[CEDEC 2022] 「ELDEN RING」의 회화적인 하늘과 구름의 표현을 가능하게 한 기술과 활용 사례를 소개한 세션 리포트

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∥CEDEC 2022∠≈ELDEN RING∽の敞茶弄な鄂と崩の山附を材墙にした祷窖と·宠脱祸毋を疽拆したセッ

 

2022년 8월 24일, 게임 개발자용 컨퍼런스 「CEDEC 2022」 에서, 세션 「ELDEN RING의 대기 표현 -스카이박스, 및 볼루메트릭 안개를 활용한 아트를 만드는 방법-」 이 행해졌다.

'ELDEN RING' 공식 사이트

CEDEC 2022 공식 사이트

4Gamer 「CEDEC 2022」관련 기사 일람

　이 세션에서는, 「 ELDEN RING」 ( PC / PS5 / Xbox Series X / PS4 / Xbox One )을 개발한 프롬 소프트웨어의 3D 그래픽 섹션 치프의 사토 히데노리씨 와, 그래픽 시스템 섹션 시니어의 니노미야 에리카씨 가, ELDEN RING에서의 회화적인 대기 표현을 실현하기 위해 준비된 기능의 설명과 아티스트에 의한 제작 사례를 소개했다.

ELDEN RING의 비주얼 컨셉

　세션의 시작 부분에서는 'ELDEN RING'의 비주얼 컨셉에 대해 설명이 이루어졌다. 최초로 지적된 것은, 「ELDEN RING」의 게임 화면에서는 카메라나 앵글에 달려 있지만, 많은 경우, 하늘 이 차지하는 면적이 넓은 것, 또 안개(안개나 구름) 는, 화면 전체의 색이나 그라데이션 정보에 영향을 미치는 것이었다. 즉, 하늘과 안개에 따라 본작의 비주얼은 크게 변화하기 때문에 비주얼 컨셉에 맞춰 조정할 필요가 있었다는 것이다.

　「ELDEN RING」의 비주얼 컨셉이란 무엇인가. 세션에서는, 현실의 풍경을 참고로 하여 화를 만들었다는 개발 초기의 아트워크가 나타났다. 채도가 낮고 차분한 색감이 되어 있어 자연스러운 분위기였지만 스탭의 평판은 그다지 좋지 않았다고 한다.

　어디가 좋지 않았는지에 대해 문제점을 씻어내었는데, 우선 「특징이 없는 풍경」이라고 하는 지적이 올랐다고 한다. 즉, 자주 있는 판타지풍의 외형에 그치고 있어, 「ELDEN RING」 독자적인 비주얼을 확립할 수 없었다고 하는 것이다.

　또한 색상 정보가 적다는 것도 지적되었습니다. 채도가 낮은 그림 만들기를 기본으로 했기 때문에, 그것이 표현의 폭의 좁음과 바리에이션의 적음으로 연결되어, 모든 에리어가 비슷한 분위기에서 차별화가 되어 있지 않다는 결과에 빠진 것이다 . 이대로는, 플레이어가 새로운 에리어에 도달해도 영상적인 변화가 적기 때문에 신선함이 없어, 게임에 질리기 쉬워져 버린다.

　날씨에 대해서도 외형의 바리에이션이 풍부하지 않고, 날씨에 맞추어 하늘은 변화하지만, 구름의 양이 바뀌는 정도의 차이 밖에 없었다. 이것은 플레이어의 인상에 남지 않습니다.

　이상의 문제를 개선하기 위해, 2개의 컨셉을 결정했다고 한다. 하나는 「회화적인 영상으로 한다」 는 것으로, 지구의 풍경으로서는 있을 수 없는 색을 설정하거나, 인상이 강한 그림 만들기로 하는 것으로, 독자적인 비주얼을 목표로 했다고 한다. 다른 하나는 「다채로운 외형으로 하는」 것으로, 게임 플레이 중에 질리지 않게 하는 것을 목적으로 했다.

　구체적으로는 각 지역이나 던전에 특징을 결정하거나 날씨에 따른 변화를 크게 했다. 그리고, 이것들을 실현하기 위해서, 「스카이 박스」 나 「포그 기능」 을 브러쉬 업 해 갔다고 한다.

