Lighting

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The Beginning Of Light
Skeake
Content.
1. Light source.
광원에 대해서..
2. Material.
광원과 재질..
3. Shading.
3차원처럼 보이기..
What is
Light Source
What is
Lighting?
고딩때 물리시간에
배웠던 기억들…
…..
….
…….이 날리가 없지!
2. Point light. 점 광원
2. Point light. 점 광원
1. Directional light.
방향 광원
1. Directional light.
방향 광원
위치가 정해지지 않은 광원. 위치가 없으며 방향만 존재.
광선이 비춰지는 물체로부터 무한히 멀리 떨어진 곳에 위
Ex) 태양.
빛의 세기는 거리의 비례하여 감소,하지만 이건 예외….
2. Point light. 점 광원
2. Point light. 점 광원
2. Point light. 점 광원
공간상에서 자신의 위치를 가지고 있다.
방향광과는 반대되는 개념.
전방향(omni directional)광원으로 위치를 가진다.
방향광의 세기는 거리에 비례하여 감소.
2. Point light. 점 광원
3. Spot light. 집중 조
명광원
3. Spot light. 집중 조
명광원
공간상에서 자신의 위치를 가지고 있다.
점광원에 방향과 집중을 첨가한 개념.
Ex) 플래시 라이트나 램프등의 반사를 가진 임의의 광원.
방향광의 세기는 거리에 비례하여 감소.
Distance Falloff (거리감쇠)
이론적으로 평행으로 2개의 면이 있을 때, 태양광선과 같
원거리의 광원으로부터 오는 빛의 밝기는 동일.
두 직사각형 모두 앞쪽면의 색이 동일.
사실적인 느낌이 다소 떨어진다.
앞쪽 직사각형의 정면이 약간 더 밝고 뒤
정면이 좀 더 어둡다. 바닥역시 점점 어두
Light Source, 광원의 타입
Directional Light
Point Light
Spot Light
23
color of
material?
하나의 물질은 주변광(ambient), 난반사(diffus
선명도(Shnininess), 방사도(Emission) 등의 이
여러 개의 재질 매개변수들로 구성.
재질을 가진 표면의 색상은 이러한 매개변수
광원의 매개변수, 그리고 조명모델에
우선 재질에 대해서 살펴보자.!!
2. Ambient. 주변광
4. Shininess. 선명도
1. Diffuse. 분산광
일정한 방향으로 빛이 들어와 물체의 표면에서 여러방
빛을 받은 표면은 그렇지 않은 부분에 비해 밝게 보인다
물리적 실제감, 그리고 빛과 물체 표면과의 상호관계와
분산광이 Lambert의 법칙이라는 기하학적 성질에 기반
Diffuse Only
Ambient가 없기 때문에 우주 공간의 구처럼 느껴진
2. Ambient. 주변광
(환경광)
4. Shininess. 선명도
2. Ambient. 주변광
특정한 방향없이 주변을 덮고 있는 빛.
우리가 사용하는 단순한 조명처리 모델에서 빛은
광원으로부터 나와서 표면상에 직접적으로 비춰질 뿐이
하지만 실세계에서는 광원으로부터 나온 빛은 벽에 부
벽으로부터 온 빛은 난반사 성분이나 정반사 성분 어디
간접조명 효과를 표현하기 주변광 성분을 포함시킨다.
2. Ambient. 주변광
Diffuse Only
먼가 그럴듯해 보이는군… 그런데 먼가 허전하군…
2. Ambient. 주변광
4. Shininess. 선명도
3. Specular. 반사광
거울면 반사처럼 반질반질한 느낌
반사광의 목적은 하이라이트를 생성해서 표면이 반짝거
하이라이트는 관측자가 표면의 굴곡을 이해할 수 있도
도와줄 뿐 아니라 광원의 방향과 위치를 결정할 수 있도
Specular에 의해 물체의 가장 밝게 빛나는 부분이 생긴
Diffuse Only
오오~! 시바.광택이 들어가니까 먼가 존나 있어보이
2. Ambient. 주변광
4. Shininess. 선명도
4. Shininess. 선명도
5. Emission. 방사도
선명도 값이 클수록 광원이 비추어지는 강도가 날카롭
표면이 보다 매끈매끈하게 보인다.
