3D 어셋 최적화

3D 어셋 최적화: 효율성 향상 및 품질 유지

3D 모델링 및 렌더링 분야에서 아티스트와 개발자들이 가장 중요하게 고려해야 할 요소 중 하나는 3D 어셋 최적화입니다. 게임 개발, 가상현실(VR), 증강현실(AR), 또는 기타 실시간 렌더링 어플리케이션에서 작업하든 간에 어셋 최적화는 필수적입니다. 이는 파일 크기를 줄이고 렌더링 시간을 최소화하며 프로젝트의 성능을 향상시키는 동시에, 씬의 현실감을 유지하는 품질과 충실도를 희생하지 않는 것을 의미합니다.    

3D 어셋 최적화 과정은 지오메트리, 텍스처 매핑, 실시간 어플리케이션이 원활하게 실행되도록 하는 기술에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 이 글에서는 3D 어셋 최적화의 핵심 기술과 개념을 탐구하며, 폴리곤 수 줄이기, 텍스처 압축, 시각적 품질을 저하시키지 않으면서 최고의 성능을 보장하기 위해 적절한 형식을 선택하는 방법 등을 다룰 것입니다.

3D 어셋 최적화란 무엇인가요?

3D 어셋 최적화는 렌더링 시 성능을 향상시키기 위해 3D 모델 또는 어셋을 간소화하는 과정으로, 가능한 한 많은 시각적 품질을 유지하는 것을 목표로 합니다. 이 과정은 지오메트리, 텍스처, 파일 형식 등 3D 디자인의 다양한 요소를 포함하며, 게임, AR, VR 경험과 같은 어플리케이션의 로딩 시간과 응답 속도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

과제는 3D 어셋이 효율적일 뿐만 아니라 시각적으로도 매력적인 최적의 균형점을 찾는 데 있습니다. 지나치게 복잡한 모델을 생성하면 성능 저하, 로딩  시간 증가, 메모리 소비 증가로 이어질 수 있기 때문입니다. 최적화된 어셋은 시스템의 계산 부담을 줄여 복잡한 씬에서도 실시간 렌더링이 부드럽고 반응적으로 유지되도록 합니다.

3D 어셋 최적화를 위한 주요 고려 사항

3D 어셋을 최적화할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 요소가 있습니다. 이에는 다음과 같은 것이 포함됩니다:

폴리곤 수 및 메쉬 최적화

폴리곤은 모든 3D 모델의 기본 구성 요소입니다. 수백만 개의 폴리곤으로 구성된 모델은 세부 사항 측면에서 놀랍도록 아름다울 수 있지만, 특히 씬에 여러 개체가 존재할 경우 렌더링 엔진에 큰 부담을 주게 됩니다. 세부 사항을 희생하지 않고 폴리곤 수를 줄이는 것은 최적화의 핵심 원칙입니다. 폴리곤 수를 줄이는 방법은 다양하며, 다음과 같은 방법이 있습니다:

  • 간소화 알고리즘:  Simplygon이나 Blender의 decimate 모디파이어와 같은 도구는 정점을 병합하거나 면을 축소하여 모델의 전체 형태를 유지하면서 폴리곤 수를 자동으로 줄일 수 있습니다.
  • 레벨 오브 디테일(LOD): 게임과 같은 실시간 응용 프로그램에서는 모델의 세부 수준(LOD)이 다른 다양한 버전을 생성하는 것이 필수적입니다. 멀리서 보는 모델은 폴리곤 수가 적을 수 있으며, 가까이서 보는 모델은 더 높은 세부 수준을 유지합니다.
  • 리토폴로지:  대부분의 경우, 메쉬를 수동으로 리토폴로지하여 깨끗하고 균일하게 분배된 폴리곤을 확보하면 성능과 텍스처 매핑 모두에 큰 개선을 가져올 수 있습니다.

필요한 세부 수준을 유지하면서 메쉬의 토폴로지를 최적화하는 데 집중함으로써 아티스트는 렌더링 부하를 크게 줄일 수 있습니다.

