높은 동적 범위 렌더링: 시각적 스펙트럼 잠금 해제: 컴퓨터 비전의 고급 기술

By Fouad Sabry

하이 다이내믹 레인지 렌더링이란 무엇인가요?

하이 다이내믹 레인지 조명이라고도 알려진 하이 다이내믹 레인지 렌더링은 조명을 사용하여 컴퓨터 그래픽 장면을 렌더링하는 것입니다. HDR(High Dynamic Range)에서 계산이 수행됩니다. 이를 통해 명암비 제한으로 인해 손실될 수 있는 세부 정보를 보존할 수 있습니다. 비디오 게임, 컴퓨터 제작 영화 및 특수 효과는 보다 단순한 조명 모델보다 더 사실적인 장면을 생성하므로 이로부터 이점을 얻습니다.

혜택을 받는 방법

(I) 다음 주제에 대한 통찰 및 검증:

1장: HDR 렌더링

2장: 렌더링(컴퓨터 그래픽)

3장: 전역 조명

4장: 다중 노출 HDR 캡처

5장: 톤 매핑

6장: 픽셀별 조명

7장: 블룸(셰이더 효과)

8장: 이미지 기반 조명

9장: 높은 동적 범위

10장: 볼프강 Heidrich

(II) HDR 렌더링에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 HDR 렌더링을 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가요?

전문가, 학부생 및 대학원생, 열성팬, 취미생활자, 고등학생을 위한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들 동적 범위 렌더링.

 

 

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 4, 2024

Book preview

1장: HDR(High-dynamic-range) 렌더링

HDR(High Dynamic Range) 조명 계산을 사용하여 HDR(High Dynamic Range) 렌더링(HDRR 또는 HDR 렌더링)은 컴퓨터 그래픽(HDR)에서 사실적인 이미지를 생성합니다. 이러한 방식으로 낮은 대비로 인해 손실될 수 있는 세부 사항을 유지할 수 있습니다. 그 결과 비디오 게임, CGI 영화 및 특수 효과 애니메이션에서 보다 사실적인 장면을 만들 수 있습니다.

그래픽 처리 장치 개발자 Nvidia는 HDR의 정당성에 대한 세 가지 시놉시스를 제공합니다. 사물은 필요한 만큼 어둡거나 세부 사항을 보기 위해 필요한 만큼 밝을 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

1985년 Greg Ward는 무료 오픈 소스 Radiance 렌더링 및 조명 시뮬레이션 프로그램을 출시하여 컴퓨터 그래픽에서 HDRI(High-Dynamic Range Imaging)를 사용하는 데 앞장섰습니다. 10년이 넘는 기간 동안 HDRI의 발전은 처리 속도, 데이터 저장 및 수집 기술의 제약으로 인해 정체되었습니다. HDRI를 실질적으로 구현하는 기술은 최근에야 등장했습니다. 이 두 연구는 특정 장소의 HDR(High Dynamic Range) 라이트 프로브를 만든 다음 이 프로브를 사용하여 생성된 장면을 비추기 위한 토대를 마련했습니다.

그 이후로 HDRI(High Dynamic Range Image)와 HDRL(High Dynamic Range Lighting)은 3D 항목을 실제 환경에 통합하기 위해 라이트 프로브 데이터를 사용하여 그럴듯한 조명 효과를 만들어야 하는 3D 장면에서 널리 사용되었습니다.

스펜서의 연구는 1997년 비디오 게임 리븐: 미스트의 속편(Riven: The Sequel to Myst)에 사용된 HDRI 포스트프로세싱 셰이더의 기초가 되었습니다. 에픽게임즈가 2005년 E3에서 언리얼 엔진 3를 시연하고 밸브가 하프라이프 2: 로스트 코스트를 OGRE 3D와 같은 오픈 소스 엔진과 넥수이즈와 같은 오픈 소스 게임과 함께 발표했을 때, 이 문구는 다시 한 번 널리 사용되었습니다.

HDR 렌더링은 고대비 장면에서 더 미세한 디테일을 유지할 수 있다는 장점이 있습니다. HDR(High Dynamic Range)이 없으면 검은색 또는 흰색이 너무 많은 이미지가 자동으로 조정됩니다. 이 기술은 이를 부동 소수점 값인 0.0(완전히 검은색의 경우)과 1.0(완전히 흰색의 경우)으로 변환합니다.

겉보기 밝기를 높이기 위해 추가 지각 신호를 사용하는 것은 HDR 렌더링의 또 다른 측면입니다. 반사 및 굴절과 같은 광학 현상과 유리와 같은 투명 재질도 HDR 렌더링의 광 보존 처리의 영향을 받습니다. 태양과 같은 매우 강한 라이트는 LDR 렌더링에서 광도 값 1.0으로 제한됩니다. 이 경우 이 빛이 반사될 때 결과는 1.0보다 작거나 같아야 합니다. 그러나 HDR 렌더링에서 매우 강한 광원은 실제 값을 나타내기 위해 1.0보다 큰 밝기를 가질 수 있습니다. 이를 통해 사실적으로 밝은 광원이 물체에서 반사될 수 있습니다.

인간의 눈이 감지할 수 있는 평균 동적 명암비는 약 1,000,000:1입니다. 홍채가 적응하고 신체가 적응하는 데 필요한 약간의 화학적 변화(예: 밝은 조명에서 칠흑 같은 어둠으로 전환할 때 볼 수 있는 지연)를 겪는 데는 시간이 걸립니다. 눈은 10,000:1 정도로 더 좁은 정적 범위를 가지고 있습니다. 그러나 이것은 여전히 대부분의 디스플레이 장치의 정상 작동 범위를 벗어납니다.

많은 브랜드가 인상적인 수치를 자랑하지만 플라즈마 스크린, LCD 스크린 및 CRT 스크린은 실제 세계에서 볼 수 있는 명암비의 극히 일부만 생성할 수 있으며 그마저도 완벽한 조건에서만 가능합니다. 일반적인 보기 조건에서는 실제 콘텐츠의 동시 대비가 훨씬 낮습니다.

저조도 설정에서 조명을 자동으로 어둡게 하는 것은 LCD 모니터의 다이내믹 레인지를 개선하는 한 가지 방법입니다. Digital Fine Contrast는 이 기술에 대한 LG의 이름입니다. OLED 디스플레이의 다이내믹 레인지는 LCD보다 높습니다. 이 점에서 플라즈마와 비슷하지만 전기를 덜 소비합니다. HDTV 색 공간은 Rec. 709로 정의되는 반면, UHDTV 색 공간은 Rec. 2020으로 정의되며, 이는 더 광범위하지만 여전히 완전하지는 않습니다.

블루밍은 인간 수정체의 빛 분산으로 인해 발생하며 인간의 뇌에서 밝기가 증가한 영역으로 보입니다. 예를 들어, 배경의 강한 광원은 전면 요소에 그림자를 드리울 수 있습니다. 이것을 사용하여 다른 사람들이 밝은 부분이 실제보다 더 밝다고 생각하도록 속일 수 있습니다.

플레어는 인체 수정체에서 빛의 회절에 의해 발생하며 매우 가까운 빛에서 나오는 빛의 광선으로 나타납니다. 시야각이 제한되어 있기 때문에 포인트 라이트에서 가장 뚜렷합니다.

HDR 렌더링 시스템은 생성된 시나리오에서 사람의 눈이 보는 것을 정확하게 묘사하기 위해 인간 시각 시스템의 전체 동적 범위를 장치의 기능에 매핑해야 합니다. 예를 들어, 어두운 터널에서 직사광선을