한국조명 전기설비학회 2006 춘계학술대회논문집 (2006.5.11~12) Lightscape 에서의재질에따른효과적인표현방법 (Efficient application method for materials in Lightscape) 박지애 * 장준호 * 최안섭 ** (* 세종대학교건축공학과석사과정 ** 세종대학교건축공학과교수 ) (Ji-Ae Park Jun-Ho Chang An-Seop Choi) Abstract Lightscape is a visual rendering software enabling higher dimensional 3D image production using rendering as well. However, direct light simulation showed that more realistic feature of material-specific texture or color could be achieved by adjusting options. Accordingly, this study is to generate optimal values of options and achieve more realistic images by varying such values according to individual materials in order to create better quality simulation images using Lightscape. 1. 서론 력할수있을것으로예상한다. 1.1 연구의배경 1.2 연구의목적 Lightscape 는레디오서티 (Radiosity : 난반사 ) 방식과고속레이트레이싱 (Raytracing : 정반사 ) 방식의렌더링을함께사용한고차원적 3차원이미지를만들수있는비주얼렌더링소프트웨어이다. 사실적인조명시뮬레이션이가능하고각종조명기구의데이터라이브러리가있으며실제와같은조명시뮬레이션이가능하기때문에많이사용되고있다. 또한실제광원과재질의물리적특성에근거하여정확한조명시뮬레이션이가능하고실제적인간접조명의부드러운영상재현이가능하다. 사진의실제영상에서요구하는사항들을만족시켜줄수있는엔진프로그램이다. 또한 Lightscape에서실행되는실제조명의물리적분석력은다른어떠한프로그램에서도찾아보기어려운뛰어난능력과컨트롤을가지고있다 [1]. 하지만실제조명시뮬레이션의결과이미지를보면다소실제재질의이미지와는다른결과를얻을때가있다. 따라서, Lightscape 에서재질의옵션을조정하여재질고유의질감이나색감을좀더사실적으로표현해야한다. Lightscape 가사실적인조명시뮬레이션이가능하다고하지만, 소프트웨어가통계적인수치에의한경우의값에의존하기때문에여러변수에따른차이점을모두찾아낼수는없다. 따라서수동적인옵션의수치를조정함으로사실적인시뮬레이션이미지를출 본연구의목적은조명시뮬레이션프로그램인 Lightscape를사용할때보다만족스럽고사실적인시뮬레이션이미지를만들어내기위해재질에따른옵션의수치를다르게설정함으로써최적의옵션수치를찾아내는것이다. 본연구를통해나타난시뮬레이션의옵션수치는차후에비슷한재질의사용을요구하는시뮬레이션을수행할경우시행착오를줄이고보다빠르고사실적인이미지를추출해낼수있도록한다. 1.3 연구방법및범위연구의방법은하나의표준사무실공간을 3D로모델링하여이공간안에재질의이미지와종류를다르게입력하고옵션수치를달리하여시뮬레이션을한뒤, 재질과가장유사한이미지를분류하여각재질에맞는옵션수치를차후에가장적절한옵션수치로제시하는것이다. 시뮬레이션은하나의공간에서벽의재질을두가지경우로달리하여실행하였고주간과야간으로나누어각각시뮬레이션을수행하였다. 그리고의재질은실내에가장일반적으로사용되어지는재질 9가지를선정하여적용한후시뮬레이션을하여주어진조건하에서그재질에맞는가장사실적인옵션수치를찾는것을목표로하였다. - 184 -
2. 시뮬레이션조건 2.1 시뮬레이션 본연구의시뮬레이션을하기위하여가로 7 m, 세로 10 m, 높이 2.7 m인직사각형모양의임의공간을일반적인사무실공간으로설정한다. 이공간의한쪽가로변에는남향의창문을두어야간시뿐만아니라주광이유입되는주간의시뮬레이션도함께진행하여동일한조건하에서아래의표 1과같이시뮬레이션을할때의조건값을제시하여준다. 표 1의시뮬레이션조건하에벽의재질은우드와페인트의두가지로선정하여각각주간과야간의경우를설정하고실별은각각 9개의재질을대입하여시뮬레이션하였다. 이러한시뮬레이션과정을통해나온이미지들을표 2와같이정리하였다. 표 1. 시뮬레이션조건 Table 1. Simulation Condition 구분조건내용 공간구성 - W:7m, D:10m, H:2.7m 규격의표준사무공간 주광조건 - 주간시와야간시두가지의경우를시뮬레이션하였음. ( 주간 : 3 월 21 일오전 10 시 ) - 형광등을가로, 세로 3열씩 9개배치하였음. 조명조건 - 기구는기구중심을기준으로가로변으로 2.2m 간격을두고세로변으로 3.6m 간격을두어배치하였음. 벽재질 - 가장일반적으로쓰이는우드와페인트두가지의경우로구분하였음. 