글로벌 일루미네이션과 반사 설정

기본 광원과 그림자 설정이 끝났다면, 이제 사실감을 크게 올리는 고급 조명 요소로 넘어갑니다.

이번 절의 주제는 글로벌 일루미네이션(Global Illumination, GI)과 반사(Reflections)입니다.

간접광과 반사는 화면을 풍부하게 만들지만, 설정 방식에 따라 성능 비용이 크게 달라집니다.

핵심은 무조건 고품질이 아니라 장면 의도에 맞는 균형입니다.

GI는 빛의 확산 반사이고 Reflection은 시점 의존 정반사다

둘 다 간접광이지만 질문이 다릅니다. 어두운 면과 색 번짐을 만드는 경로, 금속·유리에 환경을 보여주는 경로를 따로 진단합니다.

1. 직접 조명

   DIRECT Light → Surface 광원에서 표면으로 바로 도달합니다. 밝은 면과 직접 그림자를 만듭니다.

2. 글로벌 일루미네이션

   INDIRECT DIFFUSE Light → Bounce → Surface 표면색을 머금고 여러 방향으로 퍼져 색 번짐과 간접 그림자를 만듭니다.

3. 반사

   INDIRECT SPECULAR Environment → Surface → Eye 시점과 normal·roughness에 따라 환경상이 보입니다. 매끈할수록 정확도가 드러납니다.

4. Lightmass

   Static/Stationary 확산 간접광을 lightmap에 사전 계산

5. Lumen GI

   동적 장면의 확산 간접광을 실시간 갱신

6. Reflection Capture

   정적 국소 환경을 cubemap으로 근사

7. Lumen Reflections

   동적 간접 정반사와 다양한 roughness 처리

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글로벌 일루미네이션의 이해

이 다이어그램은 GI와 반사 방식을 장면 변화 빈도, 품질 목표, 목표 플랫폼의 성능 예산에 맞춰 고르는 흐름을 정리합니다.

GI와 반사는 장면 변화량과 플랫폼 예산으로 고른다

정적 요소는 베이크하고 움직이는 요소만 실시간 비용을 쓰면 선택 기준이 선명해진다.

방식	강점	적합한 장면
Lightmass	정적 간접광을 낮은 런타임 비용으로 제공	움직임이 적은 실내와 배경 구조물
Sky Light / Capture	환경광과 고정 반사 힌트를 안정화	하늘색과 재질 반사 톤이 중요한 장면
Lumen	동적 월드의 실시간 GI와 반사 처리	조명이 자주 바뀌는 PC/콘솔 장면
SSR	화면 안 정보만 저렴하게 반사	물, 바닥, 금속의 제한적 반사
Ray Tracing	정확도 높은 반사와 그림자	고사양 타깃과 시네마틱 품질

글로벌 일루미네이션(Global Illumination, GI)은 직접광(Direct Light)이 오브젝트에 부딪힌 후 반사되어 주변 환경을 간접적으로 밝히는 현상을 시뮬레이션하는 기술입니다.

예를 들어, 햇빛이 흰 벽에 부딪히면 그 흰 벽이 주변의 다른 오브젝트에도 흰색 빛을 반사하여 비추는 것을 생각할 수 있습니다.

이는 씬의 깊이감과 사실감을 극대화하는 데 매우 중요합니다.

언리얼 엔진은 다양한 GI 솔루션을 제공하며, 각각 다른 특징과 성능 비용을 가집니다.

라이트매스 (Lightmass)

