솔리드웍스 렌더링 레시피 #2 - 조명(태양광) 추가/설정

"솔리드웍스 렌더링 레시피" 라는 타이틀로 지난 9월 15일 첫 포스팅을 솔리드웍스 카메라 추가 및 설정부터 시작했다.

이번 두번째 레시피 부터는 렌더링에서 가장 중요한 조명에 대해서 알아보고, 적용하는 방법에 대해서 설명하고자 한다.


조명에는 크게 자연광과 인공광 두개로 나눠지며, 이번 시간에는 대표적인 자연광인 태양광을 설치하고, 설정하는 방법에 대해서 꼼꼼하게 알아보자.



렌더링 기능을 지원하는 거의 모든 3D프로그램에는 카메라를 포함해서 조명까지 대부분 비슷비슷하게 지원하고 있다.


그중에서 태양광은 다른 인공조명과 달리 설치와 설정이 비교적 단순하고 쉽게 되어져 있기 때문에, 특별하게 스튜디오과 같은 멋진 연출이 필요하지 않는 경우에 굉장히 많이 사용되고 활용되는 광원이라고 볼 수 있다.


특히, 스틸이미지 컷 뿐만 위치가 변하는 동작을 가지고 있는 애니메이션(또는 시뮬레이션)에서도 거리와 깊에 관계없이 동일한 조명방향과 밝기를 유지할 수 있기 때문에, 별다른 연출이나 조명없이도 충분히 좋은(?) 이미지를 만들 수 있다고 할 수 있다.



렌더링에서 조명은 설치나 설정에 관련해서의 기능적인 부분은 특별하게 어렵거나 까다로운 것은 크게 없다.

중요한 것은 조명의 기능적인 부분보다는 연출하는 작업자가 느낌을 얼마 만큼 잘 살릴 수 있는지가 관건이고, 그런 작업자의 감각이 절대적으로 필요한 부분이기도 하다.


보통 설계관련 직무에 종사하시는 분들중에서 학교에서 산업디자인관련 학과나 디자인, 사진에 관련한 강의를 한번쯤 수강했던 분들이라면 어느정도 예측하고, 접근하기 쉽겠지만, 완전 이공계열로 전공했거나 디자인 쪽으로는 1도 모르는 분들이라면, 다른건 모르더라도 사진학에 대해서는 같이 곁들여 공부해두면, 스틸 이미지 컷이나, 애니메이션 장면을 연출하는데 상당히 도움이 될 것이다.ㅎㅎㅎ


이 서관덕의 시간이 머문 작은공간의 운영자인 필자의 첫번째 전공이 산업디자인이였고, 꽤 오래전부터 사진을 취미로 두고 있었기 때문에 카메라에 관련한 지식과 조명에 관련한 지식을 어느정도 쌓아두고 있어서, 이렇게 솔리드웍스에서의 렌더링 관련한 내용을 책 한번, 메뉴얼 한번 읽어보지 않아도 적용할 수 있는 것이다. (ㅎㅎㅎ; 제 자랑..ㅋ)


자. 그럼 신비롭고(?), 오묘하고(?), 쉬우면서도 어려운 조명(태양광)에 대해서 하나씩 알아보자.  



솔리드웍스 파트나 조립품에서는 기본적으로 간접조명 1개와 직접조명 3개의 기본 조명이 설정되어져 있다.


기존에 적용되어져 있는 조명을 변경해서 사용할 수 있고, 더 추가해서 사용할 수도 있지만, 여기서는 기존의 조명을 제거하고 새롭게 조명을 설정하는 내용으로 진행한다.

솔직히, 기존 조명을 제거하고 아무것도 없는 상태에서 조명을 설치하는 것이 훨씬 예측하기도 쉽고, 연출하기도 쉽다.


특히, 태양광 같은 경우, 기존의 조명에 태양광이 추가되면, 이리저리 설정이 더 어려워 진다고 볼 수 있다. 



적용된 기본 조명 제거

상단 메뉴바, 보기 -> 조명과 카메라 -> 삭제에서 적용되어져 있는 조명을 각각 선택하여, 삭제 한다.