재질 - 인테리어에서가장일반적으로쓰이며 Lightscape에서재질의옵션설정시의데이터라이브러리에들어있는재질을위주로 9개의재질을선정하였음. - 페인트와종이, 플라스틱의경우라이브러리의옵션값을조정하여사용했기때문에재질의색상만통일 ( 페인트 ) 하여선정하였고, 각재질마다옵션값만을조정하여시뮬레이션하였음. - 유리의재질은따로재질을사용하지않고옵션으로설정해주었기때문에이미지선정을제외하였음. 마블메탈스톤 우드카펫페인트 옵션조건 - Brightness 값을옵션으로변화를주었음. - 부터 까지 단위간격의 5 단계로나누어시뮬레이션하였음. 표 2. 시뮬레이션이미지 Table 2. Simulation Image : 실제재질의이미지와가장유사하게표현된시뮬레이션결과 우드벽면 / 주간시 옵션 유리 마블 메탈 스톤 우드 카펫 종이 페인트 플라스틱 - 185 -
옵션 우드벽면 / 야간시 옵션 페인트벽면 / 주간시 옵션 페인트벽면 / 야간시 - 186 -
2.2 시뮬레이션결과 표 2에서각재질이가장사실적으로표현된이미지를선정하여각재질별최적의옵션수치를정리하였다. 다음표 3 은그결과이다. 표 3. 비교결과 Table 3. Result of Comparison 재질 마블 메탈 스톤 우드 카펫 페인트 종이 플라스틱 주. 야간 Brightness 우드벽페인트벽 주간 야간 주간 이하 야간 주간 야간 주간 이하 이하 야간 주간 야간 주간 이하 이하 야간 주간 이하 야간 주간 야간 표 3의결과를보면우드벽과페인트벽의두가지경우를나누어시뮬레이션해보았으나벽의재질이다른경우가결과값에는큰차이를보이지않았음을알수있다. 주변재질의영향을받은재질은메탈과스톤재질이었다. 또한약간의차이를보이는것은주간은같으나야간의시뮬레이션에서는약간의차이점을볼수있는데이는주광의영향이없는야간에는주변의영향을다소받기때문이라예상된다. 주광이들어오는주간이미지에서는대부분벽의재질을달리한두가지의경우가거의비슷한수치를보여주었다. 주간과야간의경우를살펴보았을때주간은주로 brightness 수치가낮은경우에서원래의재질과가장근접한이미지를추출할수있었으나, 야간의이미지에서는다소높은 brightness 수치에서가장최적의이미지를추출할수있었다. 이는주간이미지에서는주광의유입으로인해광량이야간에비해훨씬많아지기때문에재질 brightness의수치를낮게입력해주어야근접한이미지가나오는것으로판단된다. 또한주간시뮬레이션재질의높은 brightness 수치는주광의초과되는광량으로인해재질이변색되는듯한이미지를주게된다. 따라서주광이들어오는이미지에서는낮은 brightness 수치를입력해주어야한다는것을시뮬레이션을통해분명하게볼수있다. 2.3 적용사례앞에서연구해본시뮬레이션결과들을종합하여서울 S호텔의로비를 3D 모델링한후실제시공된재질의사양대로적용하여시뮬레이션하였다. 다음표 4는그적용사례이다. 표 4. 적용사례 Table 4. Case of Application 재질의옵션적용구분적용전적용후주간로비전경사용된재질천정마감타일계단카펫벽면우드재질의 brightness 수치를조절하기전의모습과조절한후의모습을표 4와같이표현하였으며실제사용된재질들의이미지도포함시켰다. 표 4에서나타나듯이재질들의 brightness 수치를수정하기전의모습에서는실제재질의색과는전혀다른결과를보이는반면 brightness 수정후의모습에서는실제재질의이미지와거의흡사한결과가나오는것을알수있다. 이는앞에서연구한재질별 brightness 수치의조절이 Lightscape 상에서최적의이미지출력을위해반드시필요한사항임을분명하게보여준다. 3. 결론및향후연구계획시뮬레이션의결과주로야간보다주간에재질의 brightness 수치를더욱세밀하게조정해주어야한다는것을알수있었다. 이는광원에서의광량뿐만이아닌주광의유입으로인해광량이초과되어수치적으로재질고유의색이변색되는경우가발생하기때문에낮은 brightness 수치로재질의느낌을보다사실과근접하게나타낼수있다는결과를추출하였다. 그리고대부분의재질들이주간에는낮은 brightness 수치에서, 야간에는 - 187 -
높은 brightness 수치에서가장사실적인재질의질감과유사한시뮬레이션이미지를얻을수있었다. 또한주변의재질은일반적으로모든재질에영향을주지는않으나재질의경우에따라영향을받는경우도발생한다는것을확인하였다. 시뮬레이션을통해추출된결과값들은추후에이와유사한재질의시뮬레이션을하는경우적절한 brightness 수치를선정하는데경우의수를줄여주어보다쉽게적절한이미지를추출할수있는토대를마련할수있을것이다. 그리고재질의 brightness 수치를앞에제시된것보다더많이세분화하여실험을하면보다정확한수치를통계할수있어서빠른시간내에재질의질감을근접하게묘사해주는시뮬레이션이미지를추출할수있을것으로예상된다. 참고문헌 [1] http://blog.naver.com/itbank628?redirect=log&logno=50000536133 " 인테리어뱅크 _Lightscape" [2] 박영재, 홍의재 Lightscape Reality", 디지털북스, 2002.06-188 -