• 특징: Static 및 Stationary 조명으로부터의 간접광을 에디터에서 미리 계산하여(베이크하여)라이트맵(Lightmap)이라는 텍스처에 저장하는 방식입니다.
• 장점 런타임 성능 효율성: 모든 계산이 미리 이루어지므로, 게임 실행 중에는 거의 성능 부하가 없습니다.
  • 고품질 간접광: 매우 부드럽고 사실적인 간접광을 표현할 수 있습니다.
• 단점
  • 빌드 시간 소요: 레벨이 커지거나 GI 품질이 높을수록 빌드 시간이 매우 길어질 수 있습니다.
  • 정적 환경에만 적용: 빛이나 오브젝트가 런타임에 움직이면 간접광이 업데이트되지 않아 어색해집니다.
• 설정 (World Settings)
  • 메인 툴바에서 창(Window) > 월드 세팅(World Settings)을 선택합니다.
  • Lightmass 섹션에서 GI 관련 설정을 조절할 수 있습니다.
    • Static Lighting Level Scale: GI 계산의 전반적인 해상도. (값이 낮을수록 고품질, 빌드 시간 증가)
    • Num Indirect Lighting Bounces: 빛이 몇 번 반사될지. (값이 높을수록 사실적, 빌드 시간 증가)
    • Indirect Lighting Quality: 간접광의 전반적인 품질.
    • Indirect Lighting Smoothness: 간접광의 부드러움 정도.
• 활용: 주로 정적인 실내 환경이나 야외의 움직이지 않는 배경 오브젝트에 사용됩니다.

스카이 라이트 (Sky Light) - 주변광 GI

• 특징: 하늘 전체에서 들어오는 주변광(Ambient Light)을 시뮬레이션하여 간접광을 표현합니다. 씬의 스카이 박스나 큐브맵을 캡처하여 주변광을 생성합니다.
• 장점
  • 간편하게 전반적인 주변광을 추가하여 그림자 영역의 어두움을 완화하고 사실감을 높입니다.
  • Real Time Capture를 활성화하면 동적인 환경에서도 주변광을 업데이트할 수 있습니다.
• 단점
  • 오브젝트 간의 직접적인 빛 반사(예: 붉은 벽이 흰 바닥을 붉게 비추는 효과)는 표현하기 어렵습니다.
• 주요 설정 (Sky Light 액터 디테일 패널)
  • Intensity Scale: 스카이 라이트의 밝기.
  • Source Type: SLS Captured Scene (씬 캡처) 또는 SLS Specified Cubemap (큐브맵 지정).
  • Real Time Capture: 동적인 낮/밤 시스템에서 스카이 라이트가 씬의 변화에 따라 실시간으로 업데이트되도록 합니다. (성능 부하 증가)
• 활용: 모든 야외 환경에서 필수적으로 사용되며, 실내에서도 창문을 통해 들어오는 주변광을 표현하는 데 사용됩니다.

루멘 (Lumen) - 실시간 GI

• 특징: 언리얼 엔진 5부터 도입된 완전히 동적인 실시간 GI 및 리플렉션 시스템입니다. 모든 광원(Static, Stationary, Movable)과 오브젝트의 움직임에 따라 GI와 반사가 실시간으로 업데이트됩니다.
• 장점
  • 실시간 간접광과 반사: 빛과 오브젝트가 움직일 때 간접광과 반사를 동적으로 갱신해 정적 라이트맵보다 변화에 대응하기 쉽습니다.
  • 빌드 불필요: 라이트 빌드 과정이 필요 없어 작업 효율성이 높습니다.
• 단점
  • 높은 성능 요구: 최신 그래픽 카드와 높은 사양의 시스템을 요구합니다.
  • 설정 복잡도: 초기 설정 및 최적화에 대한 이해가 필요합니다.
• 활성화 (Project Settings)
  • 편집(Edit) > 프로젝트 세팅(Project Settings)으로 이동합니다.
  • 엔진(Engine) > 렌더링(Rendering) 섹션에서 Global Illumination 및 Reflections의 기본 방법을 Lumen 으로 설정합니다.
• 활용: 고품질의 실시간 렌더링이 필요한 차세대 게임, 건축 시각화, 영화 제작 등에 주로 사용됩니다.

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반사 (Reflections) 설정

반사는 표면의 재질 특성(금속, 유리, 물 등)에 따라 주변 환경을 비추는 현상입니다.

언리얼 엔진은 여러 가지 반사 솔루션을 제공합니다.

스크린 스페이스 반사

스크린 스페이스 반사(Screen Space Reflections, SSR)는 현재 카메라에 보이는 화면의 픽셀 정보를 사용하여 반사를 계산하는 방식입니다.

이는 실시간으로 반사를 업데이트할 수 있는 효율적인 방법입니다.