방사도가 0이되면 스스로 발광하여 광원이 없어도 물체
단, 보이는 것은 그 물체 자신만 해당되며 주변의 물체가
이 값에 의해서 영향을 받거나 하지는 않는다.
발광체인 물체를 표현할 때 사용.
하나의 물질은 아래의 재질 매개변수들로 구성.
Ambient Shininess
Diffuse Specular
Emission
40
머리도 식힐겸
Tea time 잠시…
What is
Shading?
쉐이딩 넣으면
3D로 보이는 걸까?
그냥 병맛같은 동그라미일뿐….
방금 배운 광원을 때려보면..
먼가….그럴듯해보여…
Shading(음영)이 추가되었기 때문.!
음영은 왜
생기는 걸까?
존나 이론적이고 과학적이고
간지나게 설명해 보자면…..
간단하고, 쉽고, 심플하게..
빛은 일정한 에너지를
갖도록 셀수있게 되어 있다
이런 빛 입자가 물체에
부딪치면 흡수되거나 반사된
각 물체의 재질에 따라 흡수
반사되어지는 빛 입자 종류
다르다
이런 차이로 서로 다른다는
식별할 수 있게 된다.
이러한 차이의 명칭을 “색”
이라고 정하며 세부명칭으로
빨강,녹색,파랑등이 있다.
- 원근법 : 먼 것을 입체적으로 그리는 방법.
- 음영 : 물체에 조명을 비추었을 때 비치는 부분은
밝고, 비치지 않는 부분은 어둡게 그리는 기법.
이 방식을 통해 입체감을 느낄 수 있다.
이 기법을 사용하면 물체의 요철이나
질감느낌을 느끼는 것이 가능.
물체가 보이는 방법을 좌우하는 가장 큰 요인.
평면에 그려진 그림이지만
3차원 물체라고 인식할수
있는 이유?
빛은 직각에 가까울 수록 밝으며
직각에서 멀어질 수록 어두어 진다
손전등을 잡고 바닥에 정면으로 비
정면으로 비추면 그 손전등의 입구
또렷한 빛이 비추어 진다.
하지만 손전등을 기울이면 비치는
넓어지고 빛이 살짝 어두워 진 느
왜 그런걸까????
빛은 직각에 가까울 수록 밝으며
직각에서 멀어질 수록 어두어 진다
손전등을 잡고 바닥에 정면으로 비
정면으로 비추면 그 손전등의 입구
또렷한 빛이 비추어 진다.
하지만 손전등을 기울이면 비치는
넓어지고 빛이 살짝 어두워 진 느
왜 그런걸까????
빛의 흡수와 반사는
물체와 빛의 위치에 따른
입사각에 의해 달라질 수 있다.
손전등을 직각으로 세우든 비스듬
어차피 손전등에서 나가는 빛의 양
하지만 손전등을 기울이면 빛은 어
원리는 빛의 입사각이 0~180도에
90도가 원래 빛의 량을 받는다 할
90도의 전후로 그 빛의 량이 넓은
단위 면적당 빛의 량이 줄어든다.
왜 그런걸까????
손전등을 기울이면 빛의 량이 얼마
우선 광원(해)의 입사방향과 면의
수직방향과 이루는 각도를 θ 라고
그리고 손전등의 입구 크기를 1이
이 손전등을 기울여서 비춰진 면적
이럴 때 필요한
우리친구 삼각함수
손전등을 기울이면 빛의 량이 얼마
우선 광원(해)의 입사방향과 면의
수직방향과 이루는 각도를 θ 라고
그리고 손전등의 입구 크기를 1이
이 손전등을 기울여서 비춰진 면적
이럴 때 필요한
우리친구 삼각함수
간만에 보는 병맛같은 삼각함수.
