솔리드웍스 렌더링 레시피 #1 - 카메라 추가 및 설정하기

렌더링(Rendering) 이란, 2차원 또는 3차원의 화상에 광원, 카메라, 색상(재질)등 외부의 정보를 고려하여 사실감을 불어넣어, 실제 실물과 유사하게 표현하는 과정을 뜻하는 컴퓨터그래픽스 용어이다.


즉, 쉽게 말해서 3차원 모델링 프로그램으로 생성된 형상에 실제와 같은 빛, 재질과 카메라 뷰을 컴퓨터상에서 구현하여, 최종적으로 가상의 사진을 만드는 과정이고, 옛날 옛날, 호랑이가 구름과자를 먹을 때는 손으로 스케치한 그림에 마카와 같은 채색도구로 입체적이고 사실적으로 표현하는 것도 렌더링(rendering)이다.



일반적으로 3D에서 사실적인 표현(렌더링)이라고 하면, 대부분 3DsMAX(3D맥스), Maya(마야)와 같은 3D그래픽 소프트웨어들을 떠올리게 될 것이고, 이러한 소프트웨어들은 3D모델링 뿐만 아니라, 렌더링에서도 막강한 기능을 가지고 있어 영화, 게임, 건축/인테리어CG 등 사실감을 중요시하는 분야에 굉장히 많이 사용되고 있다.


사실적인 표현을 목적으로 하고 있는 3D그래픽 분야에 비해, 예전 3D캐드 분야는 제작, 제조, 생산 등이 주된 목적이였기 때문에, 그래픽적인 요소를 감이한 작업형태는 몇몇 분야를 제외하고는 거의 등한시 한 것이 사실이다.


하지만, 고객이 요구하는 눈 높이가 상당히 높아지고, 실제 적용되어진 모습을 미리 보고싶어 하고 있다.


이것은, 컴퓨터 및 네트워크의 발전, 4차 산업의 도래와 IoT, ICT의 발전으로 밋밋한 2차원 도면과 화면상의 형상으로만 존재했던 이전의 방식에 벗어나 이제는 만들어질 제품의 형태를 실제와 같이 미리보고, 적용된 모습을 보기를 원하고, 더 나아가 모델링한 형상을 VR(Virtual Reality, 가상현실)과 AR(Augmented Reality, 증강현실)로 눈 앞에서 사실과 같은 표현들이 만들어질 수 있는 시대에서, 어떻게 보면 당연한 요구일 수 있을 것이다.


이러한 시대의 흐름에 발 맞춰, 각 3D캐드 분야에서 이름을 알리고 있는 각 메이커들은 이러한 비주얼(visual)에 많은 공을 들이고 있다.

3D캐드 소프트웨어 자체에 렌더링 엔진을 장착하거나, 별도의 전문 렌더링 엔진을 탑재한 제품을 독립형으로 또는 에드인(Add-in, 서드파티(third party), 플러그인(Plug-in))의 형태로 현재 활발하게 제품이 공급되고, 현재 도입하거나 검토 중인 기업체들도 상당히 많은 것으로 알고 있다.



아직까지는 전문적인 렌더링 결과 보다는 작업 화면상에서 형상의 구분을 목적으로 한, 색상과 음영만으로 표현하는 쉐이딩(Shading, 렌더링의 전 단계)으로 사용하는 경우가 많은 것 같다.


뭐.. 사실 설계관련 직무에서 하는 일도 힘들고, 바빠 죽겠는데 느닷없이 비주얼까지 신경써야 된다면, 참 암담하고 짜증나는 일이 아닐 수 없다.ㅎㅎㅎㅎ

렌더링이라는 사실적인 표현은 말이 쉽지, 빛(조명)도 이해해야 하고, 색감, 질감, 구도까지 이해해야 하는 그야말로, 컴퓨터 그래픽에 관련해서 전반적으로 공부해야 하는 불상사가 생기는 것이다.