　두 가지 컨셉을 따라 새롭게 완성된 비주얼도 소개됐다. 'ELDEN RING'의 오픈 필드에서 최초로 모험을 하는 에리어, 림 그레이브 는 녹색과 황색을 기조로 한 그림 만들기를 하고 있다.

　오픈 필드의 또 다른 지역인 케이리드 는 채도가 높은 빨강을 기준의 색으로 했다.

　마술학원 레알칼리아 는 기조가 되는 색을 시안으로 하고, 공중에 마법의 이펙트를 배치하는 것으로, 특징을 냈다.

　무너져 가는 팜 아즈라 는 채도가 낮아, 「DARK SOULS」 시리즈의 화 만들기와 비슷하다. 채도가 높은 에리어만으로는 단조롭게 되어 버리기 때문에, 이러한 에리어를 섞어서 신축성을 냈다고 한다.

　지하의 필드 는, 보라색을 베이스로 우주나 밤하늘을 이미지한 비주얼이 되었다. 현실 세계에는 존재하지 않는 판타지다운 요소를 특징으로 전면에 내놓았다는 것.

　날씨 변화는 최대 8종류 정도다. 날씨의 수와 외형은 던전이나 오픈 필드의 에리어에 의해 변화한다고 하고, 비주얼은 각각의 에리어의 컨셉으로부터 크게 벗어나지 않도록 주의하면서, 가능한 한 다채로운 외형이 되도록 유의했다고 한다.

스카이박스 해설

　스카이박스는 반구 모양의 메쉬나 판 다각형에 대기의 색과 별, 태양, 달, 구름을 그리는 기능으로 ‘ELDEN RING’의 대기 표현에도 활용되고 있다. 사용한 텍스처의 제작에는, 3DCG소프트 「Terragen」 으로 작성한 화상이나 사진 소재를 사용했다.

　스카이 박스는 시간에 따라 다양한 매개 변수를 변경할 수도 있습니다. 그렇다고는 해도, 모든 시각에서 독특한 파라미터를 설정하는 것은 번거롭기 때문에, 「ELDEN RING」은 하루를 4개로 단락지어 있다. 덧붙여 예외로서 7개로 단락지어지고 있는 경우도 있다고 한다.

　그 외, 노이즈 텍처를 사용한 UV의 변형이나, 플로우 맵에 의한 애니메이션과 UV의 조작도 이용 가능하다.

　그 기본 기능을 사용하여 "ELDEN RING"의 비주얼을 만들어 갔지만, 특히 중요했던 요소로 색상 컨트롤 기능 을 들 수 있었다. 이 기능은 태양의 방위각과 그 역방향에 대해 독자적인 색을 설정할 수 있고, 임의의 방위각에 다른 색을 혼합할 수 있다. 또한 밝기와 대비도 안개와 대기 묘화로 개별적으로 조정할 수 있습니다.
　게다가 채도의 컨트롤 기능도 준비했지만, 게임에서는 사용하지 않았다고 한다. 이들을 도입한 것은 회화적인 하늘을 작성하는데 있어서 색을 자유롭게 조작하고 싶었던 것이 이유라고 한다.

　컬러 컨트롤 기능을 적용한 이미지도 소개됐다. 슬라이드 아래의 이미지는 특정 방향으로 파란색과 주황색을 추가했지만 상당히 극단적 인 예로 제품에서 더 겸손하게 조정되었습니다. 기능으로서는 매우 심플하지만, 화면에 직접 색을 실어 가는 감각으로 조작할 수 있었기 때문에, 회화적인 비주얼을 만드는데 도움이 되었다고 한다.

　화면의 가장자리를 어둡게 하는 비네팅 효과 를 스카이박스의 묘화 부분 한정으로 적용한 이미지도 소개되었다. 비네트 효과는 카메라의 방향에 따라 정보량이 부족할 수 있었기 때문에 스크린 기준의 그라데이션을 추가하기 위해 사용했다고 한다. 또 화면 전체에 적용하는 비네팅 효과도 포스트 이펙트로 설정 가능하다.

