Roblox는 수많은 크리에이터들이 아바타, 액세서리 및 체험을 만들고 전 세계의 사람들과 교류할 수 있는 3D 몰입형 플랫폼을 만들기 위해 꾸준히 혁신을 거듭합니다.

세계적인 명성을 자랑하는 컴퓨터 그래픽 및 인터랙티브 기술 박람회 SIGGRAPH에서 Roblox는 획기적인 신기술과 알고리즘 기술을 공유할 예정입니다. 이런 기술에는 고무처럼 늘어날 수 있는 3D 재료를 도입하게 해줄 새로운 방식과 얼굴 애니메이션을 갖춘 아바타를 더욱 빨리 생성하게 해줄 방법, 그리고 더욱 실제처럼 움직이는 머리카락 등이 포함되어 있습니다. 이 기술들은 훌륭한 이론적 성과이자 몰입형 3D의 미래를 더욱 환하게 밝혀줄 초기 단계 프로토타입이 됩니다. 덴버주에서 진행되는 SIGRAPH의 Roblox 세션에 참여하여 기술적인 내용을 더 자세히 알아보세요.

디테일이 더욱 생생한 아바타

아바타는 Roblox에서 사용자의 개성을 표현하는 핵심적인 역할을 합니다. 얼굴 전체 애니메이션과 구성 가능한 신체, 여러 겹 입을 수 있는 옷을 갖추고 있으며, 플랫폼 전역에 걸쳐 일관적인 모습을 유지하죠. Roblox의 최근 디지털 표현 보고서(Digital Expressions Report)에 따르면 Z세대 설문 응답자의 88%가 Roblox와 같은 메타버스식 세계에서 자신의 개성을 표현하는 것이 일상에서도 개성을 거리낌 없이 표현하는 데 도움을 줬다고 답했습니다. 이런 자기표현을 지원하기 위해 Roblox는 계속해서 최첨단 아바타 기술을 개발하고 있습니다.

3D 메시를 사용해 새로운 아바타를 생성하려면 고도로 기술적인 여러 단계의 작업이 필요합니다. 정적 3D 애셋을 완전히 역동적이고, 조합적이며 상호작용이 가능한 애셋으로 확장하여 메타버스 경험에서 생생한 모습으로 탄생할 수 있게 하는 것이 4D 세대가 가진 과제 중 하나입니다. 이 단계에 포함된 케이징, 리깅, 스키닝 등의 작업은 전문 크리에이터가 하더라도 아바타당 최대 일주일까지 소요될 수 있습니다. 그 와중에 Roblox 플랫폼의 첨단 복장 및 표정 기능과의 호환성을 확인하기 위해 추가 작업까지 따로 해야 하죠.

Roblox의 AI 및 CoreAI 팀의 “생성형 또는 사용자 생성 3D 아바타를 위한 엔드 투 엔드 자동 몸 및 얼굴 설정(End-to-end Automatic Body and Face Setup for Generative or User-Created 3D Avatars),” 대담에서는 머신 러닝과 기하학 프로세싱 기술을 조합한 다단계 파이프라인을 선보입니다. 이 방법으로 아바타 생성 과정이 더욱 빠르고 간편해지며, 경험이 적은 크리에이터도 모든 기능이 온전히 탑재된 자신만의 아바타를 디자인하고 업로드할 수 있게 해줍니다.

아바타 자동 설정에서 이 기술의 영향력을 체감할 수 있습니다. 입력된 순수 기하학 모델을 Roblox와 호환되고, 맞춤 설정 가능하며, 리깅 및 스키닝이 완료되어 애니메이션을 사용할 수 있는 아바타로 변환해 주는 자동화 시스템이죠. 이 시스템으로 최대 일주일 걸렸던 작업을 이제 단 몇 분 내에 완료할 수 있습니다.

Roblox 사용자들은 아바타의 머리를 바꾸는 방식으로 자신의 개성을 자주 표현하곤 합니다. 사용자들은 2023년에만 1억 3,900만 개의 헤어스타일을 구매했고, 5개 이상의 헤어스타일을 구매한 사용자는 730만 명에 달하죠. 하지만 머리카락 한 올 한 올이 실제와 같이 움직이는 현실적인 헤어스타일을 구현하는 것은 정말 어려운 일입니다. 평균적으로 인간의 두피에는 10만~15만 개의 모낭이 있습니다. 그 정도 규모로 복잡한 기하학을 시뮬레이션하고, 보관 및 이동하는 작업은 계산 효율적 측면에서나 견고성 측면에서나 까다롭기 마련입니다.

Roblox의 Cem Yuksel과 LightSpeed Studios 및 유타대학교(University of Utah)의 동료들이 선보이는 “물리적으로 유도된 실시간 머리 보간법(Real-time Physically Guided Hair Interpolation),” 보고서에서는 기존의 시뮬레이션된 가이드 헤어 데이터를 사용하는 새로운 물리 기반 머리 보간법을 제시합니다. 이 작업으로 오버헤드는 0에 근접하도록 줄이면서 헤어 렌더링의 그래픽 품질을 대폭 개선할 수 있습니다.

