폴리곤 모델링이란 무엇인가요?
게임, 영화 또는 제품 렌더링에서 본 거의 모든 3D 모델은 폴리곤 메시입니다. 그 메시가 무엇으로 구성되어 있는지—그리고 그 위에 수행되는 몇 가지 작업이 실제로 무엇을 하는지—이해하는 것이 막연하게 점을 움직이는 것과 의도적으로 모델링하는 것의 차이입니다.
간단한 답변
폴리곤 모델링은 공유된 엣지와 버텍스로 연결된 평평한 면들로 3D 형태를 만듭니다. 간단한 형태에서 시작하여 익스트루드, 인셋, 베벨, 루프 컷, 서브디바이드 등의 작업을 통해 원하는 형태로 만듭니다. 이러한 면들의 배열—즉 토폴로지—는 모델이 얼마나 잘 변형되고, 서브디바이드되며, 텍스처링되는지를 결정합니다.
버텍스, 엣지, 페이스
폴리곤 메시는 세 가지 요소로 구성되며, 다른 모든 것은 이들로부터 만들어집니다. 버텍스는 공간상의 점이며, 엣지는 두 버텍스를 잇는 직선입니다. 페이스는 닫힌 엣지 루프로 둘러싸인 평평한 표면으로, 세 개의 엣지는 삼각형을, 네 개의 엣지는 쿼드를 만듭니다.
따라서 곡률은 항상 착시입니다. 구는 둥글지 않습니다. 수백 개의 평평한 면들이 배열되어 렌더러가 그 면들 사이의 셰이딩을 부드럽게 처리하면, 우리의 눈은 곡선으로 인식합니다. 더 많은 면은 더 부드러운 표현과 더 무거운 메시를 의미하며, 이것이 모든 모델링 결정의 핵심적인 절충점입니다.
쿼드는 초보자들이 예상하는 것보다 더 중요합니다. 서브디비전 알고리즘, 엣지 루프, 변형은 모두 네 변을 가진 면에서는 예측 가능하게 작동하지만, 다섯 개 이상의 변을 가진 면—n-gon—에서는 예측 불가능하게 작동합니다. 대부분의 모델러는 작업 중에는 메시를 쿼드로 유지하고 내보낼 때 삼각형화가 이루어지도록 하는데, 게임 엔진은 어차피 모든 것을 삼각형으로 변환하기 때문입니다.
실제로 사용하는 작업들
Extrude는 면을 바깥쪽으로 당겨 원래 위치로 연결되는 벽을 만듭니다. 이는 모델링에서 가장 많이 사용되는 단일 작업이며, 큐브를 거의 모든 것으로 변환하는 작업입니다. Inset은 면 내부에 더 작은 면 복사본을 만드는데, 이는 패널이나 버튼을 익스트루드하기 전에 테두리를 만드는 방법입니다.
Bevel은 날카로운 엣지를 두 개 이상의 가까운 엣지로 대체하여 모서리를 부드럽게 만듭니다. 이것은 장식이 아닙니다. 실제 표면은 엣지를 따라 빛을 받으며, 물리적인 세계에는 완벽하게 날카로운 것이 없기 때문에, 완벽하게 날카로운 모서리는 컴퓨터로 생성된 것처럼 보입니다.
루프 컷은 메시 주위에 엣지 링을 삽입하여 형태를 만들 공간을 더 많이 제공하고—무엇보다도—서브디비전의 동작 방식을 제어합니다. 서브디바이드(Subdivide)는 각 면을 더 작은 면으로 분할하고 결과를 부드럽게 만들어, 각진 케이지를 매끄러운 표면으로 바꿉니다. 불리언(Boolean)은 합집합, 차집합 또는 교집합을 통해 두 형태를 결합하는데, 이는 빠르지만 나중에 정리해야 할 지저분한 토폴로지를 남기는 경향이 있습니다.
토폴로지가 중요한 이유
토폴로지는 면들이 어떤 형태를 묘사하는지와는 무관하게 배열된 방식을 말합니다. 두 모델이 겉보기에는 똑같아 보여도 토폴로지는 완전히 다를 수 있으며, 그 차이는 모델을 가지고 추가 작업을 시도하는 순간 드러납니다.
