[GDC] 젤다의 전설, 현실적인 물리 규칙이 가져다준 높은 자유도

게임 개발자 컨퍼런스 2024(GDC 2024) 3일째인 지난 20일(북미 시간), 닌텐도는 '젤다의 전설: 티어스 오브 더 킹덤(이하 티어스 오브 더 킹덤)'의 진화하는 물리학과 사운드(Tunes of the Kingdom: Evolving Physics and Sounds for 'The Legend of Zelda: Tears of the Kingdom')라는 제목으로 세션을 진행했다.

물리 기반 게임 플레이와 진화한 사운드 디자인을 중심으로 전작 '젤다의 전설: 브레스 오브 더 와일드'보다 더 깊이 있는 게임 세계를 구성했다는 이번 작품. 링크의 새로운 능력에 의한 플레이와 확장된 사운드 디자인은 어떻게 조화를 이루며 게임의 매력을 더욱 돋보이게 했을까? 각 파트를 담당한 개발자의 강연을 소개한다.

세션에는 테크니컬 디렉터 도타 타쿠히로, 리드 피직스 프로그래머 타카야마 타카히로, 리드 사운드 엔지니어 오사다 준야가 연단에 섰다. 도다 디렉터는 시작과 전체 개요를, 다카야마 프로그래머는 물리 기반 게임 플레이를, 나가타 사운드 엔지니어가 사운드 디자인을 각각 담당했다.

■ 모든 것이 물리적으로 움직이는 세계 - 규칙이 있기에 가능한 비현실의 재미

'티어스 오브 더 킹덤'의 기본 개념은 전작 '브레스 오브 더 와일드'에서 이어진 '곱셈의 놀이(게임플레이)'였다고 한다.

모든 오브젝트는 동일한 규칙(물리, 화학 등)으로 연결되어 있으며, 액션과 오브젝트 등은 필드 규칙에 따라 상호 작용한다. 그로 인해 발생하는 자유로운 놀이를 더욱 강화하는 것이 '티어스 오브 더 킹덤'의 목표였다고 한다.

'곱셈의 놀이'가 있는 세상을 만들기 위한 노력에는 크게 두 가지 중요한 요소가 있었다고 한다. 첫 번째는 '모든 것이 물리적으로 움직이는 세계', 두 번째는 '그 세계에 구축된 전용 구현 없이도 이벤트가 일어나는 구조'다.

먼저 '모든 것이 물리적으로 움직이는 세상'에 대해 알아보자. 여기서 말하는 '물리적으로 움직인다'는 것은 동적 강체와 컨스트레이트로 구성된 오브젝트에 질량이나 관성모멘트를 부여하여 속도와 가속도로 제어하는 것을 말한다.

한편, 강체를 애니메이션에서 계산된 속도로 강제해 움직이는 비물리 제어 오브젝트도 존재한다. 키네틱 강체 제어라고 불리는 이 방식은 구현이 간단하고 결과도 알기 쉬워 '티어스 오브 더 킹덤' 개발 초기에도 사용됐다고 한다.

다만, 사용하기 쉬운 만큼 주의해야 할 점도 있다. 운동학적으로 제어되는 강체는 무한한 질량을 가지고 있기 때문에 물리 계산을 무시한다는 것이다. 예를 들어 맞물린 기어에 철이 걸릴 경우 질량이 있으면 걸려서 기어가 멈추지만, 키네틱이라면 그대로 빠져 기어에서 튀어나온다.

실제로 '티어스 오브 더 킹덤'의 개발이 진행됨에 따라, 이는 현장에 큰 어려움을 안겨주었다. 비물리적인 오브젝트와 울트라핸드의 높은 자유도와의 궁합이 맞지 않아 매일 여기저기서 다양한 문제가 발생했다. "깨졌어요!", "날아갔습니다!"라는 보고에 "알아요. 나중에 고칠 테니 우선은 하고 싶은 놀이를 해보자"라며 해결책을 모색했다고 한다.

해결의 실마리가 된 것은 '브레스 오브 더 와일드'에서의 경험이었다. 해결책은 모든 것을 물리적으로 제어하는 것이다. 앞서 말한 기어를 예로 들면, 축이 고정된 두 개의 기어 중 하나를 모터로 움직이도록 변경하고, 이를 통해 다른 기어에 속도를 전달하도록 한 것이다.

모든 것이 물리적으로 제어되기 때문에 질량이 있는 것을 움직이는 울트라핸드와의 궁합에 신경 쓸 필요가 없다. 이를 통해 세상에서 비물리적으로 움직이는 것을 없애고, 모든 것을 물리적으로 제어하는 것으로 문제를 해결하기로 했다.

대표적인 예가 사당 등에 있는 셔터다. 개발 초기에는 비물리적으로 움직였지만, 이것도 울트라핸드에서 문제를 일으키는 것 중 하나였다.