　셰이더로 안개 색을 취득하고 임의의 비율로 장면에 블렌딩하는 예도 소개되었다. 이것은 주로 스카이 박스 앞에 배치 된 안개와 효과를 쓰는 데 사용되었습니다. 기능 OFF 상태에서는 산에 걸려 있는 안개가 주위에서 뜨고 보이지만, ON으로 하는 것으로 백색이 완화되어, 주위에 친숙한 것을 알 수 있다.
　이 기능은 'ELDEN RING'의 안개가 날씨와 시간에 따라 색이 크게 변화하기 때문에 모든 패턴에 대해 쓰기 분할을 최적의 색으로 조정하는 것이 어렵다는 과제를 해결하기 위해 도입되었다 라고 한다.

　글로우 필터 는 특정 머티리얼을 발광시키는 것이다. 머티리얼 측에서 빛의 강도와 색을 지정할 수 있어 주로 빛의 이펙트나 달, 불꽃, 번개등의 표현으로 사용했다. 이 기능은 고휘도 부분이 자동으로 빛나는 블룸과 달리 아티스틱한 컨트롤이 하기 쉬운 것이 장점으로 환상적인 그림 만들기에 도움이 되었다고 한다.
　또한 글로우 필터는 스카이박스 한정이 아니므로 황금나무나 캐릭터 등의 데이터에도 활용되고 있다.

　노출 역 보정 은 특정 머티리얼이 노출값에 영향을 받지 않고 항상 같은 밝기로 화면에 표시할 수 있다는 기능이다. 이펙트에서 자주 사용되는 것과 같다고, 「ELDEN RING」에서는 황금수나 그 주변의 빛의 이펙트 등으로 사용되었다.
　물리적으로는 올바르지 않지만, 어떤 환경이었다고 해도 비주얼의 인상을 고정화하고 싶은 오브젝트가 몇개 있었으므로, 도입했다고 한다.

　하늘에 회화적인 표현을 사용함으로써 생긴 단점도 언급되었다. 회화적인 외형으로 할 때 채도가 높은 색을 사용하는 경우가 있지만, 그 색이 환경 맵에 반영되어 버리는 것이다.
　즉, 채도가 높은 빛으로 맵이 라이팅 되는 것으로, 사양상은 그것으로 맞지만, 아트로서는 반드시 좋지 않았다. 예를 들어, 림 그레이브는 노란 하늘이므로 낮에도 저녁과 같은 조명이 되어 버린다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 환경 맵을 캡처할 때 채도가 낮은 하늘로 변경되는 사양으로 변경했다는 것.

　ELDEN RING의 스카이박스 관련 셰이더 작성은 아티스트가 담당했다고 한다. 셰이더 작성에는 내제 툴인 노드 베이스의 에디터를 사용해, 아티스트가 자유롭게 다양한 표현이나 기능을 구현해 갔다고 한다. 다만, 각 노드의 기능은 그래픽스 프로그래머가 작성했기 때문에, 아티스트가 완전히 제로로부터 만든 것은 아니다고 한다.

　이 체제의 장점은 디렉터의 요망을 단시간에 실장할 수 있다는 점과 독특한 표현의 제작에 적합하다는 점에 있다. ELDEN RING의 경우 양산기에는 주 1회 정도의 페이스로 신규 비주얼을 제안하거나 디렉터로부터의 피드백에 대응할 필요가 있었기 때문에 프로그래머에게 발주하여 신기능 작성이라는 흐름 그렇다면이 사이클에 맞지 않았습니다. 대략적인 설정화를 전할 수 있어 그에 근거해 비주얼을 제안한다는 흐름은, 아티스트가 시행착오하기 쉽고, 독특한 표현을 만들기 쉬웠다고 한다.

　한편, 아티스트가 담당한 셰이더는 그래픽 프로그래머가 작성한 것보다 품질이 낮거나 GPU 부하 최적화가 달게 되기 쉽다는 단점도 있었다고 한다. 이것들은 아티스트의 셰이더 작성의 스킬에 기인하지만, 「ELDEN RING」에서는 어느 정도, 타협하기로 했다고 말되었다.

볼륨 메트릭 안개 해설

　대기 산란이란 공기를 구성하는 입자에 빛이 닿아 그 경로가 변화하는 현상이다. 빛이 대기를 통과하려고 할 때 흡수되어 감쇠하거나 경로가 어긋나거나합니다. 따라서 아래 슬라이드의 왼쪽에 표시된 카메라에 도달하는 빛은 대기를 통과할 때 얼마나 흡수되었는지, 어떻게 경로가 변화했는지, 외부에서 영향을 주는 것이 있었는지 등의 요소로 결정한다.
　이들을 고려해 안개나 모야, 구름 등의 표현을 하는 것이 볼류메트릭 안개이다.