평생 못외우니 필요할때 가져다
코사인 공식 cosA = b/c.
손전등 입구가 b라면 cosθ 는 1
cosθ = 1/c -> 1/cosθ = c
간만에 보는 병맛같은 삼각함수.
평생 못외우니 필요할때 가져다
코사인 공식 cosA = b/c.
손전등 입구가 b라면 cosθ 는 1
cosθ = 1/c -> 1/cosθ = c
빛의 입사각을 θ라 할때, 빛의 입사
따라 면적은 1/cosθ 늘어난다.
빛의 입사각이 90도(직각)일때 온
분포도 값을 1이라고 하면 빛이 기
분포도 값이 0~1까지 달라진다.
빛의 분포도에 따라 그 빛을 받는
빛량이 달라진다.
이런 분포도에 의해 물체가 받는
달라지는 경우나 앞에 물체가 존재
달라지거나 해서 한 물체에 상대적
어두운 부분(음영)이 생기고 이로
입체감이 생기게 된다.
이를 쉐이딩의 기초, 음영의 원리
광원과 재질을 이해한 후 다시 보는 구의 명암.
그래픽적인 접근…
빛이 45도로 살짝 앞쪽에서 내려
온다고 가정시..
1. 가장 밝은 부분.
2. 가장 어두운 부분
3. 반사광
4. 그림자 경계
빛이 45도로 살짝 앞쪽에서 내려
온다고 가정시..
빛에 의해 명암의 변화가 일어난
각각의 면들의 변화들이 엇갈려
입체감을 살려주게 된다.
(어둡고 밝고를 반복하며).
암부가 원의 경계선에서 가장 안
있는 이유는???
빛이 바닥에 부딪히면 아주 적은
빛이 반사되어 반대쪽으로 날아
이 약한 빛을 “반사광”이라고
부르는데 이 반사강으로 인해 구
밝아지면서 자연스럽게 2번위치
빛이 45도로 살짝 앞쪽에서 내려
온다고 가정시..
빛에 의해 명암의 변화가 일어난
각각의 면들의 변화들이 엇갈려
입체감을 살려주게 된다.
(어둡고 밝고를 반복하며).
암부가 원의 경계선에서 가장 안
있는 이유는???
빛이 바닥에 부딪히면 아주 적은
빛이 반사되어 반대쪽으로 날아
이 약한 빛을 “반사광”이라고
부르는데 이 반사광으로 인해 구
밝아지면서 자연스럽게 2번위치
Shading은 이제
대충 알겠소?
이제 사용하는 기법에
대해 살포시 알아보겠소.
잘 따라오시오..
2. Gouraud shading.
2. Gouraud shading.
Flat Shading.
-다각형(삼각형)을 기준으로 채운다.
-색상값이 개별 삼각형에 대해서 계산되고 그
삼각형 전체가 이 색으로 채워진다.
-연산이 작아서 초낸 빠르다.
-곡면과 같은 모습을 보여주지 못한다.
-그럼 어떨때 써야할까?
-> 모델을 구성하는 면의 조각들을 보고자 할때나..
Flat Shading.
-다각형(삼각형)을 기준으로 채운다.
-색상값이 개별 삼각형에 대해서 계산되고 그
삼각형 전체가 이 색으로 채워진다.
-연산이 작아서 초낸 빠르다.
-곡면과 같은 모습을 보여주지 못한다.
-그럼 어떨때 써야할까?
-> 모델을 구성하는 면의 조각들을 보고자 할때나..
병맛같은 퀄리티, 이런건 아무도
2. Gouraud shading.
Gouraud Shading.
-삼각형의 각 정점에서 조명값이 정해지고
이 조명값이 삼각형의 표면전체로 보간.