흐름에 거슬리지 않고, 따라 가보자


이미, 우리 사회는 4차산업, 5G시대에 접어들었고, 많은 분야에서 적용되거나 적용될 기술력이 이미 확보된 상태이다.

도태되지 않고, 누구보다 한발 앞서 발전할 수 있는 조그마한 기회를 오늘 부터 앞으로 조금씩 보여주고자 한다.



서두가 너무 많이 길었다.ㅠㅠ 


본격적으로 솔리드웍스를 통한 렌더링 이미지를 만들기 위해서는 많은 지식과 정보가 필요하다. 

그 중에서 제일 먼저 카메라를 통해 대상물의 구도를 정하고, 그에 맞는 조명과 색상(재질)을 부여하여, 최종적인 결과물을 얻는데, 구도, 조명, 색에 대해서 아주 기초적이지만, 알아야 하는 내용으로 순차적으로 풀어본다.


첫 번째로 솔리드웍스가 제공하는 카메라 추가 및 설정 방법에 대해서 알아보자.


카메라에 대해서는 특별히 설명할 필요는 없을 것 같다.

요즘, 작게는 휴대폰 부터 DSLR까지 나구나 하나씩은 가지고 있기 때문에, 왜 필요한지에 대해서는 궂이 설명을 하지 않아도 충분히 이해 할 것이다.ㅎㅎ


솔리드웍스에서 카메라의 주된 기능은 카메라가 가지고 있는 여러가지 기능 중에서 구도(composition, 뷰(View))와 원근감(Perspective)을 잡아주는 역활을 수행하는 기능이다.

기본적으로 등각뷰에서 마우스를 이용해서 장면을 연출할 수도 있지만, 정확하고 고정되게 지정해서 사용하기에는 많은 불편함이 있기 때문에, 솔리드웍스에서 기본적으로 제공하는 카메라를 사용하여, 구도와 원근을 설정하여 보다 멋진 장면을 연출 할 수 있도록 하고 있다.



위 이미지는 솔리드웍스에서 제공하는 등각 보기로 작업하는 경우의 화면이다.

일반적으로 모델링 및 조립품 생성에서 사용하는 화면으로, 마우스를 통해서 원하는 방향으로 변경해서 볼 수 있도록 되어져 있으며, 작업의 편리성을 위해서 원근감은 배제한 상태(평면적 입체, Orthographic)에서 작업이 이루어진다.


위와 같은 이미지는 모델링 작업에서는 편리하고 다루기 쉽지만, 멋진 장면을 연출하기 위해서 잔손들이 정말 많이 가야하는 불편함이 있다.

그래서, 연출하고자 하는 장면에 맞게 필요한 만큼 카메라를 추가 해놓고 사용할 수 있도록 하는 것이다.



카메라 추가


솔리드웍스 카메라와 조명은 다른 기능들과 달리, 기본적으로 아이콘화 되어져 있지 않다.


상단 메뉴바 -> 보기 -> 조명과 카메라 -> 카메라 추가를 통해서 해당 작업환경에 카메라를 추가한다.


또한, 모델링 형상과 참조 형상처럼 화면상에 카메라나 조명이 나타나지도 않고, 오직 추가/편집 상태에서 확인하고 설정할 수 있다.



카메라 타겟(피사체) 맞추기

카메라 추가/편집 상태로 전환되면, 위 이미지와 같이 두 개의 화면으로 분리되며, 좌측은 일반적인 작업화면으로, 카메라의 위치를 지정할 수 있으며, 우측은 카메라에서 보여지는 장면을 미리보기로 나타낸다.


멋진 장면을 연출하기 위해서, 카메라의 타겟(피사체)의 위치를 제일 먼저 잡아주는 것이 전체적으로 구도를 설정하는데 편리하다.

타겟점을 지정하는 방법은 두 가지가 있다.

① 마우스를 이용해서 직접 타겟 위치 지정 

※ 타겟점을 마우스로 직접 움직여 위치를 지정할 수 있으며, 작업 화면의 뷰를 변경해 가면서 맞출 수 있다.

