몹의 다양화(variation) 작업을 위한 파츠 컬러 쉐이더(Parts Color Shader)

Variation

게임에는 기본적으로 플레이어가 존재하고, 그 플레이어에게 방해가 되는 장애물이 존재합니다. 퍼즐류가 아닌 이상 이러한 장애물은 몹 또는 몬스터의 형태로 나타나게 되고, 게임의 재미를 좌우하는데 결정적인 역할을 하는 존재가 됩니다.

이미지 : 엔젤 스톤

이러한 몹의 종류가 적으면 사용자는 금새 지루해지게 됩니다. 때문에, 개발자는 매우 다양한 모습과 패턴을 갖도록 만들어야 합니다. 예를 들어 좀비 형태의 몹을 만든다 가정했을 때, 모자를 쓴 좀비, 창을 든 좀비, 뚱뚱한 좀비 등등 좀비라는 큰 카테고리 안에서도 다양한 모습의 좀비를 만들어내야 합니다. 이를 흔히 "다양화(variation)시킨다" 라고 표현합니다.

이미지 : PVZ

하지만 이 때 문제는 리소스의 용량 크기입니다. 완전히 각각의 종류마다 완전히 새로운 리소스로 따로 따로 제작하게되면 리소스의 크기가 커질 수 밖에 없게 됩니다.때문에, 이러한 다양화(variation) 작업을 거칠 때 리소스를 최소한으로 사용하는 방법을 사용해야만 합니다.

부품 모듈화

그 방법 중 하나가 각각 파츠별로 모듈화 시키는 방법입니다. 각 파츠별로 부품 모듈을 만들어 놓고 프라모델이나 레고처럼 모듈을 조립하여 다양한 모습을 만들어 내는 것입니다. 예를 들어 로보트를 팔, 다리, 몸통, 총구 등으로 나누어 여러 종류로 제작한 뒤 이를 조립하여 다양한 종류의 로보트를 만들어 내는 것입니다. 보통 로보트나 비행기 등 강체로 이루어진 것 들이 이러한 조립식으로 많이 만들어집니다. 에셋 스토어에서도 마찬가지로 이러한 조립식 에셋들을 많이 찾아볼 수 있습니다. 

이미지 : 에셋스토어

텍스쳐 변경

또 다른 방법으로는 텍스쳐만 바꾸는 방법도 존재합니다. 동일한 메시에 텍스쳐만 바꿔서 다른 모습을 연출해주게 되는 것입니다. 주로 인간형 케릭터에게 의상을 다양화 시킬 때 이러한 방법을 사용합니다.  

이미지 : 에셋스토어

파츠 컬러

이 글에서 소개할 또 다른 방법으로는 파츠 컬러를 변경하는 방법입니다. 앞서 방금 언급한 텍스쳐를 바꾸는 방식이나 메시 모듈들 조립하는 방식과는 달리, 메시와 텍스쳐는 교체하지 않고 하나의 텍스쳐와 하나의 메시만 사용하는 방식입니다. 때문에 앞서 언급한 방식들에 비해서 리소스를 크게 아낄 수 있습니다. 다만, 텍스쳐를 통채로 바꾸는 것이 아니기 때문에 전체적인 패턴과 모양은 그대로 유지하기 때문에 한계가 있습니다. 대신 전체적인 혹은 부분적인 색상을 바꿀 수 있기 때문에 주로 의상의 염색 시스템에서 활용되기도 합니다. 

이미지 : 레이더즈

또한 다양화 작업 말고도 RTS나 MOBA 등 대전 게임에서 팀 구분을 위한 색상으로 활용될 수도 있습니다.

이미지 : 스타크래프트2

이 글에서는 이러한 파츠 컬러 방식을 구현하는 것에 대하여 자세히 설명을 해볼까 합니다. 기본 원리는 간단합니다. 메시의 기본 albedo 색상 외 컬러를 변경할 마스크 영역을 준비합니다. 단순한 파츠 컬러 적용 여부를 나타내는 크레이스케일 값이기만 하면 되기 때문에 albedo 텍스쳐의 알파 채널에 이를 활용하면 됩니다. 물론, 대신 불투명 오브젝트에만 적용이 가능해진다는 제약은 있습니다.

그 예로 다음과 같은 로보트 Kyle에 이를 적용하여 보겠습니다.

이 모델은 불투명으로 만들어져 있어서 실제로는 다음과 같은 albedo 텍스쳐의 RGB만 사용합니다.

이 텍스쳐의 Alpha 채널을 다음과 같이 칠하여 파츠 컬러의 마스킹으로 사용하도록 합니다. 다음 이미지는 GIMP툴에서 보여주는 Alpha 채널의 모습입니다. 검은색이 1을 나타내고 회색의 체크무늬가 0인 영역을 의미합니다.

이 Alpha 채널의 역의 값을 마스킹으로 사용하여 (위 이미지의 회색 체크무늬 영역이 파츠 컬러가 되도록) 적용하는 것이 최종 목표입니다. 샘플 프로젝트를 올려두었습니다. 이 링크를 통해 다운받으셔서 확인해보실 수 있습니다.