여기서 간접 조명은 일반적으로 대기광 또는 환경광(Atmosphere lighting)이라고 말하며, 솔리드웍스 작업공간 전역에 있는 조명으로 사용되어지며, 기본적으로 삭제는 할 수 없다.

또한, 간접 조명은 작업공간에서만 영향을 주며, 실제 이미지 렌더링에서는 효과가 적용되지 않는다.



기본 조명을 삭제 후, 작업화면의 모습에서 음영(밝고 어두운 효과)은 없어지고,  밋밋하고 어두운 채도로 변하게 한다.

이것은 직접조명이 가지고 있는 음영이 사라지고, 작업곤간 전체에 존재하고 있는 간접 조명이 적용된 것이라고 생각하면 된다. 


간접 조명은 가장 쉽게 먹구름이 깬 어두운 날의 느낌이라고 생각하면 될 것 같다.^^  



솔리드웍스 태양광 추가

조명 추가는 이전 포스팅에서 소개한 카메라 추가/설정과 동일한 위치에서 추가할 수 있다.


상단 메뉴바 -> 도구 -> 조명과 카메라 -> 태양광 추가 를 클릭하면, 바로 화면상에 태양광이 추가 된다.



솔리드웍스 태양광 설정 변경

태양광이 추가되면, 위 이미지와 같이 방위 표시와 속성창에 내용이 보인다.


① 태양의 방향을 알려주는 방위 마크

② 태양의 설정값을 변경하는 속성창


태양광은 말그대로 자연광에 속하는 광원이기 때문에, 위치를 작업자 임의의로 변경할 수 없어며, 위치나 밝기 등은 실제 환경 상황에 맞게 설정해야 한다.



태양광의 위치 변경

태양의 위치를 GPS(Global Positioning System)좌표로 현재 위치를 지정하여, 기본적인 태양의 위치를 지정한다.


① 장소가 있는 리스트를 클릭한다.

② 나타나는 GPS정보에서 원하는 도시를 선택하고, 없다면 위치 지정을 클릭하여 수동으로 위치 정보를 입력한다.


※ 솔리드웍스(2017버전 기준)에는 일본 도쿄는 지원하지만. 대한민국 서울에 대한 GSP좌표는 지원하지 않는다. ㅠㅠ 

이러한 소소한 것을 보면 우리나라의 입지가 어느정도인지 알 수 있는 것 같아, 한번씩 씁슬한 느낌을 받을 때도 있다. 

우리나라가 일본과 비슷한 태양고도와 표준시를 가지고 있기 때문에 도쿄를 선택해도 되지만, 요즘 한참인 반(反) 일본 정서에 맞게 과감하게 무시하자.



수동 GPS좌표 입력

태양 위치를 위치 지정으로 변경하면, 아래에 북위 및 동경에 대한 좌표값을 입력할 수 있다.


서울의 GPS좌표는 북위 37도 34분, 동경 126도 58분 정도 된다.


※ 서울이 아닌, 다른 지역으로 위치를 변경하고자 한다면, 구글 맵( https://www.google.com/maps)에서 해당 위치를 클릭하면, GPS좌표를 확인할 수 있다.

※ 솔리드웍스 GPS좌표는 위도는 북위로 경도는 동경으로 값을 지정한다. 만약 남위와 서경으로 값을 지정해야 한다면 좌표값 앞에 음수(-)를 붙여서 입력한다.


걍.. 참고로 GPS의 기준이 되는 경도와 위도의 절대 기준점은 어디일 까??

정답은, 위도의 기준은 적도선으로 북쪽으로는 북위, 남쪽으로는 남위로 하며, 경도(자오선, 본초자오선)의 기준은 영국에 있는 그리니치 천문대(정확하게는 그리니치 천문대에서 조금 떨어진 곳)를 기준으로 동쪽으로는 동경, 서쪽으로는 서경한다.

그렇다면, 우리나라의 GPS 상대 기준점(위성기준점)은 바로, 수원에 위치하고 있는 국토지리정보원( https://www.ngii.go.kr)이다. 



