농담: 컴퓨터 비전의 이미지 셰이딩 탐색

By Fouad Sabry

셰이딩이란?

셰이딩 은 어둠의 정도를 변화시켜 3D 모델이나 일러스트레이션에서 깊이 인식을 묘사하는 것을 말합니다. 셰이딩은 객체 표면에서 빛의 로컬 동작을 근사화하려고 시도하며 빛의 전역 동작에 해당하는 그림자 매핑 또는 그림자 볼륨과 같은 그림자를 추가하는 기술과 혼동되어서는 안 됩니다.

당신이 얻을 수 있는 혜택

(I) 다음 주제에 대한 통찰력 및 검증:

1장: 음영 처리

2장: 고로 셰이딩

3장: 퐁 셰이딩

4장: 픽셀별 조명

5장: 블린-퐁 반사 모델

6장: 컴퓨터 그래픽 조명

7장: 셰이더

8장: 정점 법선

9장: 텍스처 매핑

10장: 렌더링(컴퓨터 그래픽)

(II) 음영 처리에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 음영 처리를 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가

전문가, 학부 및 대학원생, 매니아, 취미생활자, 모든 종류의 Shading에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 5, 2024

Book preview

제 1 장: 음영

음영은 어둠의 수준을 조정하여 3D 모델 (3D 컴퓨터 그래픽 분야 내) 또는 드로잉 (시각 예술 분야 내)에서 깊이 인식을 묘사하는 것입니다. 음영 처리는 그림자 매핑 또는 그림자 볼륨과 같은 그림자를 만드는 기술과 혼동되어서는 안 되며, 이는 조명의 전역 동작 범주에 속합니다.

어두운 영역에는 더 조밀하거나 더 깊은 음영으로 미디어를 적용하고 밝은 영역에는 덜 조밀하게 또는 더 밝은 음영으로 미디어를 적용하는 것이 드로잉에서 음영을 적용하는 고전적인 방법입니다. 종이에 깊이가 있는 모양을 만드는 것은 밝은 부분과 어두운 부분이 있는 개체와 같은 밝은 패턴의 도움을 받습니다.

교차 해칭을 포함하여 다양한 음영 기술이 있으며, 근접성이 다른 수직선 그리드를 사용하여 영역을 음영 처리합니다. 선의 근접성이 높을수록 영역이 더 어두워집니다. 마찬가지로 선 사이의 거리가 멀어지면 영역이 더 밝게 나타납니다.

파우더 셰이딩은 스케치에 사용되는 셰이딩 기법입니다. 이 접근 방식에서는 그루터기 가루와 종이 그루터기를 사용하여 그림을 그립니다. 이것은 채색할 수 있습니다. 스텀핑 파우더는 매끄럽고 반사되는 입자가 없습니다. 분말이 종이에 남아 있도록 종이에 작은 알갱이가 있어야 합니다.

컴퓨터 그래픽의 음영은 표면의 조명 각도, 조명과의 거리, 카메라에 대한 각도 및 재료 속성(예: 양방향 반사율 분포 함수)을 기반으로 3D 장면에서 물체/표면/다각형의 색상을 변경하여 사실적인 효과를 얻는 프로세스입니다.

렌더링 프로세스 중에 셰이더라는 프로그램이 음영 처리를 수행합니다.

음영 처리는 하나 이상의 광원에 대한 표면의 각도를 기준으로 3D 모델에서 면의 색상을 수정합니다.

상자의 면은 첫 번째 이미지에서 렌더링되지만 모두 동일한 색조입니다. 또한 가장자리 선이 표시되어 이미지가 더 잘 보입니다.

두 번째 이미지는 가장자리 선이 보이지 않는 동일한 모델을 보여줍니다. 한 상자 면이 끝나고 다른 면이 시작되는 위치를 결정하기는 어렵습니다.

세 번째 이미지에는 음영 처리가 활성화되어 있어 얼굴을 더 사실적이고 쉽게 구별할 수 있습니다.

셰이더는 조명 모델을 사용하여 출력 색을 계산할 때 표면의 지정된 지점에서 반사되는 빛의 양을 결정합니다. 다양한 조명 모델을 다양한 음영 기술과 짝을 이룰 수 있습니다. 조명은 반사되는 빛의 양을 정의하는 반면, 음영은 이 정보를 사용하여 최종 결과를 계산하는 방법을 결정합니다. 예를 들어, 특정 위치의 조명만 계산하고 나머지는 보간할 수 있습니다. 셰이더는 또한 고려해야 할 광원의 수 등을 결정할 수 있습니다.

주변 광원은 장면의 모든 개체를 균일하게 비추는 전방향, 일정한 강도 및 일정한 색상의 광원입니다(편재). 렌더링하는 동안 모든 장면 개체는 지정된 강도와 색조로 조명됩니다. 이러한 유형의 광원은 주로 장면의 다양한 항목에 대한 기본적인 관점을 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 종류의 조명은 설치가 가장 간단하며 빛이 여러 번 산란되거나 반사되는 방식을 시뮬레이션하여 균일한 효과를 제공합니다.

앰비언트 라이팅과 앰비언트 오클루전을 조합하여 각 씬 포인트가 얼마나 노출되었는지를 표시할 수 있으며, 이는 반사할 수 있는 앰비언트 라이트의 양에 영향을 미칩니다. 이렇게 하면 전체 장면에 걸쳐 확산된 무방향성 조명이 생성되어 뚜렷한 그림자가 만들어지지 않고 보호되고 제한된 영역이 어두워집니다. 이 효과는 일반적으로 시각적으로 흐린 날과 유사합니다.

빛은 단일 광원에서 발산되어 모든 방향으로 확산됩니다.

빛은 한 지점에서 발산되어 스포트라이트처럼 원뿔 모양으로 퍼집니다.

광원은 단일 평면의 작은 영역입니다. (점광원보다 더 사실적인 모델입니다.)

방향성 광원은 주어진 방향에서 모든 것을 동등하게 비추며, 장면에서 무한한 크기와 무한한 거리의 영역 조명에 필적합니다. 그늘이 있지만 거리 감소는 불가능합니다. 이것은 태양을 닮았습니다.

이론적으로 두 개의 평행한 표면은 태양과 같은 멀리 있는 방해받지 않는 광원에 의해 거의 동일하게 조명됩니다. 거리 감쇠 효과는 더 큰 음영이 있는 이미지를 생성하며, 이는 주변 광원에 대해 사실적입니다.

왼쪽 이미지에는 거리 감소가 없습니다. 두 상자의 앞면에 있는 색상이 동일한지 확인합니다. 이 착시 현상은 두 면이 만나는 곳 아래의 수직 가장자리에 의해 생성됩니다.

오른쪽 이미지는 거리 감쇠를 사용합니다. 가장 가까운 상자의 앞면이 가장 먼 상자의 앞면보다 밝은지 확인합니다. 또한 멀어질수록 바닥이 어두워집니다.

거리 감쇠는 여러가지 방법으로 계산할 수 있습니다.

거리의 힘 – 광원에서 주어진 지점 x