[12 0324] 빛과 그림자
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빛과 그림자
2012. 3. 24
데브루키
해보리
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빛과 그림자
적절한 조명 + 적절한 그림자
= 사실적인 물체
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빛(Light)
비교적 파장이 짧은
전자기파
가시광선, 적외선,
자외선, X선 등
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빛은 파장에 의해 구별된다
일상 생활의 빛은 여러 빛들 조합된 것
파장은 파동의 두 봉우리(peak) 사이의 거리
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색은 가시적 범위의
빛 파장이다
빛은 연못의 물결처럼
공간 사이를 흘러가는
파장(wavelength)이다
빗방울처럼
입자로도
표현 가능
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색에 대한 정의
빛의 스펙트럼(분광)의
조성차(組成差)에 의해서
성질의 차가 인정되는
시감각(視感覺)의 특성
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색을 파악하는 요소
• 색을 느낄 수 있는 것은 광원, 물체(대
상), 눈, 뇌의 작용 이라는 4가지 요소가 있
기 때문
• 우리의 눈은 색상보다는 명암이나 움직임
에 더 민감하며 색상을 볼 때는 빨간색의 가
시거리가 가장 길다
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눈에 보이는 색채의
세가지 경우
광원색
물체색
투과색
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광원색
발광체에서 빛을 직접 보는 경우
물체색
어떤 대상이 빛을 흡수하거나 반사하는 경우
투과색
어떤 대상을 빛이 투과하는 경우
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빛의 파형
영역
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뉴턴의 스펙트럼 실험
• 무지개색으로 알려진 7가지 색 정리
• 1967년 뉴턴의 백색광 분해 실험
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인간의 가시 영역
• 일반적인 사람의 경우 400~700nm 감지
• 최대 380~800nm 까지 감지한 사람도 존재
• 빛에 적응된 눈은 녹색 부분(약 555nm)에
서 최대 감도를 나타냄
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• 광원에서 나온 빛이 물체에 투과될 때
• 투사된 빛을 산광이라 하고 산광이 완전 반사 될 때 생김
• 일부 흡수되기 때문에 약 20% 회색이 섞임(종이)
흰색(white)
• 일부를 흡수 나머지를 반사
• 반사광이 많을 수록 명도가 높아짐
회색(gray)
• 물체에 100% 빛이 흡수된 경우
• 보통은 소량 반사함(10% 정도)
검은색(black)
• 위에 색을 제외한 나머지
• 약 750만 종
• 식별 가능한 색은 300여 종
• 일상 생활에 필요한 색은 약 50여 종
유채색
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원색(primary color)
• 더 이상 분해할 수 없는 색
• 기본색, 기준색, 표준색 등 모든 색을 나타
낼 수 있는 최소한의 색
• 색의 삼원색은 시안, 마젠타, 노랑(CMY)
• 빛의 삼원색은 빨강, 파랑, 초록(RGB)
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가색혼합(색광의 혼합)
• 가색혼합, 가산혼합, 색광혼합, 정혼합, 상
가혼합, 플러스혼합 등의 용어로 사용
• 서로 빛을 합하기 때문에 가산혼합이라 함
• 가색 혼합의 2차 색들은 색료혼합의 3원색
이 됨
• 일반적으로 모니터 등에서 사용하는 색
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가색혼합
• G + B = C
• R+ B = M
• R + G = Y
• R + G + B = W
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감산혼합(색료의 혼합)
• 감색혼합, 감산혼합, 색료혼합, 마이너스혼
합 등의 용어로 사용
• 물감의 혼합은 흡수광을 합쳐 물체색이 되
므로 반사광이 줄어들기 대문에 감색혼합
이라 함
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감색혼합
• 자주 + 노랑 = 적
• 노랑 + 청록 = 녹
• 청록 + 자주 = 청
• 자주 + 노랑 + 청록 = 흑
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중간혼합
• 병치 혼합
– 서로 다른 두 색을 서로 교차하여 패턴화
• 회전 혼합
– 동일지점에서 40~50회/s 반복 자극
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그 외에 색을 표현하는 방법
• RGB (Red-Green-Blue)
• CMY (Cyan-Magenta-Yellow)
• HSB (Hue색상-Saturation채도-Brightness명도), HSL
• HSV (Hue-Saturation-Value)
• …
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색과 소리• 색채 심리학 연구소 하인리히 프릴링의 실험(1980)
– 빨강 : 큰, 트럼펫 소리
– 분홍 : 부드러운, 은은한
– 주황 : 큰 장조의
– 갈색 : 어두운, 우울한, 단조의
– 금색 : 화려한 장조의
– 노랑 : 날카로운, 장조의
– 연두색 : 고음의, 단조의
– 녹색 : 잘 들리지 않은(뚜렷하지 않을 때), 날카로운(채도가 높을 때)
– 파랑 : 희미한, 플루트에서 바이올린까지의 소리에 해당
– 군청색 : 어두운, 깊은, 더욱 심한 단조의
– 밝은 자주 : 약한, 차분한
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색과 음식
• 식욕을 자극하는 요소 중 시각이 차이하는
부분이 87%
• 미각은 10%에 불과
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그러므로
색(Color)
재질
빛
이다.