세계 표준시 적용

태양의 위치를 지정했다면, GMT기준의 세계표준시로 태양의 고도를 지정한다. 


① 세계표준시(날짜 변경선 기준)이 있는 리스트를 클릭한다.

② 우리나라는 세계표준시 기준으로 +9:00에 위치하고 있기 때문에, 해당 시간을 선택한다.


※ GMT에서의 시간대 란?

GMT(Greenwich Mean Time, 그리니치 평균시)은 영국에 있는 그리니치 천문대를 지나는 본초자오선(경도 0)상의 평균 태양시를 말하는 것으로, 1972년 이전까지는 영국중심의 이 GMT를 세계표준시로 사용했어나, 지역별 오차가 크고 영국중심에서 벗어나기 위해서 1972년 1월 1일 부터는 국제 원자시와 윤달 보정을 기반으로한 새로운 국제 표준시가 UTC(Universal Time Code) 또는 UT라고 하는 현재 우리가 사용하는 표준시 이다.


또한, 본초자오선(그리니치 천문대)기준으로 180도 위치한 곳이 우리가 알고 있는 시간 변경선(날짜 변경선)의 가상 기준이며, 우리나라는 이 기준에서 +9:00에 위치해 있는 것이다.



세부적인 태양의 위치와 구도 설정

앞에서 설정한 위치와 시간대는 지구를 기준으로 봤을 때의 전체적인 위치와 시간대를 맞춘 것이라면, 날짜와 시간은 현재 위치에서의 태양 고도와 시간대별 고도를 맞춘다.


즉, 날짜는 지구가 공전하면서 발생되는 태양의 고도를 지정하는 것이고, 시간은 자전하면서 발생되는 태양의 고도를 지정하는 것이라고 생각하면 된다.

그래서, 날짜는 꼭 년원월 까지 지정할 필요없이 1년 단위내에서 각 계절별 느낌이 필요할 때 원하는 월을 체크해서 지정하면 되고, 시간은 하루 중에서 오전의 느낌, 정오의 느낌, 오후의 느낌등 표현하고 싶은 시간대의 절대적인 광량과 고도를 지정하는 것이다.




태양 방위각 지정

태양의 방위각 지정은 처음 설정해도 되고, 나중에 설정해도 무관하다.


모델링된 객체 또는 스케치를 이용하여, 북쪽에 해당하는 객체의 모서리 선 또는 스케치 선을 선택하면 방위의 북쪽이 변경된다.


일반적으로 3DCAD상에서는 객체의 방향을 쉽게 바꿀 수 없는 상황임으로, 렌더링을 목적으로 카메라와 조명을 설정할 때는 카메라를 먼저 설정하고, 구도에 맞게 조명의 방향을 설정하는 것이 편리하다.

태양광의 방위 또한, 이러한 카메라의 방향에 맞게 조광될 수 있도록 적절하게 선택해서 사용하면 된다.



대기 환경 설정

태양광 속성창, 고급 탭은 현재 위치하고 있는 공간의 대기 상태를 조절하는 부분이다.

즉, 대기중에 있는 먼지, 밝기, 반사율 등을 정하는 곳으로 특별하게 설정할 필요는 없지만, 극적인 연출이나, 저녁노을 또는 한여름 쨍한 날씨와 같은 느낌을 연출하기 위해서는 설정이 필요하다.


① 연무 : 연무량은 말그대로, 대기상에 존재하는 먼지량이라고 생각하면 쉽다.

값이 적으면 맑고 파란하늘이 연출되고, 값이 높으면 높을 수록 미세먼지를 넘어 황사 수준으로 누런 상황이 연출된다.

하지만, 태양의 시간을 해질 무렵으로 변경해 놓고, 연무량을 높이면 노을과 비슷한 환경을 연출 할 수도 있다.


② 태양 지름 : 태양의 크기를 지정하는 값으로, 최종 렌더링 했을 때, 태양의 고도에 따라 카메라 뒷쪽으로 보일 때 태양을 표현할 것이를 정할 수 있다.