쉐이더가 적용 된 마테리얼에서 Parts Color 색상을 변경할 수 있습니다.

이 색상을 바꾸면 이에 따라서 로봇의 파츠 컬러가 변경되어 보여집니다.

이 방식은 원리도 간단하기 때문에 쉐이더 코드도 크게 복잡하지 않습니다. 샘플 프로젝트에 포함 된 LambertUseColorPart.shader를 살표보도록 하겠습니다.

27번째 라인에서 albedo 텍스쳐의 값을 읽은 뒤 29번째 라인에서 alpha 채널의 값을 뒤집어줍니다. 이는 작업자의 성향에 따라 파츠 컬러 적용 값을 1로 둘것인가 0으로 둘 것인가에 따라 다릅니다. 머티리얼의 Invert Parts Color Mask 체크 여부에 따라 수행 여부가 달라집니다.

35번째 라인이 이 쉐이더의 핵심 구문입니다. 파츠컬러의 마스킹 값에 따라서 흰색과 지정된 색상 값을 보간합니다. 그후 그 값을 albedo와 곱하여 최종 albedo 값을 결정합니다. 결과적으로, 마스크가 1이면 albedo에 지정 컬러를 곱한 결과가 됩니다. 반대로 마스크가 0이면 원래의 albedo 색상을 그대로 사용합니다.

만일 머티리얼에서 Interpolated Parts Color가 체크되어 있다면 35번째 라인 대신 33번째 라인이 수행됩니다. 이는 albedo값과 지정 색상 값을 바로 보간합니다. 이는 흰색과 보간한 뒤 albedo에 곱해주는 결과와는 미묘한 차이를 가집니다.

다음 로보트의 몸통 이미지는 각각 33번 라인과 35번 라인을 수행 했을 때의 차이를 보여주고 있습니다. 첫 번 째 이미지는 35번 라인이 수행된 모습입니다. albedo와 곱하여 사용한 결과이기 때문에 albedo 자체에 새겨놓은 AO 라이팅이나 얼룩등이 그대로 살아있습니다. 만일 텍스쳐 자체에 라이팅이나 AO등을 새겨놓는 식으로 작업한다면  Interpolated Parts Color가 비활성화 되어야합니다.

이 두 번 째 이미지는 그 반대로 33번 라인이 수행된 모습입니다. albedo와 바로 보간해서 사용하기 때문에 마스크가 1인 영역은 albedo 텍스쳐의 모습을 완전히 없애버립니다. 첫 번 째의 이미지와는 달리 몸통에 페인트가 덧 칠해진 것 같은 느낌입니다. PBS 대응 텍스쳐는 albedo에 AO 및 라이팅이 포함되어서는 안되기 때문에, 만일 PBS 대응으로 작업하는 이미지라면 이 모습이 용이할 수도 있습니다. (예를 들어서 금속 물질 위에 칠해져있는 페인트가 벗겨져 있는 모습이라면) 

한계

이 쉐이더는 알파채널을 이용하여 한번에 한가지 색상만 적용합니다. 웬만한 경우에서는 한 가지 색상만 적용해줘도 크게 무리는 없습니다. 만일 푸품 모듈화 방식과 같이 사용한다면 더 다양한 조합을 만들 수도 있을 것입니다.

하지만 단일 메시만 사용하는 경우라면 단일 색상만 적용 가능 한 것이 조금 답답할 수도 있겠습니다. 그러한 경우에는 albedo 텍스쳐의 alpha 채널을 마스크로 활용하는 것이 아니라, 아예 마스크 텍스쳐를 별도로 제작하면 더욱 다양하게 활용이 가능합니다. 색상을 4가지를 지정하고 마스크 텍스쳐의 r,g,b,a 채널 모두 각각의 마스킹으로 활용하면 4가지 색상을 적용할 수 있습니다. 다만 추가적인 텍스쳐가 사용되므로 약간의 성능 감소는 있을 수 있습니다. 그렇다 하더라도 잘만 조작하면 적은 텍스쳐 메모리만으로도 훨씬 다양한 다양화(variation) 효과를 볼 수 있기 때문에 충분한 가치가 있습니다.

쉐이더 작성이 익숙하신 분이라면 쉐이더를 직접 수정하여 사용하시면 되고, 그렇지 않은 분이시라면 에셋 스토어에서 받아서 사용하시면 됩니다. 이 에셋이 제가 설명드린 것과 비슷한 작동을 수행하는 쉐이더를 사용하고 있습니다. ( 사실, 컬러 4개 지정하는 쉐이더를 올릴 까 했는데, 이 에셋이 유료로 판매되는 것을 보고나니 상도덕(?) 상 그러지를 못하겠네요;;)

이미지 : 에셋스토어

샘플 프로젝트 다운로드 링크 : https://drive.google.com/file/d/0B70AOyGiQJsGY2dEakU4Y2Q4WWs/view?usp=sharing