② 선택으로 타겟 지정

※ 카메라 속성창에 있는 선택으로 타겟은, 생성된 객체 요소를 선택하여 직접적으로 위치를 지정할 수 있다.

※ 점, 선, 면 모두 선택이 가능하며, 선택된 요소의 범위내에서 타겟점의 위치를 변경할 수 있다.



카메라 위치 지정

카메라의 타겟점이 설정되었다면, 카메라의 위치를 설정하며, 이 카메라의 위치는 타겟점을 기준으로 회전하게 된다.


카메라의 위치를 설정하는 방법은 크게 두 가지이며, 세세하게는 세 가지의 기능으로 사용할 수 있다.

① 마우스를 이용해서 직접 카메라 위치 지정 

카메라를 마우스로 직접 움직여 위치를 지정할 수 있으며, 작업 화면의 뷰를 변경해 가면서 맞출 수 있다.


② 선택으로 위치(배치) 지정

카메라 속성창에 있는 선택으로 배치는, 생성된 객체 요소를 선택하여 직접적으로 카메라의 위치를 지정할 수 있다.

※ 선택으로 배치를 사용하기 위해서는 카메라 추가 전에 위치할 스케치를 작성해 놓고 있어야 한다.


③ 카메라와 타겟 거리 지정

거리는 카메라와 타겟점과의 거리를 조절하는 기능으로, 배치된 상태에서 카메라를 앞으로 가깝게 또는 뒤로 멀리 떨어질 수 있도록 값으로 설정한다.

※ 쉽게 이해해서, 카메라를 들고 있는 사람이 직접 앞으로 또는 뒤로 움직여서 찍는 것을 말한다. 뭐, 반대로 찍는 사람은 가만히 있고, 찍히는 사람이 앞으로 뒤로 움직여도 똑같은 현상이 발생한다.^^



뷰 필드 - 카메라 렌즈 설정

뷰 필드는 카메라의 렌즈를 설정하는 기능으로, 원근과 크기를 설정하는 부분으로 특히 원근감을 담당하는 중요한 부분이다.


실제 사용되는 카메라도 위와 비슷한 렌즈 구성을 하고 있으며, 기본적인 조건은 우리가 사용하는 카메라와 동일한 효과를 가지고 있으며, 렌즈에 따른 효과는 다음과 같다.


① 표준렌즈 : 50mm

통상적으로 50mm를 표준렌즈라고 하는 이유는 옛날 35mm 필름카메라 시절, 50mm 렌즈가 사람의 눈으로 봤을 보여지는 원근감과 거의 비슷하다고 해서 비롯된 내용으로, 지금도 동일하게 적용되어진 것이며, 표준화각이라고도 한다.

즉, 50mm는 사람이 한 눈으로 사물을 봤을 때 보여지는 원근을 표현할 때 사용한다.


② 광각렌즈 : 50mm 아하

50mm 표준렌즈를 기준으로, 이하로 내려가는(예 : 35mm, 24mm 등) 렌즈를 광각렌즈라고 말한다. 

광각렌즈의 특징은 가까이에 있는 피사체(대상물)이 멀리 보이도록 해주며, 넗은 화각으로 사람 눈으로는 보이지 않는 부분까지 포함해서 화면에 담을 수 있다.

렌즈의 초점거리가 짧아질 수록 원근의 왜곡현상은 심하게 발생한다.


③ 망원렌즈 : 50mm 이상

50mm 표준렌즈를 기준으로, 이상으로 올라가는(예 : 85mm, 135mm, 200mm 등) 렌즈를 망원렌즈라고 말한다.

망원렌즈는 광각렌즈와 반대로, 멀리 있는 피사체(대상물)을 가까이에서 보이도록 해주며, 좁은 화각으로 사람눈으로 잘 보이지 않는 것을 크게 당겨서 보이도록 한다.