태양 지름이 크면 렌더링상에서 표시가 되고, 작으면 보이지 않는다.

※ 태양의 지름은 광량에는 영향을 주지 않는다.


③ 접지 반사율 : 햇볕이 지면에 반사되는 양을 RGB색상으로 조절한다.

흑백음영(그레이스케일)로 변경하면, 반사율의 량을 조절할 수 있고(밝으면 반사가 많고, 어두우면 적어짐), 색상이 들어가면 빛이 사물에서 반사될 때, 사물의 색상도 어느정도 가지고 반사되어 다른 사물에 영향을 주는(연색, color rendition , 演色)  느낌을 표현할 때 색상을 넣어 주면 된다.


④ 하늘 감마 : 하늘 감마는 쉽게 하늘의 밝기를 뜻하는 것으로, 렌더링에 영향을 주는 간접 조명이라고 생각할 수 있다.

값이 적으면 약간 어두워지고 하늘은 청명하고 파란 하늘의 느낌을 만들고, 높으면 밝으며 약간 안개가 낀것 처럼 허옇게 대기를 표현할 수 있다.

조금더 사진학에 근접한다면, 일광상태에서 편광필터를 사용해서 찍느냐, 그냥 찍느냐의 차이라고 생각하면 된다.ㅎㅎ



태양광만 적용된 최종 씬(Scene)

최종적으로 태양광이 추가되고 설정된 작업공간 이미지


물론, 최종 렌더링 했을 때와 그냥 작업공간상에 보는 느낌은 전혀 다름으로, 어느정도 컴퓨터 사양이 된다면, 작업공간을 리얼타임으로 렌더링 되게 설정해서 조명을 추가하면 조금더 효과적으로 추가와 설정을 할 수 있을 것이다.



렌더링을 지원하는 3D프로그램에서 태양광의 설치와 설정방법은 거의 위와 같은 형식으로 이루어져 있다.

단순히 태양광을 설치하고, 밝기와 그림자의 표현 정도을 원한다면, 지금까지 알아야하는 것들이 크게 의미 없이, 날짜별 느낌과 시간대별 느낌만 대략적으로 설정해서 사용하면된다. 

(너무 허무 한가????. ㅋㅋㅋ)


하지만, 조금 더 정확한 설정이 필요한 작업에서는 위와 같은 설정들이 정말 편리하고 쉽게 적용되는 것을 알 수 있을 것이다.

그 대표적인것이 바로, 일조량 시뮬레이션(분석)이다.


물론 건축, 건설관련한 회사에서는 전문적인 일조량 시뮬레이션 프로그램을 사용하겠지만, 간편하게 표현하고, 어느정도 신뢰성있는 자료가 필요하다면 이러한 3D프로그램에서 제공하는 태양광을 적절하게 이용하면 정말 편리하게 표현할 수 있다.


건축법상 일조량은 동짓날을 기준으로 오전 9시 부터 오후 3시까지 6시간 동안 연속으로 2시간 이상, 또는 오전 8시 부터 오후 4시까지 합쳐서(비연속적) 4시간 이상 햇볕이 들어와야 한다.

그런데, 건물 다 지어놓고, 일조권 침해 소송이 걸리면 동짓날까지 기다려야 되기 때문에, 3D프로그램에서 지원하는 태양광의 위치와 날짜, 시간등을 이용해서 시뮬레이션하는 것이다.


개인적으로 이런 기능으로 예전에 쏠쏠한 금전적 재미를 본적이 있다. ㅎㅎㅎ


지금까지 조명 추가에서 태양광을 추가하고 태양광이 가지고 있는 옵션과 사용하는 방법에 대해서 알아보았다.

멋진 장면을 연출하기 위해서는 각고의 노력이 솔직히 필요하다.


단순히 기능만으로는 그 한계를 넘을 수 없을 것이다. 많이 설정해보고 조금씩 변화는 느낌을 잘 갈무리해서 멋진 장면을 연출할 수 있도록 해야 할 것이다.



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