셔터가 닫히지 않도록 울트라핸드를 사용해 오브젝트(예시의 경우 얼음)를 그 밑으로 미끄러지도록 끼워 넣어서 내려오지 않은 상태로 만든다는 장면은 게임을 플레이해 봤다면 본 적이 있을 것이다. 그러나 셔터가 비물리 제어인 경우, 얼음에 부딪히지 않고 미끄러져 빠져나가게 된다.

물리적으로 움직여야 하는 것은 오브젝트만 있는 것이 아니다. 모드레코 등 링크의 능력도 마찬가지다. 비물리적인 제어로 되감기 된 끝에 어떤 사물(예를 들어 마차)이 있을 때, 되감기 된 사물이 지금 있는 사물을 망가뜨리는 경우가 있었다. 이것도 물리적으로 움직이게 함으로써 해결할 수 있었다.

물리학에 의한 처리는 개발자들에게 더 많은 발견을 가져다주었다. 예를 들어 셔터 열기 기믹의 경우, '셔터 열기 버튼이 있는 곳에 얼음을 녹여 크기를 맞춰서 셔터 아래에 놓는 것'이 예상했던 해결책이었지만, 링크가 버튼 위에서 울트라핸드로 얼음을 움직여 셔터 아래에 놓는 또 다른 해결책이 탄생했다.

이것이 바로 개발팀이 원했던 곱셈 놀이의 한 형태였고, 그 결과물들이 모든 오브젝트를 물리적으로 만드는 것이 옳다는 것을 증명해 주었다. 이렇게 해서 플레이어의 자유로운 발상을 무리 없이 실행할 수 있는 세계가 구축된 것이다.

'곱셈의 놀이'를 지향하는 '티어스 오브 더 킹덤'의 세계는 플레이어의 자유로운 발상에 따라 다양한 이벤트가 일어나는 세계다. 그리고 그러한 사건은 전용 구현 없이도 구현할 수 있어야 한다.

여기서 말하는 전용 구현이란, 구현하고자 하는 이벤트에 대해 전용 프로그램을 준비하는 것을 의미한다. 예를 들어 자동차의 경우, '자동차를 움직이기 위한 프로그램'이 이에 해당하지만, '티어스 오브 더 킹덤'에서는 그러한 구현을 하지 않는다. 물론 자동차는 만들 수 있지만, 자동차를 제어하는 것은 타이어, 조종간, 나무판과 같은 부품의 조합과 각 부품의 움직임에 따라 달라진다.

이것은 원래부터 준비된 필드 안의 사물도 마찬가지다. 타이어가 돌아가고 사슬이 감겨서 문이 열리는 문이 있지만, 이것도 문을 제어하는 프로그램이 있는 것은 아니다. 타이어와 돌판, 사슬의 조합에 의해 실현되고 있다. 패들보트의 경우, 타이어와 나무판자의 조합은 물론이고 거기에 부력 및 저항과 같은 물의 상호작용이 더해져 실현되고 있다.

이러한 메커니즘을 실현하기 위해 부품이 되는 사물도 각각 물리적인 규칙에 따라 만들어진다. 타이어는 바퀴, 모터, 샤프트의 세 가지 강체로 구성되어 있으며, 샤프트는 바퀴에 직접 연결되어 있지 않고 모터를 지지하는 역할을 한다. 모터에 의해 동체가 회전하면서 지면과 마찰을 일으켜 추진력을 얻는 것인데, (바퀴와 모터, 샤프트가 일체형인 타이어 자체는 독특하지만) 그 구조는 현실과 같다.

이렇게 모든 것이 물리적으로 움직이는 세계와 전용 구현 없이도 이벤트가 발생하는 메커니즘이 만들어져 새로운 모험 세계가 구축된 셈인데, 이를 실현하기 위해 꼭 필요한 것이 있었다.

그것은 팀 전체가 함께 노력하는 것이다. 예를 들어 나무판자는 그 오브젝트의 밀도, 질량, 관성 모멘트 등을 자동으로 계산해 제어된다. 하지만, 가시성과 조작성 측면에서 현실의 판자에 비해 두껍게 만들어져 있다. 즉, 겉모습은 같아도 현실과 다르다는 것이다.

자동 계산이 잘 안되는 경우도 있는데, 이를 보정하기 위해서는 아티스트와 게임 디자이너의 협업이 필수적이다. 우선 아티스트와 게임 디자이너가 물리 파라미터를 제대로 이해할 수 있어야 한다.

또한 부품 하나하나가 제대로 움직이는지 언제든 확인할 수 있도록 모든 이벤트를 확인할 수 있는 검증실도 만들었다. 이를 통해 엔지니어와 아티스트 간의 긴밀한 커뮤니케이션이 이루어졌다고 한다.

