텍스처와 UV 매핑: 3D 모델에 옷을 입혀요

게임 속 캐릭터를 본 적 있나요? 캐릭터의 얼굴, 옷, 신발에는 색과 무늬가 있어요. 그런데 처음 만들어진 3D 모델은 색이 없는 회색 찰흙 인형 같아요. 이 인형에 색과 무늬를 입히는 방법이 바로 텍스처와 UV 매핑이에요. 오늘은 이걸 아주 쉽게, 기초부터 차근차근 알아볼게요.

텍스처가 뭐예요?

텍스처는 한마디로 그림 파일이에요. 종이에 그린 그림처럼 납작한 2D 이미지예요. 벽돌 무늬, 나무 무늬, 캐릭터 얼굴 그림 같은 것들이죠.

초콜릿을 감싸는 포장지를 떠올려 보세요. 포장지는 납작하지만, 초콜릿을 감싸면 입체가 되죠? 텍스처도 똑같아요. 납작한 그림을 3D 모델에 감싸서 입히는 거예요.

그런데 UV는 무슨 뜻이에요?

3D 세상에서는 위치를 말할 때 세 가지 글자를 써요. 가로는 X, 세로는 Y, 앞뒤는 Z예요. 이 세 글자는 이미 3D 모델이 쓰고 있어요.

그럼 납작한 텍스처 그림의 가로와 세로는 뭐라고 부를까요? X와 Y를 또 쓰면 헷갈리겠죠? 그래서 다른 글자를 골랐어요. 바로 U와 V예요. 텍스처의 가로가 U, 세로가 V예요.

"그럼 W는 왜 안 써요?"라고 물을 수 있어요. 좋은 질문이에요! W는 컴퓨터 그래픽에서 물체를 빙글빙글 돌리는 계산(쿼터니언이라는 어려운 계산)에 이미 쓰이고 있거든요. 그래서 알파벳에서 그 앞 글자인 U와 V가 텍스처 담당이 된 거예요.

UV 매핑은 상자 펼치기예요

UV 매핑을 가장 쉽게 이해하는 방법은 종이 상자를 생각하는 거예요.

선물 상자를 가위로 조심조심 잘라서 펼치면 어떻게 되나요? 납작한 십자 모양 종이가 되죠? 이렇게 펼친 모양을 '전개도'라고 해요. UV 매핑은 3D 모델을 전개도처럼 납작하게 펼치는 일이에요.

펼친 다음에는 그 위에 그림을 그려요. 그리고 다시 접으면? 짜잔! 그림이 입혀진 3D 상자가 완성돼요.

아래 그림을 보세요. 정육면체(주사위 모양)를 펼쳐서 만든 전개도예요. 이 납작한 전개도에 그림을 그리면, 접었을 때 상자 여섯 면 모두에 무늬가 생겨요.

공처럼 둥근 것도 펼칠 수 있어요

상자는 펼치기 쉬워요. 그런데 공처럼 둥근 모양은 어떨까요?

귤을 까 본 적 있나요? 귤껍질을 벗겨서 책상에 납작하게 펴려면 조금 찢거나 눌러야 해요. 둥근 것을 납작하게 만들면 모양이 살짝 늘어나거나 찌그러지거든요. 지구본을 납작한 세계지도로 만들 때도 똑같은 일이 생겨요.

그래서 3D 아티스트들은 모양이 너무 찌그러지지 않게 조심해서 펼쳐요. 아래 그림은 체크무늬 텍스처를 공에 입힌 모습이에요. 왼쪽과 오른쪽의 무늬가 어떻게 다른지 비교해 보세요.

잘 펼쳐졌는지 검사하는 비밀 도구

UV 펼치기가 잘 됐는지 어떻게 알 수 있을까요? 아티스트들은 체커 맵이라는 검사용 텍스처를 써요. 바둑판처럼 네모 칸이 가득한 그림이에요. 칸마다 글자와 숫자가 적혀 있기도 해요.

이 바둑판 그림을 모델에 입혀 보면 바로 알 수 있어요.

• 네모 칸이 모두 비슷한 크기의 정사각형이면? 잘 펼쳐진 거예요!
• 칸이 길쭉하게 늘어나거나 찌그러져 보이면? 그 부분을 다시 펼쳐야 해요.
• 글자가 거꾸로 보이면? 전개도가 뒤집힌 거예요.

언리얼 엔진에서는 어떻게 쓰일까요?

언리얼 엔진 같은 게임 엔진에 3D 모델을 가져오면, 모델은 자기 UV 전개도를 함께 가지고 와요. 엔진은 이 전개도를 보고 "아, 텍스처의 이 부분은 얼굴에, 저 부분은 옷에 붙이면 되겠구나!" 하고 알아차려요.

그래서 UV 매핑이 잘 되어 있어야 게임 속 캐릭터가 예쁘게 보여요. UV가 엉망이면 얼굴 무늬가 팔에 나타나는 이상한 일이 생길 수도 있어요. 또 언리얼에서는 조명(빛) 정보를 담는 텍스처에도 별도의 UV를 쓰기 때문에, UV는 게임 아트의 아주 중요한 기초예요.

오늘 배운 것 정리!

• 텍스처는 3D 모델에 입히는 납작한 그림이에요.
• UV 매핑은 3D 모델을 종이 상자 전개도처럼 납작하게 펼치는 일이에요.
• 3D는 X, Y, Z를 쓰고 있어서, 텍스처의 가로세로는 U와 V라고 불러요. W는 회전 계산에 이미 쓰이고 있어요.
• 둥근 모양은 펼칠 때 조금 찌그러지니까 조심해야 해요.
• 체커 맵이라는 바둑판 그림으로 잘 펼쳐졌는지 검사할 수 있어요.

다음에 게임 캐릭터를 볼 때, "저 캐릭터도 납작하게 펼쳐진 전개도에 그린 그림을 입고 있구나!" 하고 떠올려 보세요. 3D 세상이 조금 더 재미있게 보일 거예요.