• 특징: 카메라 화면에 보이는 정보만을 사용하여 반사를 계산합니다.
• 장점
  • 비교적 성능 효율적입니다.
  • 실시간으로 반사를 업데이트합니다.
• 단점
  • 카메라에 보이지 않는 오브젝트는 반사되지 않습니다. (화면 밖의 오브젝트는 반사되지 않음)
  • 반사 품질이 완벽하지 않을 수 있습니다.
• 설정 (Post Process Volume)
  • Post Process Volume 액터를 선택하고 디테일 패널에서 Rendering Features > Reflections 섹션을 확인합니다.
  • Screen Space Reflection 옵션을 활성화하고 Intensity, Quality 등을 조절합니다.
• 활용: 대부분의 프로젝트에서 기본 반사 솔루션으로 사용됩니다.

스피어/박스 리플렉션 캡처

스피어/박스 리플렉션 캡처(Sphere/Box Reflection Capture)는 특정 지점이나 영역에서 주변 환경을 캡처하여 반사 정보를 제공합니다.

이는 정적인 반사 효과를 구현하는 데 유용합니다.

• 특징: 특정 지점(스피어) 또는 영역(박스)에서 주변 환경을 캡처하여 큐브맵으로 저장하고, 이를 주변 오브젝트의 반사에 사용합니다.
• 장점
  • SSR의 단점(화면 밖 오브젝트 반사 불가)을 보완합니다.
  • 베이크된 반사이므로 런타임 성능 부하가 낮습니다.
• 단점
  • 캡처된 시점의 정적인 반사만을 제공합니다. 오브젝트가 움직이거나 빛이 변하면 반사가 업데이트되지 않아 어색해질 수 있습니다.
  • 캡처 액터를 적절한 위치에 배치해야 합니다.
• 배치
  • 툴바의 추가(Add) > 조명(Lights) > 스피어 리플렉션 캡처(Sphere Reflection Capture) 또는 박스 리플렉션 캡처(Box Reflection Capture)를 선택하여 레벨에 배치합니다.
  • 배치 후 액터를 선택하고 디테일 패널에서 Capture Distance (스피어) 또는 Box Extent (박스)를 조절하여 캡처 영역을 설정합니다.
• 활용: 실내 공간의 각 방, 복도 등 특정 영역의 반사를 개선하는 데 사용됩니다.

레이 트레이싱 반사

레이 트레이싱 반사(Ray Traced Reflections)는 언리얼 엔진 4.22부터 지원되는 고급 반사 기술로, 실제 빛의 경로를 추적하여 반사를 계산합니다.

이는 매우 사실적이고 정확한 반사를 제공합니다.

• 특징: 실제 빛의 경로를 추적하여 반사를 계산하는 방식으로, 매우 정확하고 사실적인 반사를 제공합니다.
• 장점
  • SSR의 한계를 뛰어넘는 물리적으로 정확한 반사.
  • 화면 밖 오브젝트도 정확하게 반사됩니다.
• 단점
  • 매우 높은 성능 요구: RTX 계열 그래픽 카드 등 고사양 하드웨어가 필수적입니다.
• 활성화 (Project Settings & Post Process Volume):
  • 프로젝트 세팅(Project Settings) > 렌더링(Rendering)에서 Ray Tracing을 활성화합니다.
  • Post Process Volume에서 Ray Traced Reflections 옵션을 활성화하고 품질을 조절합니다.
• 활용: 최고 품질의 시각화가 필요한 하이엔드 프로젝트에 사용됩니다.

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글로벌 일루미네이션 및 반사 설정 실습

아래 흐름도는 장면 변화 빈도와 품질 목표를 기준으로 GI/반사 조합을 고르는 최소 의사결정 순서를 정리한 것입니다.

반사 품질보다 먼저 변화 빈도와 목표 플랫폼을 고정한다

간접광과 반사는 한 옵션이 아닙니다. 예산 안에서 기본 경로를 고른 뒤, 화면 밖 물체나 거울처럼 실패가 보이는 표면만 보강합니다.