텍스처 최적화

텍스처는 3D 어셋 최적화의 또 다른 핵심 요소입니다. 큰 텍스처 맵은 파일 크기를 급격히 증가시키고 씬을 로드하는 데 걸리는 시간을 연장시킬 수 있습니다. 텍스처를 최적화하려면 다음을 고려하십시오:

  • 텍셀 밀도:  씬 내 모든 모델에 걸쳐 일관된 텍셀 밀도를 유지하면 텍스처가 불필요한 해상도 없이 균일하게 상세하게 표현됩니다. 이 개념은 특히 게임 어셋에서 중요합니다. 게임 어셋은 카메라에 가까이 있거나 멀리 떨어져 있을 수 있기 때문입니다. 일관된 텍셀 밀도는 시각적 일관성을 유지하는 데 도움이 됩니다. Blender의 Texel Density Checker 애드온과 같은 도구는 다양한 오브젝트에 걸쳐 텍스처가 적절한 해상도를 일관되게 유지하도록 도와줍니다.    
  • 텍스처 압축: 필요에 따라 JPEG 또는 PNG 형식을 사용하거나, 더 고급 형식인 DDS(DirectDraw Surface)를 텍스처에 적용하면 품질 손실 없이 파일 크기를 줄일 수 있습니다. 이러한 압축 방법은 텍스처 품질과 메모리 사용량 사이의 균형을 유지하여 씬이 빠르게 로드되고 효율적으로 작동하도록 합니다.    
  • 텍스처 아틀라스와 트림 시트: 텍스처 아틀라스와 트림 시트는 텍스처를 통합하여 드로우 콜을 줄이고 성능을 개선합니다. 아틀라스는 여러 고유  텍스처를 하나의 이미지로 결합하여 다양한 어셋을 정리하는 데 유용합니다. 트림 시트는 가장자리나 패널 같은 재사용 가능한 세부 요소를 포함하여 여러 모델에 걸쳐 효율적인 UV 매핑을 가능하게 합니다. 이 두 가지는 3D 프로젝트에서 텍스처 사용을 최적화하는 스마트한 방법을 제공합니다.  
  • 노멀 맵과  범프 맵: 주름이나 흉터와 같은 복잡한 표면 세부 사항을 표현하기 위해 추가 폴리곤을 추가하는 대신, 노멀 맵을 사용하여 지오메트리에 영향을 주지 않고 이러한 세부 사항을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이는 낮은 폴리곤 수를 유지하면서 높은 시각적 충실도를 유지할 수 있도록 합니다.

텍스처를 최적화하면 메모리 사용량에 미치는 영향을 줄이고 어셋의 실시간 렌더링 속도를 향상시킬 수 있습니다.

올바른 파일 형식 선택

파일 형식은 어셋 최적화의 또 다른 측면으로 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 다양한 형식은 서로 다른 목적에 적합하므로 각 형식을 언제 사용해야 하는지 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 어셋 최적화에서 자주 사용되는 파일 형식과 그 용도입니다:

  • FBX: Unity와 Unreal Engine과 같은 게임 엔진에서 널리 사용되는 FBX는 복잡한 애니메이션과 메쉬를 지원하는 다목적 파일 형식이지만, 최적화되지 않으면 파일 크기가 커질 수 있습니다. 리그된 캐릭터와 애니메이션 모델에 사용하십시오.    
  • OBJ: Wavefront .obj 파일 형식은 정적 3D 모델에 적합한 단순하고 인기 있는 선택입니다. 많은 3D 응용 프로그램과 호환성이 높지만, 최적화되지 않으면 파일 크기가 커질 수 있습니다.  
  • GLTF/GLB: 새로운 형식인 GLTF(GL Transmission Format)는 3D 모델의 효율적인 전송과 렌더링을 위해 설계되었습니다. AR 및 VR과 같은 실시간 어플리케이션에 최적화되어 있으며, 웹 기반 3D 콘텐츠에 자주 사용됩니다.

파일 형식을 선택할 때는 사용되는 플랫폼이나 소프트웨어를 고려하고, 프로젝트에 필요한 크기, 호환성, 기능의 균형을 제공하는 형식을 선택하십시오.