렌즈의 초점거리가 멀어질 수록 원근의 왜곡이 없어지는(평면적 입체, Orthographic) 현상이 발생한다.


기타 설정 값

각도 : 렌즈의 화각을 임의로 조정할 수 있다. 각도값이 크면 광각으로, 각도가 작으면 망원으로 변경되며, 우리는 이런 화각조정을 줌(Zoom)렌즈라고 한다.

길이 : 카메라와 화면상에 보이는 사각형 프레임까지의 거리를 지정한다. 길이 값을 조절하면, 렌즈의 각도가 변하게 된다.

높이 : 작업 화면에 보이는 카메라 사각형 프레임의 높이값을 지정한다. 높이 값을 조절하면, 렌즈의 가도가 변하게 된다.


※ 길이와 높이는 렌즈의 화각을 각도 대신으로 변화시켜 주는 기능으로, 특별하게 사용하지 않고, 각도를 이용해서 변경해주는 것이 편리할 것이다.



일반적으로 어떤 렌즈(화각)로 화면을 구성할 것인가는 전적으로, 작업자의 스타일에 달려있다.

사람의 눈과 비슷한 원근을 좋아 한다면, 표준계열의 렌즈를 이용해서 설정하면 될 것이고, 깊이가 느껴지고 웅장한 느낌의 원근을 좋아 한다면 광각계열의 렌즈를 선택하면 된다.

입체감을 많이 줄이고, 조금은 답답한 화면 구성을 원한다면, 망원계열의 렌즈로 화면을 셋팅하면 된다.


실제 인물이나 풍경같은 사진은 광각, 표준, 망원을 두루 이용하면서 사진을 찍을 수 있지만, 3D에서는 여러 내용을 포함하고 있는 화면이 아닌, 하나의 단품 또는 조립품으로 이루어져 있는 모델링 형상이기 때문에, 대부분 표준계열 이하의 광각렌즈를 이용하여 장면을 설정하는 경우가 대부분이다.



뷰 필드 - 카메라 종횡비 설정(화면 비율)


종횡비는 화면의 가로, 세로 비율을 정하는 것으로 사용자가 어느 비율로 설정할 것이지 결정하면 된다.


일반적으로, 16:9(HDTV화면 비율), 3:2(인화지 비율), 4:3(옛날 모니터나 TV비율)등의 비율을 많이 사용하며, 사용자의 입맞과 좋아하는 비율에 맞게 설정할 수 있다.



카메라를 통해 원근과 구도가 정의된 결과물

위 이미지는 앞에서 설정한 카메라의 타켓과 위치를 조금더 보기 좋은 위치로 변경하고, 렌즈(50mm)와 종횡비(16:9)를 설정해 놓은 카메라 뷰이다.


처음 작업 화면의 등각 보기(평면적 입체, Orthographic)의 이미지 보다 훨씬 날씬하고, 세련(?)되어 보인다.ㅎㅎ



카메라 속성 변경 방법

카메라는 앞에서도 말 했다 싶이, 별도로 피쳐 리스트(피쳐 메니져)에 나타나지 않기 때문에 위와 같이 직접 찾아서 속성을 변경한다.


상단 메뉴 -> 보기 -> 조명과 카메라 -> 속성 -> 추가된 카메라 선택 후, 앞에서 설정한 내용을 다시 원하는 방향으로 설정할 수 있다.


※ 해당 카메라 뷰에 마우스 오른쪽 클릭하여, 나타나는 대화상자에서 카메라 속성을 선택하면, 바로 속성 변경 상태로 전환된다.




카메라를 이용한 원근감(Perspective) 설정


카메라를 통해 발생하는 원근(Perspective)을 원하는 데로 변경하는 방법에 대해서 알아보자.


렌즈를 통한 원근 제어방법은 특별한 기술을 가지고 있지 않고, 렌즈의 특성을 이용하여 표현하는 것이다. 