1. Lightmass + Capture

   정적 · 넓은 지원 고정 조명은 베이크하고, 방·복도별 정적 반사를 캡처합니다. 화면 안 움직임만 SSR로 보완합니다. GI Lightmass lightmap 반사 Capture + 선택적 SSR

2. Lumen GI + Lumen Reflections

   동적 · 하이엔드 시간대·문·파괴가 바뀌는 장면은 실시간 경로를 함께 씁니다. 지원 시 HWRT로 품질을 올립니다. GI Lumen 반사 Lumen · SWRT/HWRT

3. 기본 경로 + Planar

   국소 예외 · 평면 거울·잔잔한 물처럼 평면 정확도가 핵심일 때만 추가합니다. 장면을 다시 그리는 비용을 표면 수로 제한합니다. 기본 선택한 GI/반사 유지 보강 Planar Reflection

레벨에 GI 및 반사 효과를 적용하고 그 변화를 관찰해 봅시다.

GI와 반사는 장면 변화 빈도와 목표 플랫폼을 함께 보아야 하므로, 아래 점검표처럼 적용 범위를 먼저 좁혀 보세요.

간접광과 반사는 변화 빈도에 맞춰 고른다

정적인 공간, 화면 안 반사, 실시간 변화가 필요한 영역을 나누면 과한 옵션을 피할 수 있다.

1. 정적인 실내와 배경

   Lightmass 움직이지 않는 구조물은 라이트 빌드로 부드러운 간접광을 확보하고 런타임 비용을 낮춘다.

2. 대부분의 반사 기본값

   SSR + Capture 화면 안 반사는 SSR로 처리하고, 화면 밖 환경은 Reflection Capture로 보완한다.

3. 동적 장면의 예외

   Lumen 빛과 오브젝트가 계속 바뀌는 장면에서만 목표 플랫폼 성능을 확인한 뒤 사용한다.

최종 선택은 정적 간접광, 화면 기반 반사, 실시간 변화의 필요성을 한 표에서 맞춰 보면 더 분명해집니다.

간접광과 반사는 장면 변화량에 맞춰 조합한다

Lightmass, Sky Light, SSR, Reflection Capture, Lumen은 서로 대체와 보완 관계입니다. 먼저 정적 장면인지 동적 장면인지 나눕니다.

1. Lightmass + Reflection Capture

   정적 실내 벽, 바닥, 고정 소품이 중심이면 라이트 빌드로 간접광을 저장하고 캡처로 화면 밖 반사를 보완합니다.

2. Sky Light + SSR

   야외 기본 하늘 주변광으로 그림자 영역을 완화하고, 물이나 금속처럼 화면에 보이는 표면은 SSR로 처리합니다.

3. Lumen GI + Lumen Reflections

   동적 변화 빛과 오브젝트가 계속 바뀌는 장면에서 사용합니다. 목표 플랫폼의 GPU 예산을 먼저 확인해야 합니다.

4. Ray Traced Reflections

   최고 품질 거울, 유리, 시각화처럼 반사 정확도가 핵심일 때만 켭니다. 일반 게임 장면에서는 비용이 큽니다.

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글로벌 일루미네이션과 반사 설정은 레벨의 시각적 완성도를 결정하는 매우 중요한 단계입니다.

프로젝트의 목표 플랫폼과 성능 요구사항을 고려하여 적절한 GI 및 반사 솔루션을 선택하고, 각 옵션들을 신중하게 조절하는 연습을 충분히 해보세요.

목표 플랫폼과 성능 예산에 맞춰 필요한 GI와 반사 옵션만 선택하세요.

GI와 반사 선택 기준

간접광과 반사는 장면의 현실감을 올리지만 프로젝트 방식에 맞는 기술을 골라야 안정적입니다.

1. Lightmass
   Lightmass

   정적인 실내나 고정 환경에서 베이크된 간접광으로 그림자와 반사를 안정시킵니다.

2. Sky Light
   Sky Light

   하늘과 주변광을 받아 어두운 영역이 완전히 죽지 않도록 보정합니다.

3. Lumen
   Lumen

   동적 장면에서 실시간 GI와 반사를 빠르게 확인할 때 유리합니다.

4. Capture
   Capture

   Reflection Capture는 정적 반사를 가볍게 보완하는 기준점으로 둡니다.