PBR은 Physically Based Rendering의 줄임말로, 우리말로는 물리 기반 렌더링이라고 합니다. 빛이 실제 세계에서 물체에 닿고 반사되는 방식을 흉내 내어, 어떤 조명 아래에서도 재질이 자연스럽게 보이도록 하는 방법입니다. 지금 많은 3D 게임과 엔진이 이 방식을 쓰고 있어 게임 그래픽을 배운다면 꼭 알아야 할 개념입니다.

PBR 이전과 이후

예전에는 텍스처에 명암과 반짝임을 직접 그려 넣는 방식이 많았습니다. 이 방식은 정해진 조명에서는 보기 좋지만, 낮과 밤처럼 조명이 바뀌면 그림자 방향이 맞지 않아 어색해집니다.

PBR에서는 텍스처에 빛과 그림자를 그리지 않습니다. 대신 이 표면은 무슨 색인지, 얼마나 거친지, 금속인지 아닌지 같은 재질 정보만 넣고, 실제 빛 계산은 엔진이 합니다. 그래서 같은 모델을 햇빛 아래에 두든 횃불 옆에 두든 재질이 일관되게 보입니다. 아티스트가 할 일은 재질의 성질을 정확히 정해 주는 것입니다.

주요 텍스처 맵의 역할

PBR에는 몇 가지 작업 방식이 있지만 게임에서 가장 흔한 것은 메탈릭-러프니스 방식입니다. 이 방식에서 쓰는 주요 맵은 다음과 같습니다.

이 밖에 스스로 빛나는 부분을 나타내는 이미시브, 높낮이를 담는 하이트 맵 등을 필요에 따라 함께 씁니다.

금속과 비금속의 차이

PBR에서 가장 먼저 익혀야 할 구분은 금속과 비금속입니다. 실제 세계에서 두 재질은 빛을 반사하는 방식이 근본적으로 다릅니다. 금속은 반사광에 자기 색이 묻어나고, 비금속은 반사광이 거의 흰색에 가깝습니다. 그래서 금은 반사도 금빛이지만, 빨간 플라스틱의 반사는 하얗게 보입니다.

메탈릭 맵을 회색 중간값으로 애매하게 칠하면 이 구분이 흐려져 재질이 어색해집니다. 녹슨 금속처럼 금속 위에 다른 물질이 덮인 경우에는 녹 부분을 비금속으로, 드러난 금속 부분을 금속으로 나눠 칠하는 식으로 표현합니다.

러프니스가 재질감을 만든다

같은 색이라도 러프니스에 따라 완전히 다른 재질이 됩니다. 매끄러운 검은색은 광택 있는 도자기나 칠기처럼, 거친 검은색은 고무나 천처럼 보입니다. 실제로 PBR 텍스처의 재질감은 베이스 컬러보다 러프니스 맵에서 더 많이 결정된다고 할 만큼 중요합니다.

• 손이 자주 닿는 손잡이나 모서리는 닳아서 더 매끄럽게 표현합니다.
• 먼지나 흙이 쌓인 틈은 더 거칠게 표현합니다.
• 물에 젖은 부분은 매끄러워지고 색은 조금 어두워집니다.
• 한 재질 안에서도 러프니스를 미세하게 흔들어 주면 단조로움이 줄어듭니다.

텍스처 작업 흐름

1. 로우폴리 모델과 UV, 베이킹된 맵(노멀, 앰비언트 오클루전, 곡률 등)을 준비합니다.
2. 재질별로 영역을 나누고 기본 재질을 채웁니다.
3. 모서리 닳음, 먼지, 얼룩처럼 사용 흔적을 레이어로 더합니다.
4. 여러 조명 환경에서 돌려 보며 재질이 일관되게 보이는지 확인합니다.
5. 엔진에 맞는 형식으로 맵을 내보냅니다.

Substance Painter 같은 툴은 베이킹된 맵 정보를 이용해 모서리나 틈에 자동으로 효과를 넣는 기능을 제공해 작업 속도를 높여 줍니다. 그래도 어디가 닳고 어디가 더러워질지는 물건이 어떻게 쓰였는지 상상하는 아티스트의 판단에 달려 있습니다.

PBR 실력을 키우는 방법

주변 물건을 관찰하며 금속인지, 얼마나 거친지, 어디가 닳았는지 말로 설명해 보는 연습이 좋습니다. 같은 모델에 서로 다른 재질을 입혀 비교해 보는 것도 효과적입니다. 캐릭터모델링 과정에서는 손맵 방식과 함께 Substance Painter를 이용한 텍스처 작업과 최종 렌더링까지 다루므로 두 방식의 차이를 직접 비교해 볼 수 있습니다.

자주 묻는 질문