개발하는 디자이너의 DIY 일상

가끔 아니 어쩌면 자주 3D 공간안에서 물체의 위치를 지정할때 이 물체가 저쪽에 닿는 면에 딱 위치하고 싶은데... 할때가 있죠? 

예를 들면 나무나 돌덩이 이런걸 랜덤하게 막 생성한 다음 굴곡진 지형에 모두 딱 안착시키고 싶다거나요.

또는 어떤 물체를 기준으로 어떤 방향으로 뻗어 나갈때 무엇인가 닿는 물체가 있는지 검사하고 싶을때도 있지요.

이때 사용되는 개체가 바로 Ray 입니다.

실제로 Ray를 알기 전과 알고난 뒤는 정말 다른 세계라고 할수 있겠습니다.

자 오늘은 Ray 에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

3D 는 정말 놀라울 정도로 기하학적인 수학의 결정체라 할 수 있겠습니다. 이를 구현하기 위하여 정말 얼마만큼의 수학적 노력이 있었는지 상상이 안될 정도 입니다.

오늘은 그 결정체중의 하나인 Ray에 대하여 알아볼텐데요. 3DS MAX 에서 Ray 는 두가지 명령어를 통해 사용됩니다.

intersectRay 와 intersectRayEx, intersectRayScene 이렇게 세가지 입니다. 사용하는 목적에 따라 구분하여 사용하시면 되는데요. 각각은 아래와 같습니다.

• intersectRay : Ray 와 대상물체를 지정한 뒤 부딧히는 위치를 알아낸다.
• intersectRayEx : 위와 동일하며 부딪힌 Face 정보와 부딪힌 면의 normal 정보를 돌려준다
• intersectRayScene : 대상 개체를 지정하지 않고 Scene 내의 어떤 물체든 부딪힌 정보를 돌려준다. (느림)

사용하는 방법은 간단한데요, 먼저 Ray 를 생성해주고 필요하면 Ray의 출발 위치(pos)와 방향(dir)을 변경할 수 있습니다.

myRay = ray [0,0,0] [0,0,-1]

ray 를 생성하는 구문 인데요, [0,0,0] 위치를 출발점으로 하고 [0,0,-1] 을 방향으로 하는 ray 가 만들어 지게 됩니다. [0,0,-1] 이라 하면 z 축을 기준으로 아래쪽을 바라보는 방향이라고 보면 되겠죠? 

이렇게 만들어진 Ray를 위의 명령어와 함께 사용해볼까요?

먼저 위와 같은 Scene 을 만들어서 테스트 해보려 합니다. 노란색 공이 지면에 부딪히는 위치로 이동 시킬거에요. 중간에 네모 박스가 있지만 네모박스는 무시하고 지면에 위치시켜야 한다면 아래와 같이 intersectray 를 이용하여 위치시킬 수 있습니다.

-- ray 를 생성해 준다
myRay = ray [0,0,0] [0,0,-1]

-- 이동시킬 물체를 지정하자
obj = $Sphere001

-- ray 의 출발 위치를 물체의 중심으로 설정해보자
myRay.pos = obj.pos

-- 위치 검출에 사용될 지형을 지정해보자
tern = $terrain_01

-- intersectray 를 이용하여 지형과 부딪히는 위치를 찾아내자
interResult = intersectray tern myRay

-- 어떤 결과가 나왔는지 print 를 이용해서 살펴보자
print(interResult)

-- 부딪힌 위치에 오브젝트를 위치시키자
obj.pos = interResult.pos

요렇게 하면 어떻게 되냐면요

요렇게 노란 공이 지면에 달라 붙게 됩니다. 코드에 주석을 달아 놓았으니 따로 설명은 안드려도 될 것 같은데요. 한가지만 설명해 드리자면 intersectray의 결과값을 보면 (ray [-1.62331,11.1008,1.22501] [-0.407511,-0.107746,0.906822]) 요런 식으로 ray 의 형식으로 결과가 나옵니다. ray 는 pos 와 dir 의 속성이 있지 않습니까?? 여기서 결과값의 pos 정보가 바로 부딧힌 면의 위치 정보가 됩니다. 그 뒤에 나오는 [-0.407511,-0.107746,0.906822] 는 부딪힌 면의 normal 값으로 만약 공이 부딪힌 다음 튕겨나간다거나 하는 다음 동작이 필요하다면 반드시 필요한 정보이지요.

