발표준비 - 라이팅

Lighting... 왜 중요한가?

광원(Light Source)
: 사람이 물체를 볼수 있는 이유는? 고딩때 배웠던 이야기들..
  광자들이 물체의 표면에서 반사되거나 또는 물체 표면에서 방출되어 관측자의 눈으로 들어온다.
  이러한 광자들은 다른물체들로 부터 올 수도 있고 광원으로부터 올 수 도 있다.
 
- 방향광(directional light), 점광(point light), 집중조명광(spot light)
  이미지 출처 : http://channel9.msdn.com/coding4fun/articles/Beginning-Game-Development-Part-VI-Lights-Materials-and-Terrain
  이론 링크 : http://ivis.cwnu.ac.kr/~dgpark/note/java3d/java7/java7.htm
  봐야할 책 ; 리얼 타임 렌더링, 게임 인터렉티브 애플리케이션을 위한 수학 (293~298)

  1. 방향광 : 광선이 비춰지는 물체로부터 무한히 멀리 떨어진 곳에 위치하는 것으로 간주. (ex : 태양)
              즉, 위치가 정해지지 않은 광원. 위치가 없으며 방향만 가진다.
              방향광의 세기는 시각화 객체와 광원간의 거리에 의하여 변하지 않는다.

  2. 점광 : 공간상에서 자신의 위치를 가지고 있다.
            방향광에 반대되는 개념. 전방향(omni directional)광원으로 위치를 가진다.
            세기가 거리에 비례하여 감소한다.

  3. 집중 조명광 : 공간상에서 자신의 위치를 가지고 있다. 점광원이 방향과 집중을 첨가한 개념.
                   플래시 라이트나 램프등의 반사를 가진 임의의 광원.
                   집중조명광은 조명의 방향으로부터 기술한 각도의 퍼짐을 가진 조명.

Add : 위치가 정해진 광원(positional light)라고 부르는데 위치가 정해진 광원은 광자를 방출하는 하나의 점으로 간주될 수 있다.
      반면에, 실제 광원은 면적과 체적을 가지며 그 때문에 부드러운 경계를 가지는 그림자가 드리워진다.

 

물질
: 하나의 물질은 주변광(ambient), 난반사(diffuse), 정반사(specular), 광택도(shinn), 방사성(emi)등의
  이름을 가지는 여러개의 재질 매개변수들로 구성된다.
  재질을 가진 표면의 색상은 이러한 매개변수들과 이 표면에 비춰지는 광원의 매개변수 그리고 조명모델에 의해 결정된다.

Lighting(조명처리)는 물체와 광원간의 상호작용, 그리고 이들과 렌더링될 객체의 기하구조와의 상호작용을 나타내는 용어이다.
조명처리는 색상, 텍스쳐, 투명성등과 함께 사용되며 이러한 모든 요소들은 화면상에 보여지는 물체의 시각적 외양을 결정하는 데 기여한다.

쉐이딩 : 조명효과를 계산하고 그로부터 각 픽셀의 색상을 결정하는 과정
         3D 모델이나 일러스트레이션에서 명도, 빛의 어두운 정도를 달리해서 거리감을 표현하는 방법.
         멀면 어둡고, 가까울 경우 더 밝게 표현하는 방법.
         거리감을 위해 그림자를 나타내는 방법.
         링크 : 여기에 다 있음 http://comblog.wo.tc/381   그림도 이곳에 있음
         http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=sensoong&logNo=50092780107&viewDate=&currentPage=1&listtype=0

쉐이딩은 크게 단순 쉐이딩(다각형), Gouraud 쉐이딩(정점), Phong 쉐이딩(픽셀)이 있다.
단순 쉐이딩 : 다각형(삼각형)을 기준으로 채운다. 색상값이 개별 삼각형에 대해서 계산되고 그 삼각형 전체가 이 색으로 채워진다.
              당연히 초낸 빠르다. 하지만 곡면과 같은 부드러운 모습은 보여주지 못한다.
              모델을 구성하는 면의 조각들을 보고자 할때나 사용하는게 바람직 하다.

Gouraud 쉐이딩 : 삼각형의 각 정점에서 조명값이 정해지고 이 조명값(계산된 색상)이 삼각형의 표면 전체로 보간된다.
                 단순히 삼각형의 정점에서만 조명효과를 계산하기 때문에 단순 쉐이딩만큼이나 빠르다.
                 하지만 저폴리곤에서는 보기 안쓰러운 장면이 연출된다. 하이라이트를 잘 표현하지 못한다.
                 집중 조명광의 효과를 잘 살리지 못한다.

Phone 쉐이딩 : 표면 법선 벡터를 보간하고 각 픽셀에서 직접 조명효과를 계산하도록 함으로써 그래픽적 퀄리티를 높인다.
               픽셀별로 조명처리를 하므로 정점 조명초리보다 더 복잡하고 시간이 많이 걸린다.
              

조명처리 모델에서는 난반사, 정반사, 주변광 이라고 불리는 3개의 주된요소들이 있다.

난반사 : 물리적 실제감, 그리고 빛과 물체 표면과의 상호관계와 밀접하게 연관되어 있는 부분이다. 
         그 이유는 난반사가 Lambert의 법칙이라는 기하학적 성질에 기반하고 있기 때문이다.
         Lambert 법칙에서는 난반사만 일어날 수 있는(완전히 거칠어서 반짝임이 전혀 없는) 표면의 경우
         반사된 빛은 표면 법선 벡터 N과 광원벡터 L 사이의 코사인값에 의해 결정된다고 본다.

정반사 : 난반사 성분의 목적이 거친 표면의 성질을 표현하는 것이라면 정반사의 성분의 목적은 하이라이트를
         생성함으로써 표면이 반짝거리도록 보이게 하는 것이다.
         하이라이트는 관측자가 표면의 굴곡을 이해할 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라, 광원의 방향과 위치를 결정할 수 있도록 도와준다.

주변광 : 우리가 사용하는 단순한 조명처리 모델에서 빛은 광원으로부터 나와서 표면상에 직접적으로 비춰질 뿐, 다른것은 없다.
         그러나실세계에서는 광원으로부터 나온 빛은 벽에 부딪혀서 물체로 올 수도 있다.
         벽으로부터 온 빛은 난반사 성분이나 정반사 성분 어디에서도 고려되지 않는다.
         간접조명 효과를 표현하기 위해 주변광 성분을 포함시킨다.
    

 

- 디퍼드 쉐이딩 http://ohyecloudy.com/pnotes/archives/86, http://ozlael.egloos.com/2423070, http://kimsama.egloos.com/1829318
                http://codevania.springnote.com/pages/3037202,
- 쉐이딩의 기초
- 환경광 http://www.ikpil.com/639, http://nizainar.tistory.com/tag/3ds%20max
- 퐁 반영 반사광
- 블린 퐁 반영 반사광

난반사