'티어스 오브 더 킹덤'의 방대한 세계를 무리 없이 구현하기 위해 도달한 모든 것을 물리 연산으로 움직인다는 방향성. 그 결과, 개발자의 상상을 뛰어넘는 놀이의 가능성을 지닌 세계가 구축되었다. 이를 달성할 수 있었던 것은 '구현하고자 하는 세계를 잘 이해하고 있는' 팀의 존재가 있었기에 가능했다.

■ 현실에 충실한 규칙이 만들어낸 현실감 넘치는 사운드의 울림

전작 '브레스 오브 더 와일드'와 비교해 지하세계, 하늘 위 등 모험의 세계가 한층 더 넓어진 '티어스 오브 더 킹덤'. 여러 가지를 조합할 수 있는 놀이의 자유도에 따라 갈수 있는 장소가 늘어났지만, 이는 단순히 넓어진 것뿐만 아니라 다양한 공간이 늘어났다는 의미다.

사운드 제작팀은 열린 장소, 복잡한 지형, 닫힌 공간 등 광활한 하이랄의 어떤 장소에서도 소리의 확산과 자연스러운 울림을 표현하고 싶었다. 젤다의 전설 시리즈에서는 지금까지 다양한 형태의 인터랙티브 음악을 다뤄왔고, 오케스트라 녹음이 많아진 지금도 인터랙티브한 음악 표현에 힘을 쏟고 있다. 그래서 실제 자연의 소리를 모으는 데 다시 한번 집중했다고 한다.

지금까지 없었던 넓이와 장소의 종류, 그리고 다양한 놀이 구조와 높은 자유도를 자랑하는 '티어스 오브 더 킹덤'은 그만큼 요구되는 것도 크다. 자유도가 높아질수록 음악도 더 복잡한 표현이 요구된다.

이에 대응하기 위해 먼저 노드를 연결하여 곡의 전환을 시각적으로 편집하는 툴을 개발했다. 툴을 통해 할 수 있는 일은 생각보다 복잡했다.

'티어스 오브 더 킹덤'의 음악적 접근은 '인터랙티브 음악처럼 대담한 소리의 변화를 효과음으로 표현한다면 어떨까'라는 생각에서 출발했다. 단순히 파형을 그대로 울리는 것이 아니라, 3D 게임 공간 안에서 자연스러운 소리의 울림을 제어하는 것이다.

예를 들어, 본 작품에는 악단이 등장하지만, 그들은 배경음악을 연주하는 것이 아니다. 젤다의 전설의 작품 세계에서 연주되고 있는, 즉 게임 내 3D 공간에서 연주되고 있는 소리를 표현해야 한다.

캐릭터가 음원으로부터 멀어지면 소리가 작아지고, 동굴에 들어가면 소리가 울려 퍼진다. 캐릭터의 오른쪽에서 소리가 나면 그 소리는 오른쪽 스피커에서 울려 퍼진다. 악단의 연주 또한 그래야 하는 것이다.

소리가 멀어지는 표현이라면 거리 감쇠 곡선을 사용하는 것이 일반적이다. 단순히 볼륨을 낮추는 것이 아니라, 필터를 걸어 소리를 가라앉히거나, 리버브로 주변 소리와 섞거나, 근거리와 원거리의 소리를 각각 준비해 크로스 페이드하는 등 '그것답게' 소리를 만들어 간다.

그러나 본 작품처럼 다양한 공간이 등장하는 경우에는 그러한 처리만으로는 부족하다. 소리가 울렸을 때 어느 방향에서 얼마나 떨어져 있는지, 동굴이나 숲속이라면 어떻게 울려 퍼질지 등의 조건이 있어 단일 처리로는 부자연스러워질 가능성이 있다.

여기까지 설명을 듣고 깨달았다. 이것은 앞서 말한 물리 제어와 비슷한 이야기라는 것을 말이다. 이를 해결하기 위해 사운드 제작팀이 도달한 답 역시 '모든 사운드가 동일한 규칙으로 제어되어야 한다'는 것이었다.

소리의 특성으로 '거리가 두 배로 늘어날 때마다 음량이 절반으로 줄어든다'는 것은 잘 알려진 이야기다. 간단히 말해, 큰 소리는 멀리까지 들리고 작은 소리는 멀리까지 들리지 않는다는 것이다. 그렇다면 거리가 두 배로 늘어날수록 볼륨을 반으로 줄이면 되는가 하면 그렇지 않다.

예를 들어 닭의 울음소리는 100데시벨 정도라고 하는데, 이 규칙대로라면 소리가 감쇠되기까지 대략 10만 미터가 필요해 현실적이지 않다. 실제로는 공기나 지면 등의 영향으로 소리의 감쇠는 더 크다(과잉 감쇠라고 한다).