어쨌든 intersectray 만 보자면 부딪힌 위치와 각도를 ray 의 형태로 돌려준다는 것을 알 수 있었습니다. 특징이라 하면 , 특정 개체를 대상으로 하기 때문에 속도가 매우 빠릅니다. 사실상 성능을 고려하지 않아도 되는 함수죠.

그런데 만약 부딪힌 면이 어디인지 알아야 하고 부딪힌 개체에도 뭔가 추가적인 액션이 필요할 수 있겠습니다. 사람일은 모르는거자나요? 누군가는 저 지형개체에 어떤 face에 물체가 부딪혔는지를 알아야 할수도 있지 않겠습니까? 이 때 intersectrayex 라는 함수를 이용하게 됩니다.

이번에는 intersectray 대신에 intersectrayex 를 사용해 볼 겁니다. 사용방법은 동일하고요. intersectrayEx [node] [ray] 와 같이 사용해 주면 됩니다.

-- intersectray 를 이용하여 지형과 부딪히는 위치를 찾아내자
interResult = intersectrayex tern myRay

-- 어떤 결과가 나왔는지 print 를 이용해서 살펴보자
print(interResult)

-- 결과는? 
#((ray [-1.62331,11.1008,1.22501] [-0.382998,-0.128105,0.914823]), 240, [0.383149,0.282177,0.334673])

아까와는 결과가 조금 다르죠? #(oo,oo,oo) 형태로 나온걸 보면 배열로 결과가 나온걸 알 수 있습니다. 총 3개의 리턴값이 나왔는데요.

• (ray [-1.62331,11.1008,1.22501] [-0.382998,-0.128105,0.914823])
• 240
• [0.383149,0.282177,0.334673]

intersectray 와 마찬가지로 첫번째 결과에는 부딪힌 면의 위치, 방향을 담는 ray 정보가, 두번째에는 어떤 숫자가 나왔고요, 세번째에는 point3 형식으로 좌표가 나왔는데, 딱보니 위에 ray 에 부딪힌 면의 방향이라는 것을 알 수 있겠습니다. 두번째 숫자는 뭐냐고요?

바로 부딪힌 mesh 의 face 인덱스 입니다. 240 번이죠? 바로 저부분에 부딪힌 것 입니다. (이번에는 이동은 하지 않았기 때문에..) 만약 동일하게 이동해야 한다면 배열 안의 개체에서 위치 정보를 뽑아내야 하므로 interResult[1].pos 와 같은 방법으로 부딪힌 면의 위치를 가져오면 됩니다.

이런 기능을 이용해서 부딪힌 면의 색상을 바꾸어 준다거나 해당 face를 삭제하는 등의 기능을 넣을 수 있겠지요? 뭐 레이저총에 맞은 face 가 폭파되며 사라지는 등의...  네.. 그럴때 꼭 필요한 훌륭한 명령어 입니다.

참고로 intersectray 나 intersectrayex 는 mesh 오브젝트에서 정확한 정보를 받아 올 수 있습니다. 가끔 기본 primatine 에 modifier 로 edit_poly 같은것을 씌운 경우에는 동작하지 않을 수 있으니 만약 결과값이 undefined 와 같은 값이 나온다면 검출에 사용된 모델링을 mesh 로 변경한 뒤 (convertTomesh obj) 검사를 진행하시면 됩니다.

끝으로 intersectRayScene 은 위와는 다르게 Ray 가 어떤 개체에 부딪히는지 알수 없을 때 사용합니다.

모두 동일하고 해당 명령만 intersectRayScene 으로 변경해서 돌려볼까요?

interResult = intersectrayScene myRay

요렇게 말이죠. 이번에는 대상을 특정하지 않기 때문에 함수 뒤에 인자가 ray 개체 하나만 들어갔습니다. 

결과를 볼까요? 

