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Lightig Lightig & Shig 5478 6 년가을학기 //6 박경신 광원 (Lightig ource) 에서출발 물체표면에서 흡수 (Aborptio) 반사

광원과물체의특성에의해결정 Lightig Moel 물리학에기반을둔렌더링방정식 매우복잡함.

물체표면의점들이장면내의모든광원들로부터직접적으로받는빛을다루는조명모델 계산량이적기때문에주로전통적인실시간렌더링기법에사용됨 Phog relectio moel 전역조명모델

1 Lightig Lightig & Shig 년가을학기 //6 박경신 광원 (Lightig ource) 에서출발 물체표면에서 흡수 (Aborptio) 반사 (Relectio) 투과 (Trmiio) 또는굴절 (Rerctio) 물체를본다는것은우리눈으로입사하는빛에의함 물체색 : 광원, 물체, 관찰자위치, 광원과물체의특성에의해결정 Lightig Moel 물리학에기반을둔렌더링방정식 매우복잡함. how multiple relectio trlucet urce Lightig Moel 직접조명모델 (Direct llumitio Moel) 물체표면의점들이장면내의모든광원들로부터직접적으로받는빛을다루는조명모델 계산량이적기때문에주로전통적인실시간렌더링기법에사용됨 Phog relectio moel 전역조명모델 (Globl llumitio Moel) 다른물체에서반사되어입사되는빛까지고려한조명모델 전역조명기법은라디오시티 (Rioity), 광선추적 (Rytrcig), 포톤맵핑 (Photo mppig) 등다양 최근실시간 GPU 프로그래밍으로구현 가능한반구조명 (Hemiphere Lightig)

Light-Mteril terctio 정반사면 (Speculr urce) Smooth urce 에서는반사광의대부분이반사각에가까운좁은범위로산란되기때문에반짝임.

난반사면 (Diue urce) Rough urce 에서는반사광이모든방향으로산란되는특징을가짐 반투명면 (Trlucet urce) Trlucet urce

Light-Mteril terctio 완전정반사면 (Perectly Speculr urce) very mooth urce 완전난반사면 (Perectly Diue urce)

장면의모든점에서균일한광도의조명 면적광원 (Are Light Source) 점광원 (Poit Light Source) 한점을중심으로주변으로퍼져나가는빛

2 Light-Mteril terctio 정반사면 (Speculr urce) Smooth urce 에서는반사광의대부분이반사각에가까운좁은범위로산란되기때문에반짝임. 거울은완전정반사면임. 난반사면 (Diue urce) Rough urce 에서는반사광이모든방향으로산란되는특징을가짐 반투명면 (Trlucet urce) Trlucet urce 에서는일부의빛이표면을관통하여객체의다른위치로나옴. 굴절 (rerctio) 과정은유리나물과같은특성을가짐. Light-Mteril terctio 완전정반사면 (Perectly Speculr urce) very mooth urce 완전난반사면 (Perectly Diue urce) very rough urce mooth urce rough urce trlucet urce Light Source 환경 / 주변광원 (Ambiet Light Source) 장면의모든점에서균일한광도의조명 면적광원 (Are Light Source) 점광원 (Poit Light Source) 한점을중심으로주변으로퍼져나가는빛 빛이반사될표면과의거리의제곱에비례하여밝기가감쇠 ( P) ( P) P P P x y P z Light Source 위치성광원 (Poitiol Light Source) 옴니라이트 (Omi Light), 빛이모든 (Omi) 방향으로방사형 (Ril Directio) 으로진행 광원의위치가중시됨. 근거리광원 방향성광원 (Directiol Light Source) 빛이물체면을향하여일정한방향으로진행 거리에상관없이빛의방향이중시됨. 원거리광원. 평행광원. x y P z

Lightig Moel Phog Relectio Moel 다음 3 가지광 - 재질상호작용을지원함 주변광반사 (Ambiet relectio) 난반사 (Diue relectio) 정반사 (Speculr relectio) 다음 4 가지벡터를사용함 Source (P) Viewer (V) Norml

