평평한 면을 울퉁불퉁하게 보이게 하는 법

벽돌 벽을 만든다고 해봅시다. 줄눈이 파여 있고 벽돌마다 모서리가 둥글게 깎여 있습니다. 그걸 진짜 삼각형으로 만들면 벽 한 장에 정점이 수만 개 들어갑니다.

그런데 조명 계산은 그 삼각형들을 보지 않습니다. 각 픽셀에서 법선이 어디를 보는지만 봅니다. 표면의 밝기는 법선과 빛 방향이 이루는 각도로 정해지고, 그 각도를 계산할 때 쓰는 값은 법선 하나뿐입니다.

그러면 모양은 평평하게 두고 법선만 자리마다 다르게 넘겨주면 어떻게 될까요.

텍스처는 색만 담으라는 법이 없습니다

텍스처는 그냥 픽셀마다 숫자 세 개가 든 표입니다. 보통 그 세 개를 빨강, 초록, 파랑으로 읽어서 색으로 쓰는 것뿐입니다.

같은 자리에 방향 벡터의 x, y, z 를 넣어도 아무 문제가 없습니다. 셰이더가 그걸 색이 아니라 방향으로 해석하면 됩니다.

그게 노멀맵입니다. 픽셀마다 “이 자리에서는 이 방향을 법선으로 써라” 가 적혀 있는 표입니다.

아래에서 세 가지를 같은 자리에서 바꿔 볼 수 있습니다. 위쪽 띠가 화면에 칠해지는 결과, 아래가 그 면을 옆에서 자른 진짜 모양입니다.

노멀맵 과 실제 요철 을 번갈아 보면 위쪽 띠가 구분이 안 됩니다. 빛을 좌우로 움직여도 밝은 자리와 어두운 자리가 똑같이 따라 움직입니다. 다른 것은 아래쪽 단면뿐입니다. 한쪽은 선이 곧고 한쪽은 물결칩니다.

이게 노멀 매핑이 파는 거래입니다. 진짜 요철을 만드는 대신 요철이 있었다면 나왔을 법선을 적어 두고, 조명 계산만 속입니다.

바뀌는 건 조명 계산에 들어가는 법선 하나뿐입니다. 빛의 종류, 그림자, 반사 계산은 손댈 게 없습니다. 그래서 어느 조명 모델에나 그대로 얹힙니다.

장점

단점

장점

단점

보통은 하이폴리 모델을 먼저 만들고 굽습니다(bake).

같은 물체를 정점 수백만 개짜리로 조각한 다음, 저폴리 모델의 각 픽셀에서 바깥으로 광선을 쏴서 하이폴리 표면에 맞은 자리의 법선을 받아 적습니다. 그 결과가 노멀맵입니다.

높이맵(회색 이미지)에서 기울기를 계산해 만드는 방법도 있습니다. 벽돌이나 천처럼 규칙적인 무늬는 이쪽이 빠릅니다.