#(#($Editable_Mesh:terrain_01 @ [-4.616531,-2.612816,0.000000], (ray [-1.62331,11.1008,1.22501] [-0.382998,-0.128105,0.914823])), #($Sphere:Sphere001 @ [-1.623309,11.100846,65.260162], (ray [-1.62331,11.1008,61.9389] [0,0,-1])), #($Box:Box001 @ [15.646946,18.567043,19.666662], (ray [-1.62331,11.1008,26.4499] [0,0,1])))

뭔가 무시무시하게 길게 나왔죠?

이녀석도 역시 배열 개체이므로 하나씩 보면 

#($Editable_Mesh:terrain_01 @ [-4.616531,-2.612816,0.000000], (ray [-1.62331,11.1008,1.22501] [-0.382998,-0.128105,0.914823]))
#($Sphere:Sphere001 @ [-1.623309,11.100846,65.260162], (ray [-1.62331,11.1008,61.9389] [0,0,-1]))
#($Box:Box001 @ [15.646946,18.567043,19.666662], (ray [-1.62331,11.1008,26.4499] [0,0,1]))

요렇게 3개의 개체와 부딪혔다는 정보를 돌려준 것을 알 수 있습니다. 심지어는 본인(sphere) 에도 부딪힌 정보를 돌려 받았다는 것을 알 수 있네요 ㄷㄷㄷ. (저걸 원한건 아닌데) 부딪힌 정보를 보면 역시 내부 정보 역시 배열인데요, 첫번째는 부딪힌 대상 개체, 두번째는 부딪힌 위치정보 (ray 속성) 라는걸 알 수 있습니다.

만약 개체에 어떤 특정할만한 속성이 있다면 해당 개체에 물체를 위치 시킬 수 있습니다.

-- ray 를 생성해 준다
myRay = ray [0,0,0] [0,0,-1]

-- 이동시킬 물체를 지정하자
obj = $Sphere001

-- ray 의 출발 위치를 물체의 중심으로 설정해보자
myRay.pos = obj.pos

-- 위치 검출에 사용될 지형을 지정해보자
tern = $terrain_01

-- intersectray 를 이용하여 지형과 부딪히는 위치를 찾아내자
interResult = intersectrayScene myRay

-- 어떤 결과가 나왔는지 print 를 이용해서 살펴보자
print(interResult)

for i = 1 to interResult.count do
(
	testObj = interResult[i][1]
	if (findString testObj.name "Box") != undefined then
	(
		obj.pos = interResult[i][2].pos
	)
)

요렇게요. 

코드에서는 Box 라는 이름을 포함하는 개체를 만나면 해당 개체에 위치하도록 하는 코드 입니다.

이게 사실 한두개일 때는 간단한 이야기 인데 지면에 위치 시켜야 하는 개체가 수십개 ~ 수백개가 되면 일이 커집니다. 그럴때는 스크립트가 필요한 시점인거죠.

예를 들면 이렇게요..

모두 sphere 라는 이름을 갖고 있기때문에 간단하게 처리할 수 있겠네요. 지면에 닿는 개체는 지면에 닿도록 하고 box 에 닿는 개체는 box 에 위치시키도록 하겠습니다. 

sphere 의 중심을 기준으로 하다보니 약간 파뭍히는 대상이 있었는데요, sphere 의 반지름 만큼 위쪽으로 위치하도록 코드를 짜 보겠습니다.

-- ray 를 생성해 준다
myRay = ray [0,0,0] [0,0,-1]

-- 이름이 sphere 로 시작되는 모든 개체를 변수 objs 에 담자.
objs = execute("$Sphere*")

for obj in objs do
(
	-- 각 sphere 의 중심점으로 ray 의 위치를 지정함
	myRay.pos = obj.pos
	
	-- intersectray 를 이용하여 지형과 부딪히는 위치를 찾아내자
	interResult = intersectrayScene myRay


	for i = 1 to interResult.count do
	(
		testObj = interResult[i][1]
		if (findString testObj.name "Box") != undefined then
		(
			obj.pos = interResult[i][2].pos
			-- 파묻히지 않도록 반지름 만큼 위로 올림
			obj.pos.z += obj.radius
		)
		else if (findString testObj.name "terrain") != undefined then
		(
			--- 부딪힌 정보가 terrain 일때 해당 위치로 이동 시킴 
			obj.pos = interResult[i][2].pos
		-- 파묻히지 않도록 반지름 만큼 위로 올림
			obj.pos.z += obj.radius
		)
	)
)

뭐 별거 없죠? 위에서 설명한 것을 반복문만 추가했을 뿐 입니다.