3 Light Source 점적광원 (Spot Light Source) 점광원의특수한형태로원뿔과같이일정한범위로빛을발하는광원. 집중광원. 광원의위치, 빛을발하는중심방향과범위의설정이필요함 만약 θ8 도이면점광원 (Poit light ource) 이됨 위치성광원 (Poitiol light ource) 과유사 빛이방사형으로진행 광원이유한거리에존재 방향성광원 (Directiol light ource) 과유사 하나의방향을향해서만진행 Lightig Moel Phog Relectio Moel 다음 3 가지광 - 재질상호작용을지원함 주변광반사 (Ambiet relectio) 난반사 (Diue relectio) 정반사 (Speculr relectio) 다음 4 가지벡터를사용함 Source (P) Viewer (V) Norml (N) Perect relector (R) ( P) co φ Agle o ciece 입사각 (Agle o ciece) 광원벡터 ( 와법선벡터 (N) 가이루는각 N L N Lco θ ()()co θ coθ Agle o Relectio 반사각 (Agle o Relectio) 법선과빛이반사되는방향사이의각도 θ θ i r R ( N N+ S L ( N N S S ( N N L R ( L N) N L S (N N Mirror Projectig LotoN (L N)Nwhe N

ice o Rerctio 굴절 (Rerctio) 빛이반투명재질을투과하는표면 두개의다른재질에서빛은굴절 (rerctio) η

η t ( ) co η t θ l l η η t η l T L coθt coθl N η η coθ l l Ambiet

전역조명모델효과를근사적으로부여 Ambiet Relectio : 광원의주변광세기 K : 주변광계수 ( < K < ) K

(Directiol iuer) 방향성확산체 확산방향에시점이있다면물체가더욱밝게보여야함.

램버트법칙 (Lmberti Lw) 입사각 : 광원벡터와법선벡터의사이각 면의밝기는입사각의코사인에정비례 : 광원의확산광세기 K

4 ice o Rerctio 굴절 (Rerctio) 빛이반투명재질을투과하는표면 두개의다른재질에서빛은굴절 (rerctio) η l, η t 굴절률 (the iice o rerctio o two mteril) Sell lw: coθ iθl ηt η iθ η t ( ) co η t θ l l η η t η l T L coθt coθl N η η coθ l l Ambiet Relectio 광원에직접노출되지않는면에밝기를부여 모든빛의경로를추적하기어려움 면마다상수크기의밝기를추가 전역조명모델효과를근사적으로부여 Ambiet Relectio : 광원의주변광세기 K : 주변광계수 ( < K < ) K Perect light trmiio Diue Relectio 난반사에해당 완벽확산체 (Perect iuer) 와방향성확산체 (Directiol iuer) 방향성확산체 확산방향에시점이있다면물체가더욱밝게보여야함. 완벽확산체 지역조명모델의그래픽처리를단순화하기위해서완벽확산체를가정 Diue Relectio 물체면이서있는방향에따라다름 램버트법칙 (Lmberti Lw) 입사각 : 광원벡터와법선벡터의사이각 면의밝기는입사각의코사인에정비례 : 광원의확산광세기 K : 확산광계수 면이서있는방향에따라차등적밝기 입체감부여 DiueRelectio coθ DiueRelectio K co θ coθ K ( N i θ L θ N Light vector Surce orml vector

Speculr Relectio 경면광 : 반질반질한표면에서반사되는빛 정반사 (Speculr relectio) 에의함 물체의색이아니라광원의색 주변광과확산광 :

를통하여시점방향이정반사방향에서벗어남에따라반사되는빛의세기가약해지는속도를조절함. 결과적으로생성되는하이라이트크기를결정.

vector Direct llumitio Moel Hlwy Vector [Bli] H y 중간각H L+ V L+ V K + K ( N + K ( R V) Ambiet

5 Speculr Relectio 경면광 : 반질반질한표면에서반사되는빛 정반사 (Speculr relectio) 에의함 물체의색이아니라광원의색 주변광과확산광 : 광원의색이물체의색과상호작용 확산광 확산광 + 경면광 Speculr Relectio 실제적으로는 Lobe 모습 퐁반사모델 광택계수 (hiie coeiciet) 를통하여시점방향이정반사방향에서벗어남에따라반사되는빛의세기가약해지는속도를조절함. 결과적으로생성되는하이라이트크기를결정. 기본적으로입사각과반사각이동일 시점이정확히반대방향일때보임 Speculr Relectio K(co ) K( R V) φ Shiie View vector Relectio vector Direct llumitio Moel Hlwy Vector [Bli] H y 중간각H L+ V L+ V K + K ( N + K ( R V) Ambiet relectio Diue relectio Speculr relectio Speculr Relectio where ψ φ K Whe N L>, H Whe N L, H (coψ) K ( N H) ' Shiie Hlwy vector Norml vector

