게임수학
제 7 장 조명
2006-10-31 게임수학 제 장 조명 - 7 2 / 27
광원
• 방향광 (directional Light)
• 점광 (point Light)
광원
• 집중광 (spot Light)
• 방향벡터와 조명 범위각 (cut-off angle) 으로 표현되는 하 나의 고깔 (cone) 모양
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광원
• 우리눈에 보이는 색상 광원의 색상 + 재질 (materi al) 의 색상
• 광원의 색상 : 분산 (diffuse) 색상 , 전반사 (specular) 색 상 , 주변광 (ambient) 색상
• 재질의 색상 : 분산 색상 , 전반사 색상 , 주변광 색상
재질 (Material)
• 모든 물체는 각자의 색깔을 가진다 .
• 주변 재질 색상 (ambient material color)
• 다른 물체에 의해서 반사되어 나타나는 주변 반사광의 색상을 지정
• 난반사 재질 색상 (diffuse material color)
• 물체 표면 자체의 색상을 표현할 때 사용
• 전반사 재질 색상 (specular material color)
• 광원이 반사되어 물체의 가장 밝게 빛나는 색상
• 반사의 정도를 나타내는 반사도 (shininess) 라는 상수 필요
• 방사 재질 색상 (emissive material color)
• 발광체인 물체를 표현
• 조명 모델의 광원 생상과는 상관 없음
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조명 (Illumination)
• 조명 (lighting model)
• 물체의 기하적 형상 및 재질과 광원과의 상호작용을 수 학적으로 모델링
• 조명 모델 = 분산 성분 + 전반사 성분 + 주면 성
분
조명 (Illumination)
• 분산성분
• 난반사면과 광원과의 상호작용
• 매끄러운 표면이 아니어서 빛이 사방으로 흩어지고 일부만 눈에 들어옴
• 일반적으로 모든 방향으로 분산되는 것으로 모델링
• 눈의 위치와는 상관 없이 모든 관측자에게 동일하게 보임
• 전반사 성분
• 전반사면과 광원과의 상호작용
• 매끄러운 표면으로 되어 있어 빛을 분산시키지 않고 일정한 방향으로 반사
• 눈의 위치에 따라 보이기도 하고 보이지 않기도 함
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조명 (Illumination)
분산 성분 (Diffuse Component)
• 램버트 (Lambert) 의 법칙
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분산 성분 (Diffuse Component)
• 램버트 (Lambert) 의 법칙
분산 성분 (Diffuse Component)
• 램버트 (Lambert) 의 법칙
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분산 성분 (Diffuse Component)
전반사 성분 (Specular Component)
• 반사도 (shininess)
• 반사도가 크면 반사되어 나가는 빛의 폭이 좁아짐 , 즉 하이라이트의 크기가 작아짐
• 왼쪽부터 반사도 5, 15, 50, 100
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전반사 성분 (Specular Component)
• 퐁 조명 방정식 (Phong lighting equation)
전반사 성분 (Specular Component)
• 퐁 조명 방정식 (Phong lighting equation)
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전반사 성분 (Specular Component)
• 블린 (Blinn) 의 방정식
전반사 성분 (Specular Component)
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주변광 성분 (Ambient Component)
• 직접적으로 조명을 받지 않고 다른 물체를 한번 거쳐 서 반사된 간접 조명 표현
• 제대로 계산하기 위해서는 광선 추적 기법 (ray-
tracing) 을 사용해야 하지만 계산 속도가 느리기 때
문에 편법을 사용
주변광 성분 (Ambient Component)
• 주변광 성분만 적용한 예
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주변광 성분 (Ambient Component)
• 주변광 성분이 최종 렌더링에 미치는 영향
• 왼쪽부터 미사용 , 어두운 회색 , 밝은 회색
조명 방정식
• Total Illumination = Ambient + Diffuse + Specular
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음영 (shading)
• 음영
• 조명 방정식을 통해서 계산된 각 점에서의 조명 결과로 부터 최종적인 하나의 영상을 만들어내는 과정
음영 (shading)
• 메쉬 모델 (mesh model) 의 각 삼각형마다 적용
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음영 (shading)
음영 (shading)
• 평면 음영법 (flat shading)
• 다각형당 첫번째 정점에서의 법선 벡터만 사용
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음영 (shading)
• 고로드 음영법 (Gouroud shading)
• 각 꼭지점에서의 조명 계산 결과 를 보간 (interpolation)
• 실시간 구현 가능
음영 (shading)
• 퐁 음영법 (Phong shading)
• 법선 벡터를 보간
• 픽셀당 조명 계산
• 계산량이 많기 때문에 오프라인에서 주로 사용
• 최근에는 셰이더를 지원하는 그래픽 칩셋으로 인하여
실시간 게임에서도 사용