현실적인 3D 시뮬레이션 및 렌더링

Roblox의 크리에이터들은 사람들이 플레이하거나 교류할 수 있는 체험뿐만 아니라 그 체험을 풍성하게 채워주는 객체까지 만듭니다. 저화질 그래픽 사양을 갖춘 Android 기기부터 고화질 그래픽 사양을 갖춘 콘솔 또는 VR 헤드셋까지 더욱 다양한 플랫폼에서 Roblox를 이용할 수 있게 된 만큼, 모든 객체가 사용자의 기기에서 최고 화질로 표시될 수 있게 하는 것이 중요합니다.

3D 렌더링에서는 조명과 그림자 때문에 곤란한 문제가 발생하곤 합니다. 최근 연구를 통해 관련 분야가 대폭 발전했지만, 기존 방식으로는 피사계 심도 및 안티에일리어싱과 같은 카메라 효과에서 흐릿해지는 현상이 발생할 수 있습니다. Roblox의 Cem Yuksel은 NVIDIA 및 유타대학교와 협력하여 “구역 ReSTIR: 실시간 디포커스 및 안티에일리어싱을 위한 리샘플링(Area ReSTIR: Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing).” 을 공개할 예정입니다. 이 작업은 지역 샘플링을 ReSTIR에 도입해 앞서 언급한 카메라 효과의 문제를 더욱 효율적으로 해결합니다. 그 결과 더 적은 샘플 수로 조명과 그림자 사이의 해상도가 개선되며 디테일이 살아날 수 있죠.

이전 버전의 ReSTIR를 사용한 거리 장면. 

새로운 지역 ReSTIR를 사용한 같은 거리 장면. 조명과 그림자가 개선된 것이 보입니다.

Roblox의 Hsueh Derek Liu 및 그 동료들은 “퍼지 논리 및 미분 가능한 통합 불 방식의 연산자(A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic),” 논문에서 구조적 입체 기하학(CSG) 3D 표현에 생성형 AI를 사용할 수 있는 방식을 제시합니다. Roblox 물리 시뮬레이터의 견고함은 CSG를 통한 업계 표준 모델링을 엔지니어링으로 비롯되며, 이는 가능한 가상 도형의 생성을 단순하게 만들어 주기도 합니다. 엔터테인먼트 업계의 얇은 유체 모델링이 더 흔하게 사용되지만, 객체 안의 용량을 표현하지는 않습니다. CSG는 기존에 생성형 AI와 호환이 불가능했습니다. 훈련에서의 미분 단계와 기하학을 생성형 AI에 적용하려면 도형의 지속적인 진화와 유사한 수학적 속성이 필요하기 때문입니다. “퍼지” 작업을 수행하기 위해 새로운 수학적 원식을 개발함으로써 미분 가능한 CSG가 탄생했고, 이를 기반으로 CSG 생성형 AI를 구축했습니다.

고무와 같은 신축성이 있는 소재를 정확히 시뮬레이션하는 것은 컴퓨터 그래픽에서 어렵기로 악명 높은 작업입니다. 이와 관련하여 Roblox의 Liu 와 그 동료들이 개발한 더욱 안정화된 신 후크식 시뮬레이션: 예상 뉴턴에 대한 절대적 고유치 필터링(Stabler Neo-Hookean Simulation — Absolute Eigenvalue Filtering for Projected Newton)을 소개합니다. 시뮬레이션을 안정화할 새로운 방법이죠. 새로운 방식을 사용하려면 기존 프레임워크에서 코드 한 줄만 변경하면 되며, 이를 통해 안정성 및 수렴 속도 모두 대폭 개선됩니다. 그 결과로 생성되는 모델은 늘릴 때 더욱 안정적인 모양을 유지하죠.

이전 일반 시뮬레이션 방식은 시뮬레이션의 현실성과 시뮬레이션에 필요한 계산 자원 사이에 균형을 맞춰야 했습니다. Roblox의 Yuksel과 유타대학교의 동료들이 선보이는 버텍스 블록 강하(Vertex Block Descent)는 빠르고 견고한 물리적 시뮬레이션을 생산하는 새로운 방식입니다. 그 결과로 도출되는 방식은 3D 다이내믹을 위한 기존 시뮬레이션 프로세스보다 더 빠르고 안정적이죠.

거의 20년간 우리 플랫폼과 그 안에서 번창하는 우리의 커뮤니티는 R&D에 아끼지 않고 투자하는 Roblox 덕분에 기술적인 혁신의 힘을 받아 왔습니다. 훌륭한 R&D에는 위험 감수와 솔직한 평가가 필수죠. 우리의 모든 R&D 연구가 제품 기능이 될 수 있는 형태를 적시에 갖추는 것도 아니고, 이 글에서 언급한 작업도 이론적 추측에 근거한 것에 가까운 미래 지향적 연구입니다. 하지만 동시에 이 글에서 언급한 일부 신기술을 이미 Roblox 크리에이터가 사용할 수 있는 도구에 도입하여 더욱 현실감 있는 아바타와 3D 세계를 이룰 수 있었습니다. 모든 연구와 조사는 이 업계와 3D 몰입형 플랫폼을 위한 기술을 발전시키기 위한 발걸음과 같습니다.

SIGGRAPH 2024에서 AI, 아바타, 물리학 및 그래픽 분야 전반에 걸친 Roblox의 진전을 기쁜 마음으로 선보입니다.