👨‍💻 [Unreal] 언리얼 엔진에서 Bone Weighting (본 웨이팅) 이란 무엇이며, 어떻게 활용할 수 있나요?

"이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다."

---

👨‍💻 안녕하세요, 윌리 프로젝트의 윌리 입니다.

언리얼 엔진에서 Bone Weighting (본 웨이팅) 이란 무엇이며, 어떻게 활용할 수 있는지 간략히 알아보았습니다.

---

질문 >

언리얼 엔진에서 Bone Weighting (본 웨이팅) 이란 무엇이며, 어떻게 활용할 수 있나요?

답변 >

Bone Weighting (본 웨이팅)이란?

본 웨이팅(Bone Weighting)은 3D 모델의 메쉬(Vertex)가 각 본(Bone)에 얼마나 영향을 받을지를 결정하는 과정 또는 설정을 의미합니다. 본 웨이팅은 캐릭터 애니메이션에서 자연스러운 변형을 구현하기 위해 중요한 역할을 합니다.

• Vertex는 메쉬의 가장 작은 구성 요소입니다.
• 본 웨이팅은 각 버텍스가 여러 본에 영향을 받을 때, 본별로 설정된 가중치(weight) 비율을 기준으로 버텍스의 최종 위치를 계산합니다.

---

1. 본 웨이팅의 핵심 개념

(1) 웨이트(Weight)

• 각 본에 대해 0에서 1 사이의 값을 가짐.
  • 1.0: 해당 본이 버텍스를 완전히 제어.
  • 0.0: 해당 본이 버텍스에 영향을 미치지 않음.

(2) 영향받는 본의 수

• 한 버텍스는 여러 본으로부터 영향을 받을 수 있음.
  • 예: 어깨 부분의 버텍스는 어깨 본과 팔 본에서 모두 영향을 받을 수 있음.
• 각 버텍스의 총 웨이트 합은 1.0이어야 함.

(3) 스키닝(Skinning)

• 본 웨이팅은 스키닝 과정에서 설정되며, 이 과정에서 메쉬가 본의 움직임에 따라 변형되는 방식을 정의.
  • Linear Skinning: 일반적으로 사용하는 방식으로, 본의 변환(회전, 이동, 스케일)이 버텍스에 선형적으로 적용.
  • Dual Quaternion Skinning: 꼬임(twisting)을 최소화하는 방식으로, 더 자연스러운 변형 제공.

---

2. 본 웨이팅의 목적

1. 자연스러운 변형 구현:
   • 관절 부위(예: 무릎, 팔꿈치)에서 메쉬가 부드럽게 구부러지거나 움직임.
2. 애니메이션 품질 향상:
   • 캐릭터의 움직임이 왜곡 없이 정교하게 표현.
3. 효율적인 리깅:
   • 본과 메쉬의 관계를 최적화하여 게임 실행 시 성능 유지.

---

3. 본 웨이팅 작업 흐름

(1) 외부 툴에서 작업

• 본 웨이팅은 일반적으로 Maya, Blender, 3ds Max 등의 3D 소프트웨어에서 설정한 뒤 언리얼 엔진으로 가져옴.
• 작업 시:
  • 캐릭터의 각 버텍스가 적절한 본에 연결되도록 웨이트를 조정.
  • 관절 부위는 여러 본에 의해 영향을 받도록 설정.

(2) 언리얼 엔진으로 가져오기

• FBX 파일로 스켈레탈 메쉬를 언리얼 엔진에 가져옴.
• 가져올 때 본 웨이팅 정보가 포함되어 있음.

(3) 웨이트 조정 (언리얼 엔진 내에서)

• 언리얼 엔진의 스켈레탈 메쉬 에디터(Skeletal Mesh Editor)에서 본 웨이팅을 확인하거나 수정 가능.
  • 웨이팅 오류가 있을 경우, 수정 작업 진행.
  • 잘못된 웨이팅은 애니메이션에서 왜곡을 초래.

---

4. 본 웨이팅 활용 방법

(1) 관절 부위의 부드러운 변형

• 예: 팔꿈치나 무릎 부위의 버텍스가 두 개 이상의 본에 의해 제어.
  • 웨이트 분배 예시:
    • 팔꿈치의 버텍스: 상완 본(Upper Arm) 70%, 전완 본(Lower Arm) 30%.

(2) 페이셜 애니메이션

• 얼굴 리깅에서 눈, 입, 이마 등의 정교한 움직임을 표현.
• 웨이트 설정으로 표정 변형을 자연스럽게 만듦.

(3) 물리 시뮬레이션

• 머리카락, 천, 꼬리와 같은 유연한 메쉬는 특정 본의 움직임에 따라 부드럽게 반응.
• 본 웨이팅은 이러한 자연스러운 움직임을 보장.

---

5. 본 웨이팅의 주요 도구 및 기능

(1) 언리얼 엔진의 스켈레탈 메쉬 에디터

• 본 웨이트 확인:
  • 각 버텍스가 어느 본에 연결되어 있고, 얼마나 영향을 받는지 시각적으로 확인 가능.
• 웨이트 페인팅(Weight Painting):
  • 특정 영역의 웨이트를 직접 수정할 수 있는 기능.
  • 버텍스를 선택하고 본별로 가중치를 조정.

(2) 외부 툴의 웨이트 페인팅 기능

• Blender, Maya 등의 소프트웨어에서 웨이트 페인팅 기능을 사용하여 보다 정교하게 작업.
  • 브러시로 직접 그리듯이 웨이트를 조정.

---

6. 본 웨이팅 작업 시 유의점

1. 왜곡 방지:
   • 잘못된 웨이팅은 애니메이션에서 메쉬가 찌그러지거나 비현실적인 변형을 유발.
   • 예: 손가락 끝이 팔 본의 영향을 받는 경우.
2. 적절한 웨이트 분배:
   • 관절 부위는 여러 본의 웨이트를 균형 있게 분배해야 부드럽게 구부러짐.
3. 최적화:
   • 너무 많은 본이 한 버텍스에 영향을 주면 성능 저하 가능.
   • 각 버텍스가 영향을 받을 본의 수를 제한(보통 4개 이하).
4. 페이셜 리깅:
   • 얼굴 애니메이션의 경우, 정교한 웨이트 설정이 필요.

---

7. 본 웨이팅의 활용 사례

1. 캐릭터 애니메이션:
   • 캐릭터가 걷고, 뛰고, 점프할 때 관절 부위가 자연스럽게 움직임.
2. 페이셜 애니메이션:
   • 웃거나 찡그리는 표정을 정교하게 표현.
3. 환경 상호작용:
   • 의상, 천, 머리카락이 본에 따라 유연하게 반응.
4. 게임플레이 및 시네마틱:
   • 정밀한 애니메이션을 통해 몰입감 높은 연출 구현.

---

8. 결론

본 웨이팅은 3D 모델이 애니메이션에서 자연스럽게 변형되도록 하는 핵심 기술입니다. 관절과 움직임의 특성을 반영하여 웨이트를 설정함으로써 왜곡 없는 애니메이션을 구현할 수 있습니다. 언리얼 엔진에서는 스켈레탈 메쉬 에디터와 외부 툴을 활용하여 본 웨이팅을 확인 및 수정할 수 있으며, 이를 통해 게임의 애니메이션 품질을 극대화할 수 있습니다.

---

---

🎬 유튜브 채널 🎬

위로그@WiLog

🎬 치지직 채널 🎬

위로그 채널 - CHZZK

---