드로우 콜 줄이기

드로우 콜은 렌더링 엔진이 씬 내의 오브젝트를 렌더링해야 하는 횟수를 의미합니다. 드로우 콜이 너무 많으면 성능이 급격히 저하될 수 있으며, 특히 실시간  응용 프로그램에서 이 문제가 더 심각할 수 있습니다. 드로우 콜을 최적화하려면:

  • 메쉬 결합: 가능한 경우 여러 오브젝트를 단일 메쉬로 결합하여 드로우 콜 수를 줄입니다. 이는 씬 내의 정적 객체에 특히 유용할 수 있습니다.  
  • 인스턴싱: 씬 내에서 동일한 오브젝트를 여러 번 복제하는 대신 인스턴싱을 사용하십시오. 인스턴싱은 단일 소스에서 여러 개의 오브젝트 복사본을 참조하는 방식입니다. 이는 동일한 어셋의 복사본을 여러 번 렌더링하는 데 따른 오버헤드를 줄여줍니다.

애니메이션 및 리깅에서의 지오메트리 최적화

애니메이션 어셋의 최적화는 일반적으로 3D 모델 최적화와 유사합니다. 복잡한 지오메트리 구조가 필요하지 않을 경우 형태를 단순화하고 줄이는 것이 중요합니다. 지오메트리 구조가 복잡할수록 성능에 미치는 영향이 커지며, 이는 성능이 저하될 수 있습니다. 복잡하거나 과도하게 복잡한 애니메이션도 성능을 저하시킬 수 있으므로, 단순하고 효율적인 설정을 갖는 것이 중요합니다. 애니메이터들이 선택할 수 있는 또 다른 방법은 애니메이션 품질을 희생하지 않고 성능을 개선하기 위해 애니메이션을 베이킹하는 것입니다.

3D 소프트웨어 어셋 최적화를 위한 모범 사례

Autodesk Maya, Blender, 또는 3ds Max를 사용하든 간에, 어셋 최적화는 3D 모델이 실시간 응용 프로그램에서 원활하게 작동하도록  보장하는 핵심 워크플로우입니다. 이러한 도구를 3D 소프트웨어에서 사용하면, 최종 렌더링의 예술적 품질을 희생하지 않으면서도 어셋이 실시간 성능에 최적화되도록 유지할 수 있습니다. 다음은 인기 있는 3D 소프트웨어에서 최적화를 수행하는 방법입니다:

Blender

Blender는 다양한 최적화 도구를 제공하며, 이에는 decimation modifiers, 텍스처 아틀라스 생성 기능, 그리고 Texel Density Checker 애드온이 포함됩니다. 이러한 도구를 효과적으로 활용하면 3D 어셋의 복잡성과 텍스처 매핑을 쉽게 관리할 수 있습니다.

Maya

Autodesk Maya에서는 폴리곤 감소 도구, LOD 그룹화 및 텍스처 베이킹과 같은 도구를 사용하여 어셋의 복잡성을 줄일 수 있습니다. Maya의  강력한 리깅 및 애니메이션 도구는 효율적인 뼈 관리 및 스키닝 기술을 가능하게 합니다.

3ds Max

3ds Max는 어셋 최적화를 지원하는 다양한 기능을 갖추고 있으며, 특히 LOD(Level of Detail) 생성 기능과 효율적인 텍스처 매핑 지원을 포함합니다. 또한 비파괴적 워크플로우는 최적화 과정과 모델 변경 시 특히 유용합니다.

결론

3D 어셋 최적화는 영화, 게임, AR, VR, 실시간 렌더링 등 다양한 산업 분야에서 활동하는 3D 아티스트들에게 필수적인 기술입니다. 폴리곤 수 감소, 텍스처 최적화, 적절한 파일 형식 선택, 드로우 콜 최소화 등에 집중함으로써 아티스트들은 시각적 품질을 유지하면서 높은 성능을 발휘하는 어셋을 생성할 수 있습니다. 최적화는 성능과 품질 사이의 균형을 맞추는 것이 핵심이며, 3D 어셋이 어떤 환경에서도 원활하게 실행되면서도 뛰어난 시각적 품질을 유지하도록 보장하는 것입니다.

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