카툰 렌더링은 3D 모델을 손으로 그린 만화나 애니메이션처럼 보이게 하는 표현 방식입니다. 툰 셰이딩이라고도 부르며, 부드러운 명암 대신 또렷한 단계로 나뉜 명암과 외곽선을 쓰는 것이 특징입니다. 애니메이션풍 게임에서 많이 쓰이며, 3D의 자유로운 카메라와 2D 그림의 매력을 함께 얻을 수 있습니다.

일반 렌더링과 무엇이 다른가

일반적인 3D 렌더링은 빛이 표면에 닿는 각도에 따라 밝기가 부드럽게 변합니다. 카툰 렌더링은 이 부드러운 변화를 몇 개의 단계로 끊어 버립니다. 예를 들어 밝기가 어느 기준보다 높으면 밝은 색, 낮으면 그림자 색 하나로만 칠하는 식입니다. 이렇게 하면 셀 애니메이션처럼 명암 경계가 또렷해집니다.

명암 단계를 나누는 원리

툰 셰이더는 빛의 방향과 표면 방향으로 밝기를 계산한 뒤, 그 값을 기준선으로 잘라 정해진 색으로 바꿉니다. 이때 밝기와 색을 짝지어 둔 작은 그라데이션 이미지를 쓰는 경우가 많은데, 이 이미지를 바꾸기만 해도 명암 단계 수와 그림자 색을 쉽게 조절할 수 있습니다.

그림자 색은 단순히 검게 하는 것보다 색상을 살짝 바꾸는 것이 좋습니다. 피부의 그림자에 붉은 기를, 흰 옷의 그림자에 푸른 기를 넣는 식입니다. 원화가가 정한 그림자 색을 그대로 반영할 수 있다는 점이 카툰 렌더링의 장점입니다.

외곽선을 그리는 방법

• 뒷면 확장 방식: 모델을 살짝 부풀린 복사본을 뒤집어 검게 칠해 원래 모델 뒤에 두면 테두리처럼 보입니다. 간단하고 널리 쓰입니다.
• 화면 후처리 방식: 완성된 화면에서 깊이나 방향이 급격히 바뀌는 경계를 찾아 선을 그립니다. 배경까지 한 번에 처리하기 좋습니다.
• 텍스처에 직접 그리기: 옷의 주름이나 근육 선처럼 외곽이 아닌 안쪽 선은 텍스처에 그려 넣기도 합니다.

외곽선 두께는 카메라와의 거리에 따라 조절하지 않으면 멀리 있는 캐릭터가 선에 묻히거나, 가까이 있는 캐릭터의 선이 너무 두꺼워질 수 있습니다. 부위별로 선 두께를 다르게 해 손그림 느낌을 살리기도 합니다.

얼굴 그림자가 어려운 이유

카툰 렌더링에서 가장 까다로운 부분은 얼굴입니다. 실제 얼굴 형태대로 빛을 계산하면 코와 눈 주변에 지저분한 그림자 조각이 생겨 애니메이션 그림처럼 보이지 않습니다. 만화 그림에서는 얼굴 그림자를 단순하고 보기 좋은 모양으로 정리해 그리기 때문입니다.

이를 해결하기 위해 여러 방법을 씁니다. 표면 방향 정보를 일부러 고쳐 그림자가 원하는 모양으로 떨어지게 하거나, 빛의 방향에 따라 미리 그려 둔 그림자 모양을 불러오는 방식 등이 쓰입니다. 결국 카툰 렌더링은 물리적 정확함보다 그림처럼 보이는 것을 우선하는 기술입니다.

모델링과 텍스처에서 신경 쓸 점

• 형태가 단순하고 실루엣이 분명해야 명암 단계가 깔끔하게 떨어집니다.
• 면 흐름이 고르지 않으면 명암 경계가 울퉁불퉁하게 보입니다.
• 텍스처는 평평한 고유색 위주로 칠하고, 명암은 셰이더에 맡깁니다.
• 원화의 색 지정서와 그림자 색을 기준으로 셰이더 값을 맞춥니다.

카툰 렌더링은 원화, 모델링, 셰이더가 긴밀하게 맞물려야 원하는 그림이 나옵니다. 원화의 느낌을 3D로 옮기는 과정에서 아티스트와 테크니컬 아티스트가 함께 셰이더를 다듬는 경우가 많습니다.

어디서부터 공부할까

Unity나 Unreal Engine의 노드 기반 셰이더 도구로 2단계 명암을 만드는 간단한 툰 셰이더부터 시작해 보세요. 그다음 외곽선과 하이라이트를 더하면 원리를 빠르게 이해할 수 있습니다. 3D 이펙트(VFX) 과정에서는 Unity 엔진을 통해 이펙트 적용 단계를 실습하며, 엔진 안에서 셰이더와 시각 효과를 다루는 감각을 기를 수 있습니다.

자주 묻는 질문