유니티의 씬의 모든 Mixed 라이트는 Mixed Lighting Mode에 의존합니다. Lighting Mode 를 설정하려면, Window Rendering > Lighting SettingsEdit > Window > Lighting을 선택하여 라이팅 창을 열면 Mixed Lighting 섹션이 있습니다. Baked Global Illumination 플래그는 베이킹된 GI 즉 라이트맵 사용 여부를 의미합니다. 라이트맵을 사용하려면 이 플래그가 켜져있으면 됩니다.
Mixed Lighting 의 Lighting Mode는 씬의 라이트들 중 모드가 Mixed로 되어있는 라이트들에 의해서 영향을 받습니다. Baked Indirect, Subtractive, Shadowmask 중 하나를 선택할 수 있습니다. 이 모드에 따라서 라이트맵들은 큰 차이를 보입니다.
(이 글에서는 포워드 렌더링 패스를 기준으로 설명합니다.)
Baked Indirect
이 모드로 설정된 경우는 GI만 라이트맵에 기록되고 그림자는 기록되지 않습니다. 그림자는 베이킹이 되지 않고 런타임동안 실시간으로 연산됩니다. 즉, 그림자는 실시간으로 처리하고 GI만 미리 연산해놓고 싶은 경우 이 모드를 사용합니다. 그림자가 매우 중요하게 다뤄져야할 경우 유용합니다. 하지만 그만큼 그림자 처리 비용이 들어가는 것을 염두해두어야 합니다. 그림자 뿐만 아니라 직접광(Direct lighting)도 리얼타임으로 처리됩니다. 따라서 런타임상에서 라이트의 컬러와 강도(intensity)도 변경 가능합니다. 다음 이미지는 스태틱으로 처리된 건물의 그림자와 케릭터의 그림자가 실시간으로 처리되고 있는 모습을 보여주고 있습니다. 건물 옆의 바위는 실시간 라이팅이 적용되어 스페큘러 하이라이트가 반영되어 있습니다.
< Assets : Lighting Optimisation Tutorial, Survival Shooter Tutorial, by Unity Technologies>
씬 뷰에서 Baked Lightmap 모드로 선택하여 확인해보면 AO등의 GI는 반영이 되어있지만 디렉셔널 라이트의 그림자는 반영이 되어 있지 않습니다.
Subtractive
Subtractive는 정통적인 라이트맵이라고 볼 수 있습니다. 라이트맵에 GI와 직접조명, 그림자 까지 모두 라이트맵에 베이킹됩니다. 이 모드는 스태틱 오브젝트에 대한 라이팅 연산이 라이트맵에 새겨지므로 스태틱 오브젝트에는 실시간 라이팅이 이루어지지 않고 오로지 라이트맵에해서만 라이팅이 이루어지기 때문에 스페큘러가 반영되지 않습니다.
라이트맵에 그려진 라이트는 단순히 텍스처에 그려진 이미지와 다름 없기때문에 실시간 그림자와 자연스럽게 반응하거나 하지는 않습니다. 아래 이미지는 베이킹된 건물의 그림자 위에 케릭터의 실시간 그림자가 그려지는 모습을 보여주고 있습니다. 앞의 Baked Indirect에서 캐릭터와 건물의 그림자가 자연스럽게 연결되는 모습과는 대조되는 현상입니다.
그래서 Subtractive 모드에서는 실시간 그림자의 컬러를 조절할 수 있습니다. Realtime Shadow Color를 변경하여서 그림자 컬러를 조절해줄 수 있습니다. 씬의 전반적인 그림자의 컬러와 어울리는 컬러로 선택해서 그림자의 이질감을 줄여줄 수 있습니다.
씬 뷰에서 드로우 모드를 Baked Lightmap로 확인한 모습입니다. 오브젝트의 라이팅과 그림자, AO까지 모두 라이트맵에 처리가 되어 있습니다.
Subtractive 모드에서는 이처럼 스태틱 오브젝트들의 라이트는 라이트맵에서 다 처리하므로 런타임 동안의 라이팅 오버헤드가 극히 적습니다. 그렇기 때문에 저사양 모바일 디바이스에서 사용하기 적합한 모드입니다.
Shadowmask
Shadowmask모드는 라이트맵을 베이킹 시 그림자 영역을 별도의 텍스쳐로 따로 저장합니다. 이러한 그림자 영역을 따로 저장해놓은 텍스처를 쉐도우마스크라도 부릅니다. 얼핏 보기에는 Baked GI와 비슷하게 보일 수 있습니다. 하지만, 런타임동안 그림자 캐스팅 연산 자체를 수행하지는 않습니다. 대신 쉐도우 마스크로부터 그림자 여부를 판단해서 실시간 그림자와 자연스럽게 합성해줍니다. 따라서, Subtractive 모드와는 달리 스태틱 오브젝트와 다이나믹 오브젝트의 그림자가 자연스럽게 연결됩니다.
