언리얼 아트: 앰비언트 오클루전 (AO)

앰비언트 오클루전(AO)이 뭐예요?

여러분, 게임 화면 속 물건들이 진짜처럼 보이는 비밀 하나를 알려줄게요.

바로 앰비언트 오클루전이에요. 줄여서 AO라고 불러요.

말이 어렵죠? 걱정 마세요. 아주 쉬운 말로 풀면 이거예요.

"구석진 곳은 어둡게 그려 주는 기술"

이게 전부예요. 이제 왜 구석이 어두운지, 컴퓨터가 어떻게 그걸 아는지 차근차근 알아봐요.

먼저, 은은한 빛 이야기

맑은 날 밖에 나가 보세요. 해를 등지고 서도 주변이 다 보이죠?

빛은 해에서만 오는 게 아니거든요. 하늘에서도 오고, 벽에 튕겨서도 와요.

이렇게 사방에서 골고루 오는 부드러운 빛을 주변광이라고 해요. "앰비언트"가 바로 이 뜻이에요.

방 안의 형광등 불빛이 온 방을 은은하게 채우는 것도 비슷해요.

그런데 왜 구석은 어두울까요?

책상 밑을 들여다보세요. 방은 밝은데 책상 밑은 좀 어둡죠?

이유는 간단해요. 책상이 빛을 가로막기 때문이에요.

사방에서 오던 빛 중에서, 위에서 오던 빛이 책상판에 막혀 버린 거예요.

"오클루전"이 바로 가로막힘이라는 뜻이에요.

그러니까 앰비언트 오클루전은 "은은한 빛이 얼마나 가로막혔나?"를 따지는 거예요.

• 많이 막힌 곳 → 어둡게
• 조금 막힌 곳 → 살짝 어둡게
• 안 막힌 곳 → 밝게

휴지심 실험을 해 봐요

휴지심(종이 튜브)을 하나 들고 안을 들여다보세요.

입구 근처는 그럭저럭 보이는데, 깊이 들어갈수록 점점 어두워져요.

왜냐하면 안쪽으로 갈수록 튜브 벽이 빛을 더 많이 막기 때문이에요.

튜브의 바깥쪽 겉면은 어떨까요? 사방이 뻥 뚫려 있으니 환하게 밝아요.

이게 AO의 핵심이에요. 깊고 좁은 곳일수록 어둡다!

컴퓨터는 어떻게 알아낼까요?

컴퓨터는 눈이 없는데 어떻게 구석을 찾을까요?

상상해 보세요. 물체 표면의 한 점에서 우산살처럼 사방으로 화살을 쏘는 거예요.

그리고 세어 봐요.

• 화살이 아무것도 안 부딪히고 하늘로 나갔다 → 빛이 들어올 수 있는 길!
• 화살이 근처 벽이나 물체에 부딪혔다 → 빛이 막히는 길!

부딪힌 화살이 많을수록 그 점은 구석진 곳이에요. 그래서 어둡게 칠해요.

화면의 모든 점마다 이 검사를 해서, 어두운 정도를 지도처럼 만들어요. 이걸 AO 맵이라고 불러요.

위 그림의 가운데가 바로 AO 맵이에요. 어디가 어두워졌나요? 맞아요, 모서리 안쪽만 어두워졌어요.

한 걸음 더: 휘어진 화살표

조금 더 어려운 이야기도 살짝 맛볼까요? 몰라도 괜찮아요.

물체 표면에는 "이쪽이 바깥이야!"라고 알려 주는 화살표가 있어요. 이걸 법선이라고 해요.

그런데 그 화살표 방향이 하필 벽으로 막혀 있으면 어떡할까요?

그럴 땐 화살표를 빛이 잘 들어오는 뚫린 쪽으로 살짝 구부려 줘요. 이걸 벤트 노멀, 즉 "구부린 화살표"라고 해요.

구부린 화살표를 쓰면 컴퓨터가 "아, 이 점은 이쪽에서 빛을 받는구나!" 하고 더 정확하게 계산할 수 있어요.

AO가 있으면 뭐가 좋아요?

AO를 끄고 켠 화면을 비교하면 차이가 확 느껴져요.

AO가 없으면: 물건이 바닥에 떠 있는 것처럼 어색해요. 종이 인형을 붙여 놓은 느낌이에요.

AO가 있으면: 물건과 바닥이 만나는 곳에 은은한 그늘이 생겨요. "아, 진짜 놓여 있구나!" 하는 느낌이 들어요.

구석의 작은 그늘 하나가 화면 전체를 훨씬 진짜처럼 만들어 주는 거예요.

언리얼 엔진에서는요?

언리얼 엔진 같은 게임 프로그램에도 AO가 들어 있어요.

게임은 1초에 수십 장의 그림을 그려야 해서, 아주 빠른 계산 방법을 써요.

화면에 이미 그려진 정보를 이용해서 "여기 구석이네!" 하고 재빨리 찾아 어둡게 해 주는 방식이에요. 이런 방식을 SSAO(화면 공간 앰비언트 오클루전)라고 불러요.

요즘은 루멘 같은 더 똑똑한 조명 기술이 이 역할을 함께 해 주기도 해요.

오늘 배운 것 정리!

• 앰비언트 = 사방에서 오는 은은한 빛
• 오클루전 = 빛이 가로막히는 것
• 구석·틈·홈처럼 빛이 막히는 곳은 어둡게 칠하는 기술이 AO예요.
• 휴지심 안쪽처럼 깊을수록 더 어두워져요.
• AO 덕분에 게임 속 물건이 진짜 놓여 있는 것처럼 보여요.

이제 게임을 하다가 구석의 그늘이 보이면 이렇게 말해 보세요. "저거 AO다!" 여러분은 이미 그래픽 아티스트의 첫걸음을 뗀 거예요.