중요한 것은 과잉 감쇠를 고려해 적절한 밸런스로 조정하는 것이다. 또한 공간 내 소리의 울림을 표현하기 위해서는 거리뿐만 아니라 간접음의 표현도 중요하다. 소리의 반사 방식과 잔향의 길이를 적절히 설정함으로써 집 안인지 바위 동굴인지 등 그 공간의 특징을 소리로 표현할 수 있다.

또한, 지금까지의 시리즈 작품에서도 이를 리버브 이펙트로 표현한 적은 있지만, 그때도 조정해야 할 파라미터가 많아서 힘들었다고 한다. 이번 작품에서는 세계가 광활한 것은 물론, 지하세계나 동굴 등 복잡한 지형이 매우 많아졌기 때문에 더욱 그렇다.

그래서, 자동으로 리버브의 파라미터를 계산하는 구조를 만들었다. 주변 벽의 방향과 거리에서 방의 부피를, 벽의 재질에서 흡음률 등의 정보를 수집하고, 아이링의 잔향 방식을 사용하여 감쇠 시간 등의 파라미터를 계산한다. 어느 위치에 있더라도 그 장소의 음향을 자동으로 생성할 수 있도록 했다. 또한 이 작품에서는 지형의 복셀 정보도 이용해 소리의 경로 탐색 등에 활용하고 있다고 한다.

모든 소리를 동일한 규칙으로 제어함으로써 모든 공간에 적절한 크기의 소리를 울려 퍼지게 한다. 이 크기라면 어느 거리까지 소리가 들릴까? 소리의 크기에 따른 음향 특성을 먼저 만들어 놓으면, 그다음에는 음원에 소리의 크기를 할당하기만 하면 된다. '그릇은 작게, 거센 비구름은 이 정도 소리로'와 같이 말이다. 효과음뿐만 아니라 앞서 말한 악단의 악기 소리 등도 마찬가지다.

그렇다면 자유도가 높고 울트라핸드로 만들어지는 게임 중 개발자의 상상을 뛰어넘는 물건은 어떨까? 물론 이쪽도 규칙에 따른 사운드 메커니즘이 준비되어 있다. 마차로 말하면, 바퀴가 굴러가는 소리, 짐칸이 살짝 흔들리는 소리, 두 대의 마차를 연결하는 체인 등 각각의 소리가 복합적으로 만들어질 뿐, 마차 자체의 소리가 미리 준비된 것은 아니다. 패들보트라면 타이어의 회전으로 인한 물소리, 나무판자가 물의 저항을 받으면서 물속을 드나드는 소리 등이 복합적으로 작용한다.

이는 물리 시스템에 의해 제어되는 강체의 움직임 방식을 분석하여 크기와 재질에 따라 소리를 구분하는 메커니즘을 통해 탄생한 것이다. 이를 통해 전용 프로그램 없이도 소리를 낼 수 있게 되었다고 한다.

블록 골렘의 기하학적인 움직임에 따라 울리는 소리, 레일 후크에서 미끄러지는 소리, 현수교가 흔들리는 소리, 삐걱거리는 소리, 그것들 역시 모두 규칙에 따라 게임 공간 내에서 자연스럽게 각각을 구성하는 사물들에 의해 울려 퍼지고 있다.

이렇게 소리의 구조가 만들어지자 사운드 디자이너는 "내가 만든 기억이 없는데 제품 퀄리티의 소리가 난다"며 놀라워했고, 디렉터는 "이건 마치 소리의 물리 엔진 같은 거네요"라는 말을 들었다고 한다. 처음부터 그것을 목표로 한 것은 아니었지만, 광활한 하이랄의 소리를 보다 자연스럽게 표현하려고 노력한 결과, 소리 울림의 규칙이 구축된 것이라고 한다.

즐거운 일을 만드는 것보다 즐거운 일이 일어나는 구조를 만든다. 각 물체의 움직임을 결정하는 것이 아니라, 물체가 움직일 수 있는 시스템을 만든다. 들리는 모든 소리를 만드는 것이 아니라, 그렇게 들리는 시스템을 만든다.

독특한 상호작용을 만드는 것보다 독특한 상호작용이 일어나는 시스템을 만들기 위해 탄생한 '티어스 오브 더 킹덤'은 개발자가 만들어낸 놀이가 아닌 플레이어가 놀이를 만들어내는, 혁신을 일으킬 수 있는 게임이 되었다.

현실에 가까운 규칙으로 세계가 구축되어 있기 때문에 현실과 벗어난 행동을 할 때 재미있고, 자유롭고 게임다운 놀이를 느낄 수 있다. 다시 한번 '티어스 오브 더 킹덤'이 강조한 재미의 근간을 이해할 수 있었던 것 같고, 또다시 하이랄로 모험을 떠나 자유롭고 즐겁게 보내고 싶다는 생각이 드는 세션이었다.

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