다음 이미지에서 건물 그림자와 캐릭터 그림자가 자연스럽게 어울리고 있습니다.
Shadowmask모드는 라이트맵이 적용되는 오브젝트에도 스페큘라 하이라이트가 적용됩니다. 건물 옆바위를 보면 스페큘라 하이라이트가 맺히고 있음을 확인할 수 있습니다. 앞선 Subtractive 모드일 경우와 비교해보면 차이가 명확하게 드러납니다. 이 스페큘라 하이라이트는 리얼타임으로 픽셀쉐이더에서 연산되기 때문에 그 만큼의 추가적인 GPU 성능이 소모됩니다. 이는 BakedGI모드에서도 마찬가지지만, BakedGI와 다른점은 그림자 캐스팅 연산에 대한 비용이 상대적으로 절약된다는 점입니다. 스태틱 오브젝트의 그림자 영역은 미리 쉐도우마스크로 저장되어 있기 때문에 런타임동안 쉐도우맵을 이용한 연산을 수행하지 않습니다. ( 주석 : Distance Shadowmask는 경우에 따라 달라집니다.)동적인 오브젝트에 대해서만 쉐도우맵 연산을 함으로써 그림자 연산에 대한 비용을 절약할 수 있습니다.
씬 뷰에서서 드로우 모드를 Shadowmask로 설정하면 쉐도우마스크가 적용되는 부분만 따로 확인할 수 있습니다.
이처럼, 그림자 연산에 대한 성능 비용이 대폭 감소하기때문에 모바일 디바이스에서 사용하기 적합합니다. Subtractive 모드에서의 시각적인 품질이 아쉽다면 Shadowmask도 고려해볼만 합니다. 다만 물론 Subtractive 모드보다는 성능 비용이 더 필요합니다.
또한, 쉐도우마스크 텍스처가 추가적으로 만들어지기 때문에 텍스처 메모리가 추가적으로 필요합니다. 라이트캡 텍스처 생성 결과물은 라이팅 윈도우의 Global Maps 탭에서 확인할 수 있습니다. 아래 이미지는 위 씬을 디렉셔널 모드를 Directional로 설정하고 라이팅 모드를 Shadowmask로 라이트맵을 베이킹한 결과물들입니다.
첫번째 행에 보여지는 것들이 본래의 라이트맵입니다. 두번째 행에 보여지는 것들이 디렉셔널 모드로 인해 추가된 텍스쳐입니다. 세번째 행에 보여지는 것들이 쉐도우마스크입니다. 원래는 4장인 라이트맵이 디렉셔널 모드와 쉐도우마스크로 인해서 3배가 되었습니다. 하단에 총 용량이 190.7MB임을 나타내고 있습니다. PC나 콘솔에서는 문제가 되지 않는 크기이지만 모바일 디바이스에서는 메모리 문제를 일으킬 수가 있는 수치입니다. 따라서 모바일을 타겟으로 할 시에는 이러한 점들을 염두해두어야 합니다.
Shadowmask는 Distance Shadowmask 모드로 확장될 수 있습니다. Edit > Project Settings > Quality 를 선택하여 퀄리티 셋팅 창에서 선택할 수 있습니다. Shadows 섹션의 Shadowmask Mode를 Distance Shadmowmask로 설정하면 디스턴스 쉐도우마스크 모드가 활성화 됩니다.
이 모드를 활성화 시켜주면 스태틱 오브젝트도 거리에 따라 쉐도우맵을 적용합니다. 가까운 거리는 쉐도우맵으로 실시간으로 그림자를 처리하고 먼 거리는 쉐도우매스크로 그림자를 처리하는 것입니다.
가까운 거리에 있는 다이나믹 오브젝트에게 스태틱 오브젝트로부터 캐스팅되는 그림자를 고품질로 드리우고 싶을 때 이 모드를 사용할 수 있습니다. 다음 이미지는 Distance Shadowmask 모드에서 건물의 리얼타임 그림자가 캐릭터에게 맺히는 모습을 보여주고 있습니다.
Shadow Distance에 설정된 값 이상의 거리는 Shadowmask를 적용해서 처리합니다. 아래 두 이미지는 그러한 예를 보여주고 있습니다.
카메라가 건물과 멀리 떨어져 있을 시에는 쉐도우맵의 영향이 아닌 쉐도우마스크로 처리가 되어서 그림자가 만들어집니다. 그림자의 경계가 쉐도우마스크의 해상도로 인해 블럭화되는 것을 볼 수 있습니다. 또한, 케릭터는 Shadow Distance보다 멀리 있어서 그림자가 생략됩니다.
카메라가 가까이 가면 쉐도우맵을 이용하는 실시간 그림자로 바뀝니다. 건물 그림자의 경계 품질이 바뀐 것을 확인할 수 있습니다.
이처럼, 스태틱 오브젝트도 실시간 그림자를 캐스팅하게 두고싶다면 디스턴스 쉐도우마스크를 이용하면 성능을 절약할 수 있습니다.
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