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광원(light)
• 실세계의 빛(자연광)은 사물을 만나 반사된
다
• 실제로 모든 빛은 모든 것에 반사되고 반사
될 때 어떤 빛은 표면에 흡수되며 어떤 빛은
임의의 방향으로 빛을 흩어트린다
• 하지만 현실같은 빛의 계산은 비용이 크다
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일반적인
조명 모델주변광
(ambient)
분산광
(diffuse)
반사광
(specular)
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Ambient Light
• 환경광, 주변광
• 다른 일반 표면에서 반사되어 나오는 빛
• Scene을 전반적으로 밝게 함
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Diffuse Light
• 난반사광
• 특정 방향으로 진행 하다가 표면에 닿으면
모든 방향으로 동일하게 반사됨
• 관찰자의 위치와 무관
• 가장 일반적인 형태
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Specular Light
• 정반사광
• 특정 방향으로 진행하다가 표면에 닿으면
한 방향으로 강하게 반사
• 반짝이는 표면을 모델링 할 때 이용
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Direct3D 9.0c
• 설마 아직도 XP를?
• XP라고 해도 SP3까지는 다들? (벌써 8년)http://www.microsoft.com/download/en/det
ails.aspx?id=21416
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Direct3D의 Graphics Pipeline
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Direct3D10의 Lights 예제
• 이펙트 연동 변수 하나 만들어서 전달
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Direct3D11의 Lights 예제
• 상수 버퍼 하나 만들어서 다 때려 넣으면…
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Direct3D11의 Lights 예제
• 나머지는 셰이더 처리
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하지만 여기서 할 껀 D3D9
• 왜? 이론적인 설명이 잘 나와 있으니까
• 어디에? 매뉴얼에…
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라이팅의 수학
• Ambient Lighting
• Diffuse Lighting
• Specular Lighting
• Emissive Lighting http://msdn.microsoft.com/en-
us/library/windows/desktop/bb147178(v=vs
.85).aspx
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Ambient Lighting
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Ambient Lighting
![Page 38: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/38.jpg)
Diffuse Lighting
![Page 39: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/39.jpg)
Diffuse Lighting
![Page 40: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/40.jpg)
Specular Lighting
![Page 41: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/41.jpg)
Specular Lighting
![Page 42: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/42.jpg)
Emissive Lighting
![Page 43: [12 0324] 빛과 그림자](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013102/55938ea41a28abcb4e8b45e7/html5/thumbnails/43.jpg)
현실은?
• 하드웨어의 성능도 좋아졌지만 요구사항도
그만큼 많아졌다
• 아직도 Ray Tracing을 실시간으로 구현하
는 건 비용이 크다
• 어떻게 하는 게 좋을까?
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다양한 기법 등장
• 좀 더 빠른 조명 공식
• 전처리 기법
– 텍스쳐의 활용
• 후처리 기법
– SSGI 기법들
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환경맵핑
• 큐브, 스피어 환경맵
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라이트 프로브
• 미리 조명값을 계산한 지역별 객체를 심어
두고 해당 객체의 조명 정보를 이용
http://blogs.unity3d.com/2011/03/09/light-
probes/
11호님의 ‘GI 프로브 라이트’
http://cafe.naver.com/devrookie/5686
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Lightmap
• Irradiance Map
• 라이트 정보를 담고 있는 이미지https://developer.valvesoftware.com/wiki/Li
ghtmap
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Lightmap 공정
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알고리즘 종류
• ISO-charts
• LSCM
• ABF++
• D-charts
• MCGIM
• …
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Shadow Map
• PSM(Perspective Shadow Map)
• LiSPSM(Light Space Perspective Shadow Map)
• TSM(Trapezoidal Shadow Maps)
• CSM(Cascade Shadow Mapping)
• PSSM(Parallel-Split Shadow Maps)
• LOGSM(Logarithmic Shadow Map)
• …
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LiSPSM
(Light Space Perspective
Shadow Map)http://x66vx.egloos.com/3808794
http://starlike.cafe24.com/moniwiki/wiki.php
/LightSpacePerspectiveShadowMaps
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PSSM(Parallel-Split Shadow Map)
http://http.developer.nvidia.com/GPUGems
3/gpugems3_ch10.html
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Deferred Shading
알콜코더님의 ‘Deferred Shading’
http://cafe.naver.com/devrookie/5072
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결론