결과는요?

요렇게 예쁘게 안착된 것을 확인 할 수 있습니다.

물론 저는 본 기능을 설명 드리기 위해 위와 같은 예제를 들었지만요. 실제 제가 사용하는 함수에는 몇초만에 수천번 이상 위치를 검출하며 ray 가 사용되는 케이스가 허다분 합니다.

저는 주로 자동으로 모델링을 할때 모델링의 위치, 크기, 배치, 부딪힘, 확장 범위 등을 검사할때 사용하는데요, 이런 검사들을 통해 사람이 손을 데지 않고도 아주 정교한 모델링을 할 수 있는 근간이 됩니다.

참고로 intersectRayScene 의 경우 scene 의 모든 개체에 대하여 검사가 이루어지기 때문에 Scene 내에 아주 많은(수만개 이상의) node 들이 자리잡고 있는 경우에는 속도가 매우 느려질 수 있습니다. 그래서 시작 위치를 기준으로 반경내에 들어오는 대상을 먼저 골라낸 다음 속도가 빠른 intersectRay 를 이용하여 각각 부딪힌 위치를 검출하는 방식으로 사용하고 있습니다. 프로그래밍이라는게 그렇자나요. ㅎ 높은 성능과 효율성을 위해 다양하고 창의적인 방법으로 접근해 가는게 바로 프로그래밍의 묘미이지요.

오늘은 이만 마칩니다. 내용이 길어기니 힘드네요 ㅋ

2021.03.24 - [DEV/MAX SCRIPT] - 3DS MAX 스크립트 레퍼런스 (헬프파일) 다운 받기

2021.02.24 - [DEV/MAX SCRIPT] - 3da max script 점과 점 사이의 거리 구하기

2020.04.29 - [DEV/MAX SCRIPT] - 3DS MAX 스크립트로 개체 선택하기

Max Script 를 이용하여 무엇인가를 하려면 필수 요소라고 할 수 있는 것 중의 하나가 개체를 선택하거나 지정하는 방법입니다. 여기서 개체는 3D Scene 안의 오브젝트, 스플라인, 헬퍼 등과 같은 사용자가 직접 선택할 수 있는 개체를 말합니다. 물론 오늘 강좌에서의 선택은 마우스를 클릭하여 선택하는 select의 개념만을 말하는 것은 아닙니다. 

예를 들어 A 라는 모델링 개체의 스케일을 2배로 변경한다고 했을 때 일반적인 사용자의 입장에서는 마우스로 해당 모델링을 클릭하거나 레이어 리스트에서 선택하거나 개체 리스트에서 해당 모델링을 선택 (select) 한 뒤 속성 등을 변경하게 되는데요. 스크립트에서는 굳이 select 의 상태를 만들 필요는 없습니다. 물론 동일하게 select 상태를 만들 수 있긴 하지만 성능 관점에서는 굳이 select 상태여야 할 필요가 없다면 바로 진행을 하면 됩니다.

참고로 본 강좌 진행을 위해 알아야 할 것은 이제부터는 개체를 노드(Node)라고 부를 것 입니다. 3DS MAX Script 에서 공식적으로 개체를 Node 라고 지정하였기 때문이고요. 레퍼런스 등을 보실때도 그렇게 이해하고 계신 것이 혼선이 없을 것 입니다.

우선 기본적인 방식을 살펴 보겠습니다.

• selection 상태를 만드는 방법
• 현재 선택된 개체를 가져오는 방법
• selection 상태가 아닌 상태에서 개체를 지정하는 방법
  • 지정된 이름을 기준으로 지정하는 방법 (단수 개체)
  • 이름의 일부를 기준으로 지정하는 방법 (복수 개체)
  • 레이어 단위로 지정하는 방법
  • 모델링 클래스 단위로 지정하는 방법 (geometry, spline, ...)