실제 카메라를 이용해도 비슷한 결과을 만들 수 있지만, 비싼 돈을 투자하지 않아도 컴퓨터에서는 구현이 가능하다.


원근의 조절은 렌즈의 화각과 카메라와 피사체(물체)간의 거리로 조절된다.


광각렌즈를 통한 원근 왜곡

③번 미리보기 샷에서 보이는 것처럼 화면상의 모델링 완전 비 현실적으로, 깊고 날씬해 보이면서 앞쪽은 크게, 뒷족은 작게 보이여지는 현상은 광각렌즈가 가지고 있는 왜곡 현상이다.


위와 같은 이미지 또는 비슷하게 원근의 깊이가 크게 표현 하고자 한다면, 우선 카메라의 타겟점과 카메라를 원하는 위치로 먼저 설정해 둔 상태에서 조절한다.

① 카메라와 타겟(조점)을 거리를 줄여준다.

② 뷰 필드의 렌즈 각도(화각)을 표현하고자 하는 각도를 크게(광각 계열)준다.


거리와 렌즈 각도를 조금씩 변화를 주어, 원하는 원근을 표현한다.



망원렌즈를 통한 원근 왜곡

③번 미리보기 샷에서 보이는 것처럼 화면상의 모델링 형상이 카메라를 설치 해 두고 있는데도 불구하고 원감이 느껴지지 않을 정도로 평면화(Orthographic) 된 밋밋한 화면을 보여주는 현상은 망원렌즈가 가지고 있는 왜곡 현상이다.


위와 같은 이미지 또는 비슷하게 원근으로 원근의 느낌을 줄이고자 한다면, 앞서 설명한 내용과 같이 카메라와 타겟의 위치를 설정해 둔 상태에서 조절한다.

① 카메라와 타겟(조점)을 거리를 멀리 떨어뜨려 준다.

② 뷰 필드의 렌즈 각도(화각)을 표현하고자 하는 각도를 만큼 작게(망원 계열)준다.


거리와 렌즈 각도를 조금씩 변화를 주어, 원하는 원근을 표현한다.


극단적이기는 하지만, 위 두 이미지를 비교 해보면 알 수 있듯이, 원근의 조절은 단순히 렌즈의 화각(각도)만으도로, 카메라와 피사체간의 거리만으로도 표현하기 어렵다.

즉, 원근은 렌즈의 화각과 피사체간의 거리가 같이 조절되어야만, 사용자가 원하는 원근의 효과를 얻을 수 있는 것이다.



여기서 잠깐! 실제 카메라를 가지고 사진찍는 팁을 하나 알려드리자면!!

위에 설명한 내용과 비슷하게 렌즈의 화각을 먼저 맞추고, 찍는 사람이 앞으로 또는 뒤로 움직이면서 피사체의 크기를 맞춰 촬용하면 훨씬 멋진 사진을 담을 수 있다.

또는, 멋진 풍경 앞에서 인물 또는 단체 사진을 찍을 때, 찍히는 사람과 풍경이 너무 딱 붙어있으면, 사람에게 크기를 맞추면 풍경이 잘리고, 풍경에 맞추면 사람이 콩알만해 지는 것을 많이 느꼈을 것이다.

이때, 풍경과 찍히는 사람을 어느정도 거리를 둔 상태에서 사진을 찍으면 사람은 사람대로 잘 나오고, 풍경은 풍경대로 멋지게 조화를 이루면서 사진을 찍을 수 있다.ㅎㅎ



지금까지, 솔리드웍스가 제공하는 카메라를 추가하고, 설정하는 방법에 대해서 알아보았다.

카메라의 원근은 사물을 표현하는 데 있어서 굉장히 중요한 역활을 수행한다. 멋진 장면을 연출하고자 한다면, 구도와 원근에 대해서 꾸준히 연구해야 하는 분야이다.


다음에는 렌더링 이미지를 표현하는데 있어서 가장 중요한 조명에 대해서 포스팅할 예정이다.^^



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