　대기 산란을 시뮬레이트 하기 위해서는, 복수의 산란 거동──반사한 앞에서 또 반사하는 등의 다중 산란을 고려할 필요가 있지만, 계산 부하의 관점에서 무시할 수밖에 없고, 물론, 빛의 감쇠와 산란을 근사하기에 그쳤다는 것.

　이상을 근거로 대기 산란의 표현에 사용되고 있는 것이 레이 마칭 (Ray Marching)이라고 불리는 수법이다. 레이마칭은 레이 트레이싱의 일종으로 카메라에 도달하는 빛(레이)을 추적(트레이스)하여 결과를 얻는다. 트레이스시는 레이의 경로를 조금씩 늘려(마칭), 그 때마다 영향을 가미해 나가기 때문에, 복잡한 시츄에이션에도 대응할 수 있다고 한다. 카메라를 시작점으로 경로를 거슬러 올라가기 때문에 카메라에 도달하는 빛만을 고려할 수 있다는 점은 레이 트레이싱과 같다.

　다만, 모든 범위를 레이마칭으로 커버하는 것은 부하적으로 어렵다. 그 때문에, 원거리에서는 부하가 낮은 해석적 수법에 의한 포그로 전환, 광범위한 볼류메트릭 포그에 대응하고 있다고 한다.

　이러한 볼류메트릭 안개로 표현 가능해진 효과 중 아티스트에게 호평이었던 2개의 기능이 소개되었다. 첫 번째는 히나타와 그늘에서 다른 빛의 색을 설정할 수 있다는 것이다.
　파라미터로 변경 가능한 라이트는 크게 나누어, 본래 빛이 맞지 않는 그늘에도 영향을 주는 스카이 라이트 와, 히나타에 대해서만 영향을 주는 디렉셔널 라이트 의 2 종류가 있다. 이러한 라이트의 컬러 설정에 의해, 히나타와 그늘에서 다른 색의 포그를 표현할 수 있었다고 한다. 디렉셔널 라이트는 태양과 반대 방향으로 카메라가 향했을 때의 컬러도 설정할 수 있다고 한다.

　레이 마칭을 할 때, 장면의 시점과 태양의 방향을 고려한 후, 기여하는 라이트의 색상을 결정함으로써 슬라이드에 표시된 이미지와 같이 태양과의 위치 관계에 따른 그라데이션을 표현할 수 있었다는 것.
　또한 스카이 라이트와 디렉셔널 라이트는 각각 영향을 받기 시작하는 카메라 거리를 설정할 수 있기 때문에 깊이 방향의 그라데이션도 조작 할 수 있습니다.

　두 번째는 화면에 비스듬한 빛, 라이트 샤프트 (갓 레이 모두)를 넣을 수 있게 되었으므로, 위의 호평 포인트와 아울러 아티스트가 그림 만들기를 하는데 중요한 효과가 되었다 그렇다.

　이 볼륨 메트릭 안개는 당초 장면 전체의 표현인 글로벌 안개에만 대응하고 있었다. 그러나 상황에 따라 부족한 경우도 있어 아티스트가 보다 자유롭게 배치할 수 있는 로컬 포그 기능으로서 배치식 포그 볼륨 을 도입했다. 이것들을 조합하는 것으로, 씬마다 포그에 변화를 갖게 할 수 있었다고 한다.

　배치식 포그 볼륨은, 글로벌 포그와 협조 동작하도록(듯이) 실장된 기능으로, 아래의 슬라이드 좌측과 같이 카메라를 시점에 포그 볼륨을 향해 레이마칭을 실시해, 각각의 포그를 표현한다. 우측의 화상은 디폴트의 배치식 포그 볼륨으로, 글로벌 포크와는 달리, 노이즈나 파라미터를 바탕으로 포그의 형상을 어느 정도 조작할 수 있다고 한다.