6 Light Atteutio 광원과물체간의거리에따른밝기조절을원할경우 tt tt tt ( ) ( ) k + k+ k tt ( ) mi k { K ( N + K ( N H } K + ( ) ) + k+ k, Multiple Light Source 광원이여러개있을경우 K + m i tt ( ) 방출조명 (Emiive illumitio) e E { K ( N + K ( N H) } 특정한물체들은빛을반사할뿐만아니라빛을뿜기도하는데이를방출조명이라한다. 단순하게방출조명의색을더해주면된다. m K + tt( ) K( N + K( N H) + i { } E Direct llumitio Moel Shig Ambiet relectio Multiple light { K ( N + K ( N H) } E m K + tt( ) + i Light tteutio Diue relectio Speculr relectio Emiive light 쉐이딩 (Shig) 이란음영또는표면렌더링 (Surce reerig) - 물체면의색을부여하는것으로래스터과정에서이루어짐 Flt hig 주어진하나의다각형전체를동일한색으로칠함 Gouru hig 정점의색을보간 Phog hig 정점의색대신정점의법선벡터를보간 OpeGL에서제공하지않음 OpeGL 에서는 H 를사용하는 moiie Phog moel ( 또는 Bli moel) 사용

시점벡터를기준으로조명모델이가해지며그결과색이면내부를모두채움 Mch B Eect i Flt Shig 마하밴드효과 (Mch B Eect) 경계선부근에서명암이대조를이루어어둡고밝은띠 (B)

정점의법선벡터를요함 - 인접면의법선벡터를평균하여구함 정점의색으로부터내부면의색을선형보간 경면광을감안하지않음 실제적인정점의법선벡터와근사적으로계산된법선벡터가완전히일치하지않기때문

7 Flt Shig 주어진하나의다각형전체를동일한색으로칠함. 빠르고간단함. 상수셰이딩 (Cott hig), 깎은면셰이딩 (cet hig) 다각형을구성하는다각형정점의위치를평균하여중심점 (Cetroi) 를구함 중심점에서의법선벡터, 광원벡터, 시점벡터를기준으로조명모델이가해지며그결과색이면내부를모두채움 Mch B Eect i Flt Shig 마하밴드효과 (Mch B Eect) 경계선부근에서명암이대조를이루어어둡고밝은띠 (B) 가형성 메쉬사이의경계선이필요이상으로뚜렷해짐 일종의착시현상 glshemoel (GL_FLAT); Gouru Shig 다각형내부를서로다른색으로채우는방법 정점의색을보간 정점의법선벡터를요함 - 인접면의법선벡터를평균하여구함 정점의색으로부터내부면의색을선형보간 경면광을감안하지않음 실제적인정점의법선벡터와근사적으로계산된법선벡터가완전히일치하지않기때문 glshemoel (GL_SMOOTH); Gouru Shig Gouru hig 에서보간된 (iterpolte) color 값계산 시작점과끝점의밝기를미리계산해두고, 그사이의밝기를두밝기의가중평균으로구한다 y y y y 3 p b Sc lie 3 b p y y ( ) y y y y ( 3) y y xb xp b ( b ) x x b 3

Phog Shig Flt, Gouru, Phog Shig 정점의색대신정점의법선벡터를보간 y N y N N

Bli, Cook-Torrce Shig Bli Phog 과유사. 경면광성분이더욱부드럽게퍼져나감.

8 Phog Shig Flt, Gouru, Phog Shig 정점의색대신정점의법선벡터를보간 y N y N N p N b y N y 3 곡면의기울기가복원됨. 경면광을부여할수있음. N 3 Microcet Moel 표면의거칠기 (roughe) 를모델링 평균면의방향을기준으로 표면의거칠기라는매개변수를사용해서미세표면의굴곡이나모양을조절 Microcet Moel Flt, Phog, Bli, Cook-Torrce Shig Bli Phog 과유사. 경면광성분이더욱부드럽게퍼져나감. 광원이거의물체면과나란히예각으로입사한것과유사 Cook-Torrce ( 메탈셰이딩 ) 금속표면의은은한경면광처리에유리 퐁모델 : 플라스틱재질처리에유리peculr K ( Nˆ Hˆ ) β

Microsoft PowerPoint - lecture13-ch6.ppt [호환 모드]

Microsoft PowerPoint - lecture13-ch6.ppt [호환 모드] ightig ightig & Shig 390 04 년봄학기 5/8/04 박경신 광원 ightig ource 에서출발 물체표면에서 흡수 Aborptio 반사 Reflectio 투과 Trmiio 또는굴절 Refrctio 물체를본다는것은우리눈으로입사하는빛에의함 물체색 : 광원, 물체, 관찰자위치, 광원과물체의특성에의해결정 ightig Moel 물리학에기반을둔렌더링방정식