-단순히 삼각형의 정점에서만 계산하므로
Flat Shading만큼이나 빠르다.
-하지만 low 폴리곤에서는 안타까운 퀄리티..
-하이라이트를 잘 표현하지 못한다.
Gouraud Shading.
-삼각형의 각 정점에서 조명값이 정해지고
이 조명값이 삼각형의 표면전체로 보간.
-단순히 삼각형의 정점에서만 계산하므로
Flat Shading만큼이나 빠르다.
-하지만 low 폴리곤에서는 안타까운 퀄리티..
-하이라이트를 잘 표현하지 못한다.
그럭저럭 봐줄만하긴 한데…먼가
2. Gouraud shading.
Phong Shading.
-표면 법선 벡터를 보간하고 각 픽셀에서
직접 조명효과를 계산하도록 함으로서
그래픽적 퀄리티를 높인다.
-픽셀별로 조명처리를 하므로 정점 조명처리보다
더 복잡하고 시간이 많이 걸린다.
-Gouraud Shading에서 불가능했던 하이라이트나
반사광을 표현할 수 있다.
Phong Shading.
-표면 법선 벡터를 보간하고 각 픽셀에서
직접 조명효과를 계산하도록 함으로서
그래픽적 퀄리티를 높인다.
-픽셀별로 조명처리를 하므로 정점 조명처리보다
더 복잡하고 시간이 많이 걸린다.
-Gouraud Shading에서 불가능했던 하이라이트나
반사광을 표현할 수 있다.
ㅇㅇ 조낸 그럴듯 하군….
Shading(음영)의 방법들.
Flat, Gouraud, Phong
90
Lighting
Model?
표면이 반사되는 빛의 강도는 view 방향과는 관계없이 표면과 빛의
의해서 영향을 받는다. 이것을 렘버트 반사 혹은 렘버트 코사인 법칙
확산 반사광 : 코사인 법칙에 따르는 빛을 확산 반사광이라
확산 반사광만은 법선 벡터만으로 음영을 줄 수 있지만 결점이 있다.
확산 반사광에 의한 라이팅은 법선 방향이 광원방향과 반대라면
완전히 까맣게 되므로 검은 배경안에 물체를 두면 반대편은 전혀 안보
일정한 밝기로 물체를 전부 칠하는 환경광이 필요하다.
+
=
렘버트 조명모델 : 코사인 법칙에 의한 확산 조명광과 환경광
확산 반사광만과 환경광만으로는 먼가 및및하다.
태양빛의 강렬함!! 바로 하이라이트가 필요하다.
이 하이라이트를 표현하기 위한 것이 반영반사광으로 잘 알려진 퐁 반
반영이란 빛이 반사되어
비침을 뜻한다
즉, 반영반사광이란 빛이
반사되어진
부분의 물체의 색을 말한
다.
자동차가 도로에 지나다
닐떄를 보면
반짝반짝 거리는 부분이
퐁 반영반사광 : 하이라이트를
있다.표현하기 위해 퐁이 제안한 반
이 부분이 바로 반영반사
광.
하이라이트는 빛이 물체에
서 반사될 때
그 방향이 빛의 입사방향
에 가까울 수록
밝게 보인다. 즉 L과 R이
가까우면
강해지고, 멀어지면 약해진
다.
I = ia * ka + id * kd *
(N*L) + is * ks * (L*R) n
퐁 반영반사광 : 하이라이트를 표현하기 위해 퐁이 제안한 반
퐁의 반영반사모델의 어려
운 부분을
좀 더 심플하게 개선.
반사 벡터 계산부분을 하프
벡터로 대체.
결과는 얼추 비슷하다.
H = E+L / |E+L|
I = ia * ka + id * kd *
(N*L) + is * ks + (N*H) n
블린 - 퐁 반영반사광 : 퐁의 반사벡터 부분을 심플하게 대처
얼마만큼 이해되셨나요?

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