[ 3D 모델링 기초 이론 ] PBR 텍스처란 무엇인가?

 

 

 

[ 3D 모델링 기초 이론 ] PBR 텍스처란 무엇인가?

 

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참고영상

https://www.youtube.com/watch?v=uF5XjQnhXE8&feature=emb_title

 

 

∇ PBR 텍스쳐.

    : 물리 기반 렌더링 [ Physically Based Rendering ]

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 우리가 눈을 통해 사물을 인지한느 방식은 "빛의 반사 : 빛이 물체에 반사되어서 가져온 값을 동공이 인식하는 것" 입니다.

 

  빛이 물체에 특정 표면에 부딪힘으로써 반사가 일어나고

     반사된 빛이 우리 망막에 맺혀 상을 형성하면 우리가 해당 물체를 '인식'하게 되는 방식이죠.

 

이 반사의 방식에는 두가지가 있습니다.

옛날 90~00년대 교과서 스타일 사진

 

      ● 정반사

           - 유리면이나 광택이 있는 금속들과 같이 매우 매끄러운 표면에서 빛이 반사될 때에는

             항상 일정한 방향으로 반사되는데, 이러한 반사를 정반사라고 합니다.

 

          - '정반사'에서는 표면에서 반사의 법칙을 그대로 적용할 수 있고,

             우리는 "반사되는 면보다는 그 면에 비친 주변 물체의 모습을 보게 됩니다"

 

 

      ● 난반사

           - 종이나 나무와 같이 거친 표면에서 반사된 빛은 여러 방향으로 흩어지는데

                거친 표면에서 일어나는 반사를 '난반사'라고 합니다.

 

          - 난반사가 일어나는 경우에는 표면에 주변 물체가 비치지 않습니다.

             난반사의 경우에는 반사의 법칙이 적용되지 않는 것처럼 보이지만,

                  특정 어느 면에서는(곡률이 적은 부분) 반사의 법칙이 적용되어 빛이 퍼지고 주변 물체가 비치게 됩니다.

 

           

        정리하자면, 물체의 표면에 반사된 빛의 계산하여 현실적인 모습을 출력해낸다는 것인데요.

         PBR 이전에도 '레거시 렌더링'이라고 해서 빛 반사를 물리 현상 그대로 시뮬레이션해서 출력해내는 렌더링 방법이

         있었지만, 많은 부분이 생략되고 간소화되었습니다.

          레거시 방식에 비해 좀 더 과학적이고 구체적인 표현방식을 구현할 수 있게 되었습니다.

 

 

 

        1. 여러 방면으로 고르게 빛을 반사하는 '난반사광( Diffuse Lighting )

 

               특정 물체가 빛을 받게 될 때는 생각보다, 다채로운 광원이 이용됩니다.

               

                    - 은은한 빛을 뜻하는 " Ambient "

                      퍼지는 빛을 뜻하는 " Diffuse "

                      반사각이 일정한 " Specular " 등 이외에도 간접광부터 그림자효과까지

 

                   - 우리가 의식적으로 인식하지 못하는 엄청난 수의 빛들이 물체들을 비추고 우린 그걸 인식하게 됩니다.

 

                     레거시 방식에서는 난반사 텍스쳐 표현방식이 정확하지 못했습니다.

 

                      게다가 난반사와 정반사는 서로 반대되는 개념을 가지고 있었습니다.  

                      그래서 난반사가 높으면 정반사가 적어야 했고, 반대로 정반사의 양이 크면 난반사는 적어야만 했습니다.

                        레거시에서는 한곳에서 들어오는 빛을 정해진 반사로 표현하려다 보니 정밀하지가 못했습니다.

 

                    PBR 텍스처방식에서는 좀 더 다양한 물리적 알고리즘을 적용해서 이러한 레거시의 단점을 보완합니다.

                   PBR에서는 물체의 재질이 반사하는 순수한 색의 파장만을 고려해 'Base Color' 텍스쳐로 뽑아왔습니다.

 

 

        2. 재질의 반사광.

 

               물리 기반 렌더링에서는 재질의 반사광을 "금속"처럼 조절 가능하도록 만들었습니다.

               

               

                    - 금속은 고유의 정반사 색을 가지고 있고, 비금속은 그냥 흰색을 정반사 색을 지닙니다.

 

                        이 베이스 값을 조절하는 것으로 물체가 얼만큼 빛을 반사하느냐

                        혹은 고유의 색을 얼만큼 지니느냐로 반사광을 출력합니다.

 

 

        3. 모든 표면은 거칠기(Roughness)를 가지고 있으며 거칠기 정도에 따라 반사 정도가 달라집니다.

 

             모든 재료는 거칠기가 있고, 거칠수록 표면이 불투명합니다.

              표면이 매끄럽지 못할수록 빛이 일정한 각도를 가지지 못하고 중구난방으로 반사되기 때문입니다.

 

             PBR 방식에서는 표면 거칠기 정도에 따라 해당 표면의 전반사성이 반비례되는 값을 조절하는 방식으로 사용!