Static Shadows	True	라이트가 스태틱 오브젝트에서 그림자를 드리울지 입니다. Cast Shadows 도 True 로 설정되어 있어야 합니다.
LightComponent	Light Component	Cast Dynamic Shadows	다양	라이트가 다이내믹 오브젝트에서 그림자를 드리울지 입니다. Cast Shadows 도 True 로 설정되어 있어야 합니다.
LightComponent	Light Component	Cast Composite Shadows	True	라이트가 컴포짓 라이팅(, 즉 라이트 인바이언먼트를 켠 상태의 합성 라이팅)으로 오브젝트에서 그림자를 드리울지 입니다.
LightComponent	Light Component	Affect Composite Shadow Direction	True	bCastCompositeShadow=TRUE 일 때, 라이트가 컴포짓 섀도우의 방향에 영향을 끼치게 할 것인지 입니다.
LightComponent	Light Component	Non Modulated Self Shadowing	False	켜고서 라이트가 모듈레이트 섀도우를 드리우는 경우, 이 라이트에서 렌더되는 섀도우의 셀프-섀도잉이 노멀 섀도우 블렌딩을 사용하도록 합니다. 섀도우는 라이트매핑된 인바이언먼트에 두고서도 셀프-섀도잉 품질을 높이고자 할 때 좋습니다. 켜면 두 가지 방법을 거의 합친 렌더링 부하가 발생합니다.
LightComponent	Light Component	Self Shadow Only	False	라이트가 다이내믹 오브젝트에서의 그림자를 자기 위로만 드리우도록 합니다.
LightComponent	Light Component	Force Dynamic Light	False	라이트의 클래스와는 무관하게 무버블인 것처럼 섀도우를 드리우도록 합니다.
LightComponent	Light Component	Light Shadow Mode	다양	라이트에 적용할 섀도잉 타입입니다.
LightComponent	Light Component	Shadow Filter Quality	SFQ_Low	라이트에 의해 드리워지는 다이내믹 섀도우에 사용할 필터링 품질입니다.
LightComponent	Light Component	Mod Shadow Color	검정	이 라이트(가 모듈레이트 섀도우를 드리운다면, 거기)에서 다이내믹 섀도우를 받는 픽셀에 변조시켜줄 색입니다.
LightComponent	Light Component	Min Shadow Resolution	0	그림자 피사체 깊이 렌더링에 허용되는 (텍셀 단위) 최소 치수에 대한 덮어쓰기입니다. 섀도우 페이딩 역시 조절하는데, 섀도우 해상도가 MinShadowResolution (최소 섀도우 해상도)에 도달하면 완전히 페이드 아웃 됩니다. 값이 0 이면 SystemSettings 의 MinShadowResolution 을 디폴트로 삼습니다.
LightComponent	Light Component	Max Shadow Resolution	0	그림자 피사체 깊이 렌더링에 허용되는 (텍셀 단위) 최대 정사각 치수에 대한 덮어쓰기입니다. 값이 0 이면 SystemSettings 의 MaxShadowResolution 을 디폴트로 삼습니다.
LightComponent	Light Component	Shadow Fade Resolution	0	섀도우보다 텍셀 해상도가 떨어지면 페이드 아웃이 시작됩니다. 섀도우 해상도가 MinShadowResolution 에 도달하면 완전 페이드 아웃 됩니다. 값이 0 이면 디폴트는 SystemSettings 의 ShadowFadeResolution 이 됩니다.
LightComponent	Light Component	Use Direct Light Map	True	스태틱 라이트에 거짓으로 설정되면, 미리계산된 라이팅 대신 미리계산된 섀도잉을 강제로 사용하도록 합니다.
Material	Translucency	Cast Lit Translucency Shadow As Masked	False	머티리얼의 오패시티 채널을 다이내믹 섀도우의 반투명 백분율이 아닌 마스크로 다루게 할 것인지 입니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Cast Shadow	True	프리미티브 컴포넌트가 그림자를 드리울 것인지 조절합니다. 현재 다이내믹 프리미티브는 이 옵션과 bCastDynamicShadow 옵션이 둘 다 켜져있지 않으면 스태틱 오브젝트에서 그림자를 받지 않습니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Cast Dynamic Shadow	True	프리미티브가 라이트와 다이내믹 오브젝트 사이에 있는 것처럼 미리계산된 섀도잉이 아닌 상황에서 프리미티브가 그림자를 드리우게 할 것인지 조절합니다. 이 옵션은 CastShadow 가 참일 때만 사용됩니다. 현재 다이내믹 프리미티브는 이 옵션과 CastShadow 옵션이 둘 다 켜져있지 않으면 스태틱 오브젝트에서의 그림자를 받지 않습니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Cast Static Shadow	True	프리미티브가 움직이지 않는 그림자를 드리우는 라이트에서 그림자를 드리울 것인지 조절합니다. Cast Shadow 역시 참으로 설정되어 있어야 합니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Force Direct Light Map	False	라이트가 라이트맵을 사용하도록 설정되어 있지 않은 경우에도, 이 프리미티브에 영향을 끼치는 모든 스태틱 라이트에 대해 강제로 라이트맵을 사용하도록 합니다. 즉 스태틱 라이트를 가리는 다이내믹 오브젝트에서는 프리미티브에 어떠한 그림자도 드리워지지 않는다는 뜻입니다. 다이내믹 라이트의 경우 그림자가 올바르게 드리워집니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Self Shadow Only	False	참이면 프리미티브는 자기 그림자만 드리우며, 다른 프리미티브에 그림자를 드리우지 않습니다. 다른 프리미티브의 그림자를 잘 알아볼 수 없는 상황에서 최적화로 쓸 수 있습니다.
PrimitiveComponent	Lighting	No Mod Self Shadow	False	모바일 플랫폼 전용! 참이면 프리미티브는 자신은 물론 다른 모듈레이트 섀도우 캐스터에서 투영되는 모듈레이트 섀도우를 받지 않습니다. 셀프 섀도잉 부작용을 해결하기 위해 사용합니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Accepts Dynamic Dominant Light Shadows	True	도미넌트 라이트 섀도우를 받을 필요가 없는 오브젝트에 대한 최적화입니다. GPU 시간을 많이 잡아먹는데다 심하게 텍스처 의존적이면서도 절대로 도미넌트 라이트에서 확연한 그림자를 받지 않는 오브젝트, 이를테면 나무같은 것에 좋습니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Cast Hidden Shadow	False	참이면 프리미티브는 bHidden 이 참이라도 그림자를 드리웁니다. 프리미티브가 안보이는 데도 그림자를 드리우게 할 지를 정합니다. 이 옵션은 CastShadow 가 참일 때만 사용됩니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Cast Shadow As Two Sided	False	이 프리미티브가 양면 머리티렁인양 그림자를 드리우게 할 지 입니다.
PrimitiveComponent	Lighting	Use Precomputed Shadows	다양	프리미티브가 미리계산된 섀도우나 라이팅을 사용할 수 있도록 할지 입니다.