이런 것들을 소개해 드릴 까 합니다.

이번 강좌의 내용만 잘 이해하셔도 3D Scene 내의 대부분의 개체를 선택하거나 지정하는 것이 가능합니다.

Selection 상태를 만드는 방법

먼저 기본형은 Select <Node> 의 형태로 되어 있습니다.

Node 는 $ 표시를 붙인 뒤에 개체의 이름을 적어주면 해당 노드를 지정하게 됩니다.

만약 $Box01 이라 하면 "Box01" 이라는 이름을 갖는 노드(개체)를 지칭하게 됩니다. 이녀석을 선택 (Select) 상태로 만드시려면 아래와 같은 방법을 사용하면됩니다.

Select $Box01

요 코드를 스크립트 에디터 또는 리스너(F11) 창 아래 하얀색 창에 적어주고 실행하면 "Box01" 이라는 이름을 갖는 모델링이 선택된 상태가 됩니다. 물론 Box01 이라는 개체가 존재해야 하지요.

A 라는 오브젝트를 선택한 뒤 B 라는 오브젝트를 추가로 선택하고 싶으신 경우 아래와 같이 코드를 작성하시면 됩니다.

select $Box01
selectmore $Box02

selectmore 라는 명령어를 이용하여 셀렉션을 추가할 수 있습니다.

현재 선택된 개체를 가져오는 방법

코드 작성을 하다보면 모든 기능이 시작부터 끝까지 자동화가 어려운 경우가 있습니다. 그런 경우 사용자에 의해 특정 개체를 선택한 뒤 부터 코드가 실행이 된다거나 하는 경우가 종종 있을 수 있습니다. 이럴때 현재 선택된 개체를 가져오는 스크립트가 필요한데요. 바로 아래와 같이 사용하시면 됩니다.

myObject = getCurrentSelection()

이렇게 하면 현재 선택된 개체들을 myObject 라는 변수로 가져올 수 있는데요. 아래와 같이 실재로 사용할 수 있습니다.

myObject = getCurrentSelection()

for obj in myObject do
(
	-- 선택된 개체에 대하여 수행해야 하는 코드를 작성한다.
    print (obj.name)
)

-- 또는

for i = 1 to myObject.count do
(
	obj = myObject[i]
    print (obj.name)
)

selection 상태가 아닌 상태에서 개체를 지정하는 방법

스크립트를 이용하여 자동화 업무를 하다보면 항상 선택이라는 액션이 발생되는 것은 아닙니다. 선택이라는 액션이 이루어 지는동안 속도가 많이 저하되기 때문에 자동화의 대상이 많을 수록 선택 과 같은 액션은 생략하는 것이 좋습니다. 개체가 선택될 때 마다 맥스에서는 UI 를 업데이트 해주어야 하는데요, 이때 성능이 많이 느려지게 됩니다. 아래의 내용에서는 선택 과정 없이 특정 개체에 직접 접근하는 간단한 사례를 설명하겠습니다.

지정된 이름을 기준으로 지정하는 방법 (단수 개체)

오브젝트의 이름을 알고 있는 경우 가장 손쉽게 개체를 지정할 수 있습니다. 보통은 코드 작성의 편의를 위하여 변수에 담아서 사용하는것이 일반적인 방법입니다. 위에 select 예제와 유사한 방식으로 지정하게 됩니다.

obj = $Box01
print (obj.name)

Box01 이라는 모델링 개체의 이름을 프린트 창에 출력하는 코드죠. 위와 같이 첫줄을 적어주면 obj 라는 개체가 갖는 다양한 속성들이나 명령들을 적용할 수 있게 됩니다. 예를 들어 해당 개체가 Box 라는 class 인 경우 아래와 같이 속성을 변경할 수 있게 됩니다.

obj = $Box01
print (obj.name)

-- 박스의 크기를 현재의 두배로 만들자
obj.width = obj.width * 2
obj.height = obj.height * 2
obj.length = obj.length * 2

-- 높이를 50 만큼 올려보자
obj.pos.z += 50 

요런식으로 사용하는 것이지요.