　배치식 안개 볼륨의 형상 조작은, 펄린 노이즈 라고 불리는 기법을 이용해 작성한 3D 텍스처에, 주파수나 진폭이 다른 노이즈를 합성해 실시한다. 이에 따라 자연스러운 융기를 가진 안개를 얻을 수 있다고 한다.
　펄린 노이즈는 디테일의 스케일감이 일정하기 때문에 제어하기 쉽다는 특징을 가진다. 실제의 처리에서는, 슬라이드에 나타낸 그림과 같이 3개의 노이즈를 작성해, 이것들을 합성해 형상을 구한다고 한다. 그림의 왼쪽에 표시된 노이즈 텍스처는 프로그램이 준비한 프리셋을 사용하고 있으며, 아티스트는 대략적인 소밀이나 퍼포먼스 관련의 파라미터를 조작하는 것으로 최종적인 형상을 결정할 수 있다.

　배치식 포그 볼륨 고유의 기능도 2개 소개되었다. 1개는 각 볼륨마다 고유의 색을 설정할 수 있는 것으로, 명시적으로 지정하지 않으면 글로벌 안개의 설정과 동기해, 자동적으로 색이 친숙해지게 되어 있다. 색뿐만 아니라 농도와 소밀도 조정할 수 있기 때문에 실제로는 슬라이드에 표시된 이미지보다 친숙한 외관이된다고 한다.

　두 번째는 아티스트가 준비한 하이트맵 에 대한 대응이다. 이것은 지형의 고저차 등을 따라 안개를 배치하고 싶다는 아티스트의 요구에 응해 구현한 것으로, 세션에서는 하이트맵을 무효로 한 예와 유효하게 한 예가 나타났다.

 

배치식 안개 볼륨은 크게 3 패턴으로 나누어 이용되었다고 한다

　배치식 안개 볼륨은, 아티스트가 자유롭게 외관을 조작할 수 있는 기능이지만, 품질과 부하는 트레이드 오프의 관계가 되어 있어, 아티스트가 씬의 중요도에 따라 조정할 필요가 있었다고 한다.

　또, 운용해 가는 사이에 복수의 볼륨을 조합해 사용하는 케이스가 늘어나, 부하 가 넥이 되어 갔다. 보다 좋은 그림 만들기 때문에 배치수를 제한하는 것은 하고 싶지 않았지만, 이윽고 볼륨 단위의 튜닝에서는 부하 대책이 늦지 않는 경우도 나왔다. 그래서 볼륨 단위가 아니라 장면 일률의 부하 대책을 도입하게 되었다.

　구체적으로는 레이마칭의 해상도를 떨어뜨려 그 후 풀 해상도로 업스케일 하는 방법이 채용되고 있다. 레이 마칭은 픽셀 단위로 행해지기 때문에, 저해상도 처리로 하는 것의 부하 억제 효과는 크다. 최종적으로 단순 계산으로 16분의 1에 부하가 억제되었다고 한다.

　한편, 업스케일로 정보량이 부족해, 오브젝트의 엣지 부분, 본래라면 포그가 그려지는 부분에 구멍이 열어 버리는 「아티팩트」 가 눈에 띄게 되었다. 초목 등은 바람에 흔들리고 끊임없이 움직이고 있기 때문에 칠라붙음이 심해서 그대로는 도입할 수 없었다.

　따라서 업 스케일링시, 에지 부분에 있고, 또한 구멍이 열릴 가능성이 있는 픽셀을 검출하고, 가능성이 높다고 판단된 픽셀에만, 업스케일 후의 해상도로 다시 레이마칭을 실시해, 구멍을 메워 갔다고 한다.

 

업스케일에 바이라터럴 업 샘플링 (Bilateral Upsampling)이 채용된 것도 소개되었다. 단순한 리니어 업 샘플링과 비교하면 계산 비용이 들지만 에지 보존에 중점을 두고 있기 때문에 결과적으로 아티팩트가 억제되어 부하 경감으로 이어졌다고 한다.

아티스트에 의한 활용 사례

　세션 종반에는 지금까지 소개된 스카이박스와 볼류메트릭 안개 활용 사례가 선보였다. 처음에는 "ELDEN RING"의 그림 만들기의 기준이 된 림 그레이브에서 스카이 박스와 안개 기능의 거의 모든 것이 활용되었다고한다. 이 지역을 제작하여 얻은 노하우가 다른 지역에도 응용되었다.