토폴로지는 세 가지를 결정합니다. 첫째, 모델이 변형되는 방식입니다. 예를 들어, 엣지 루프가 관절 주위를 따라 흐르면 팔꿈치가 깔끔하게 구부러지지만, 그렇지 않으면 찌그러집니다. 둘째, 서브디비전 방식입니다. 균일하게 배치된 쿼드는 예측 가능하게 부드러워지는 반면, 엔곤(n-gons)이나 폴(pole)은 꼬집히는 듯한 현상을 만듭니다. 셋째, 텍스처링 방식입니다. 깔끔한 메시는 UV 언랩핑이 훨씬 쉽지만, 복잡한 메시는 늘어지거나 사용할 수 없는 맵을 생성합니다.
이것이 렌더링 결과가 좋아 보여도 모델러들이 깔끔한 메시를 중요하게 여기는 이유입니다. 렌더링은 한 작업의 끝이지만, 모델은 보통 여러 다른 작업의 시작점이 되기 때문입니다.
스컬핑 및 CAD와의 차이점
스컬핑은 정반대의 방식으로 작동합니다. 의도적으로 면을 배치하는 대신, 매우 조밀한 메시를 점토처럼 밀고 당기며 소프트웨어가 지오메트리를 처리하도록 맡깁니다. 이는 얼굴, 생명체, 옷 주름과 같은 유기적인 형태에 훨씬 적합하지만, 정밀함이나 가벼운 메시가 필요한 경우에는 훨씬 불리합니다. 그래서 스컬핑된 모델은 보통 나중에 깔끔한 폴리곤 모델로 리토폴로지됩니다.
CAD는 또 다릅니다. CAD는 평평한 면으로 형태를 근사화하는 대신, 정확한 곡선과 솔리드 형태로 수학적으로 형태를 묘사합니다. 이러한 정밀성은 기계 공학에 필수적이며 폴리곤 메시로는 제공할 수 없는 부분입니다. 하지만 CAD 모델도 게임 엔진이나 렌더러에서 사용하려면 폴리곤으로 변환해야 합니다.
대부분의 실제 작업에서는 이 방법들을 혼합하여 사용합니다. 유기적인 부분은 스컬핑하고, 하드 서페이스 부분은 모델링하며, 두 부분이 만나는 곳은 리토폴로지합니다—그 다음 최종적으로 만들어진 폴리곤 메시에 텍스처를 입히고 렌더링합니다.
자주 묻는 질문
폴리곤 모델링은 배우기 어려운가요?
작업은 몇 가지 안 되고 오후 한나절이면 배울 수 있습니다—extrude, inset, bevel, loop cut, subdivide. 토폴로지에 대한 판단은 훨씬 더 오래 걸리는데, 이는 결과에 부딪히면서만 배울 수 있기 때문입니다. 변형이 나쁘거나 언랩이 되지 않는 모델이 어떤 설명보다 더 많은 것을 가르쳐줍니다.
쿼드를 사용해야 하나요, 아니면 삼각형을 사용해야 하나요?
쿼드로 모델링하고, 삼각형으로 내보내세요. 쿼드는 예측 가능하게 서브디바이드되고 변형되므로 올바른 작업 형식입니다. 모든 게임 엔진과 렌더러는 어차피 로드 시 메시를 삼각형으로 변환하므로, 최종 삼각형은 피할 수 없으며 괜찮습니다.
n-gon은 무엇이며 왜 사람들이 피하나요?
n-gon은 다섯 개 이상의 변을 가진 면입니다. 본질적으로 문제가 있는 것은 아니며—절대 구부러지거나 서브디바이드되지 않을 평평한 표면의 n-gon은 무해합니다—하지만 예측 불가능하게 스무딩되고 나쁘게 변형되므로, 메시가 움직이거나 서브디바이드될 모든 곳에서 제거할 가치가 있습니다.
모델은 몇 개의 폴리곤을 가져야 하나요?
보여질 크기에서 형태를 설득력 있게 묘사할 수 있는 최소한의 면을 사용하세요. 배경 소품은 수백 개의 면으로 충분하며, 시청자가 자세히 살펴보는 주요 오브젝트는 수만 개일 수 있습니다. 보편적인 숫자는 없으며, 실루엣 테스트만 있습니다: 윤곽선이 여전히 각져 보이면 면을 추가하세요.
브라우저에서 폴리곤 모델링을 할 수 있나요?
네. Mixos Studio는 브라우저 탭에서 half-edge 메시 코어를 기반으로 extrude, inset, bevel, loop cut, subdivide, bridge, boolean 기능을 실행하며, 그 위에 비파괴적인 모디파이어 스택을 제공합니다—설치 없이 무료로 모델링할 수 있습니다.
큐브를 열고 한 면을 익스트루드하세요. 폴리곤 모델링의 다른 모든 것은 그 동작의 변형일 뿐입니다.