이름의 일부를 기준으로 지정하는 방법 (복수 개체)

이번에는 이름의 일부분만을 이용하여 개체를 지정하는 방법을 소개해보겠습니다.

예를 들어 "box01" , "box02",... "box99" 이런식으로 동일한 이름 구조를 갖는 복수개의 개체가 있는 경우에 해당됩니다. 

objs = execute ("$box*")

print objs.count

위에 보시면 execute 라는 명령어가 있는데요. 뒤쪽에 나오는 문자열을 실행 가능한 문장처럼 해석하는 것입니다. 문자열에는 "$box*" 이라는 형태로 씌어져 있는데 여기서 * 은 와일드 카드라고 불리는 글자 입니다. 다시말하면 box + 어떤 것이든 해당되는 문자열 이라고 보시면 됩니다. scene 내에 box 로 시작하는 모든 개체가 objs 라는 변수에 담기는 것이죠. objs 는 배열형 변수가 되어 실제 사용하실 때는 아래와 같이 하나씩 꺼내 쓸 수 있게 됩니다.

objs = execute ("$box*")

print objs.count -- 전체 담겨져 있는 개체의 수를 출력한다

for o in objs do
(
	print o.name -- 개체의 이름을 출력한다.
    -- 여기서 개체별로 하고 싶은 액션을 작성하면 됩니다.
)

-- 다른 방법으로는
for i = 1 to objs.count do
(
	print objs[i].name

)

위와 같은 형식으로 각각의 개체에 대하여 어떤 작업을 하는 것이 가능합니다.

레이어 단위로 지정하는 방법

그럼 이번에는 레이어 단위로 개체를 지정하는 방법을 알아보겠습니다. 

3DS MAX 작업을 하다보면 레이어를 기준으로 개체를 생성하고 관리하는 경우가 종종 있습니다. 물론 레이어 창을 열어서 해당 레이어 안의 개체를 선택해 줄 수 있겠지만 레이어가 많은 경우, 또는 특정 레이어에 항상 같은 작업이 반복되는 경우 레이어의 개체를 지정하여 액션을 만들어 주는 것이 유용할 때가 있습니다.

레이어 이름을 아는 경우 아주 간단하게 적용이 가능합니다.

myLayer = LayerManager.getLayerFromName "myObjects"

myLayer.nodes &objs

for  o in objs do
(
	print o.name
)

myObjects 라는 이름을 갖는 레이어의 모든 개체를 objs 라는 변수에 담는 코드 입니다. 

레이어.nodes 라는 명령어가 뒤에 따라오는 참조형 변수에 해당 레이어의 모든 노드를 담아주는 기능을 수행합니다. 

참조형 변수는 반드시 & 기호를 붙여 주어야 하며 미리 정의를 해줄 필요는 없습니다.

모델링 클래스 단위로 지정하는 방법 (geometry, spline, ...)

scene 내에 위에서 정의한 방식 외에도 여러 레이어에 포함되어 있고 다양한 이름으로 존재하는 개체를 지정해야 하는 경우도 많이 있습니다. 예를 들면 scene 내의 모든 geometry 나 spline, helper 등을 선택해야 할 때도 있기 마련입니다.

이럴 때 사용할 수 있는 간단한 방법이 있습니다.

for  o in objects do
(
	print o.name
)

scene 내의 모든 오브젝트에 대한 처리가 가능하게 하는 간단한 방법입니다.

여기서 사용된  objects 와 같은 개체를 오브젝트 셋이라 부를수 있는데요 다음과 같은 종류가 있습니다.

objects  --all the objects
geometry  --the standard 3ds Max categories... 
lights
cameras
helpers
shapes
systems
spacewarps
selection  --the current selection

어떤 변수에 위에 해당되는 셋을 선언해주면 scene 내의 모든 해당 클래스의 개체가 대상이 됩니다.

아주 간단하지만 강력한 기능이죠.

이렇게 다양한 방법으로 화면 내의 개체를 지정하고 지정된 개체에 대하여 필요한 어떤 작업을 수행하는 것이 가능합니다. 어렵지 않죠?

다음번에는 어떤 조건을 붙여서 개체를 지정하거나 피하는 방법을 소개해 드리겠습니다.

그럼 이만~

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