　우선 스카이 박스에 대해서는, 안개를 배치해, 색을 방각마다 다르게 조정. 이것은 화면의 좌우에서 색이 변화함에 따라 정보량을 늘리는 것이 주된 목적이다.
　또 대기의 색을 녹색으로 조정해 지구와는 다른 독특한 분위기를 냈지만 스카이박스의 색은 지역의 인상을 결정하는 중요한 요소였기 때문에 디렉터와 협의하면서 신중하게 결정했다고 한다.

　다음으로 대기와 안개에 비네팅 효과를 적용했다. 이곳은 방사형 그라데이션을 추가하여 정보량을 늘리는 것이 목적이다. 이 대응은 림 그레이브 한정은 아니고, 모든 에리어에서 같은 설정으로 하고 있다.

　또한 지정된 방각의 색을 조정하는 기능을 사용하여 황금 나무의 방각이 어두워지도록 했다. 이것은 하늘의 색이 노란색이라고 황금수가 하늘에 친숙해져, 랜드마크로서의 역할이 저하되어 버리는 것으로부터, 이러한 대응이 되었다.

　볼륨 메트릭 안개의 빛은 스카이 박스와 마찬가지로 방위각에 따라 다른 색상을 설정했습니다. 미묘한 변화이지만, 화면의 좌우로 색의 그라데이션이 발생하고 있어, 정보량 업의 효과가 있다고 한다. 덧붙여 색의 변화가 크면 나쁜 눈에 띄어 버리므로, 기본적으로는 겸손의 변화에 ​​억제하고 있다는 것.

　또한 히나타와 그늘의 명도의 차이를 크게 하여 라이트 샤프트를 강조하고 있다. 명도의 차이가 작으면 라이트 샤프트의 디테일을 알기 어려워진다고 한다. 또한 라이트 샤프트는 대각선 방향의 정보를 자동으로 추가할 수 있으므로 절벽 등 단조로운 면의 인상을 완화할 수 있다는 점에서도 큰 효과가 있었다고 한다.

　또한 카메라와의 거리에 따라 안개에 닿는 빛의 강도를 조정했습니다. 태양의 방각과 태양과 반대의 방각의 라이트는, 150미터 이내의 강도를 제로로 했다고 한다. 이것은 화면의 깊이 방향의 그라데이션을 변경하고 콘트라스트를 조정하는 것이 목적이다. 강도 조정 후에는 먼 곳의 안개는 진하고, 공기감이 있는 비주얼인 채, 근거리만이 고콘트라스트가 되어 있다. 이 조정은 아트의 품질뿐만 아니라 화면의 가시성을 개선시키는 효과도 있었기 때문에 중요하다고 파악하고 있다고 한다.

스카이 박스와 글로벌 안개에 배치식 안개 볼륨과 쓰기 분할을 추가하여 인상적인 비주얼을 만드는 과정이 소개되었다

 

그 외 세션에서는 특수한 활용 사례가 나타났다. 이곳은 호수 리에니 에에서 하이트 맵 활용 예

 

스톰빌 성

 

시프라 강

 

무너지는 팜 아즈라

　세션의 끝에는 미래의 대기 표현에서 세 가지 목표가 제시되었습니다.
　첫 번째는 「타이틀의 방침에 맞춘 그림 만들기」 로, 이 세션에서 소개한 수법은 「ELDEN RING」에 최적화된 것이고, 모든 타이틀에 적용 가능하지는 않다. 각각의 타이틀의 방침에 맞춘 표현의 제안을 해 나가고 싶다고 한다.

　두 번째 목표는 "아티스트가 수동으로 조정하고 있던 요소가 많기 때문에 개선하고 싶다" 는 것이다. 「ELDEN RING」에서는, 수동 조정이 많았던 것을 반성하고 있다고 하고, 대답이 어느 정도 정해져 있는 부분에 대해서는 최대한, 자동화를 목표로 한다고 한다.

　마지막 목표는 “포그를 보다 자유롭게 커스터마이즈할 수 있도록 하고 싶다” 다. 3D 텍스처의 작성이나 고도의 애니메이션의 제어를 아티스트가 실시할 수 있도록 해, 보다 자유롭게 포그를 커스터마이즈 하고 싶다고 하는 의욕이 말해져, 세션은 종료했다.

참고 자료의 일람도 나타났다