PBR(Physically Based Rendering) 개론

빛과 물질의 상호작용

현실 세계에서는 빛이 사방에서 들어온다

빛과 물질의 상호작용(간략판)

 

빛이 물체의 표면과 만났을 때

일부는 반사

  - Specular가 되기도 하고 프레넬이 되기도 하고...

일부는 흡수

  -흡수되고 어떻게 되는지는 모름, 열? 에너지? 일단 무시하는 부분, 맹점이기도 하다

일부는 굴절

  - 물체 내부로 들어간다!

  - 이것도 기본적으로 고려하지 않는다

  - 하지만 유리

일부는 들어가서 다시 반사(Diffuse Reflection)

  - 물체의 고유한 색을 같게 하는 부분

  - Diffuse가 기존의 표면에서 난반사하는 성분이라는 것은 이제 잊어라!!

 

Etc...

  - 자세한 부분은 생략한다(구현에서도 생략함!)

 

BRDF

N dot L의 큰 카테고리

N dot L도 결국 BRDF를 나타내기 위한 한가지 계산식일 뿐!

 

Rendering Model

Legacy(Empirical) Model

Ambient, Diffuse, Specular를 이용한 모델

 

Diffuse

램버트 조명 모델(N dot L)

 

블린 - 퐁 모델

요는 정반사한 광원이 View와 어느 정도의 각도를 가지고 있는가

 

Ambient

계산하지 못하는 부분이라 단색으로 처리하고는 했다

 

기타 등등

Normal Map, Cube Map, Light Map, Fresnel Effect

(Fresnel Effect는 레거시 모델에서 특별한 효과로 사용했다)

 

PRB(Physically Based Rendering)

레거시 모델에서 주변광, 확산광, 반사광은 물리적인 근거가 있는 것이 아님

경험적 근거에 의해 사람(아티스트)가 조정한다

 

그리고 광원에 가깝고 가면 하얗게 타버림!

근데 빛의 세기보다 커지기도 하고 하얗게 되는 정도가 이건 현실적으로 말이 안 된다

그래서 아티스트를 갈아넣거나 프로그래머가 세세하게 조절해야 했다

 

PBR 관련 주제, 요소

양방향 반사율 분포 함수(BRDF)

에너지 보존 법칙(Energy Conservation)

미세면과 거칠기(Microfacet and Roughness)

금속성(Metallicity)

프레넬 법칙(Fresnel's Law)

전역 조명(Global Illumination)

 

레거시 모델에서 완전 새롭게 추가된 요소는 에너지 보존 법칙, 미세면과 거칠기이다

 

양방향 반사율 분포 함수(BRDF)

  ==>양방향인 이유는 관찰자와 빛이 같으면 값이 같이 나오는 함수이기 때문??

  ==> N dot L도 BRDF의 경험적 법칙 중 한 가지일 뿐이다!

에너지 보존 법칙

  ==> 식의 항들이 에너지 보존 법칙을 위해 서로 주고 받는 부분이 있음

미세면과 거칠기

 

금속성

  ==> 금속은 고유한 Specular Color가 존재한다, 대신 Diffuse가 없음

  ==> 사실 가장 논란이 있을 수 있는 부분...나중에 발전하지 않을까?

프레넬 법칙

  ==> 특정 각도에서는 빛이 반사되는 현상

전역 조명

  ==> 사방에서 빛이 들어올 경우의 조명 연산을 가능하게 함

 

PBR를 알기 위한 참고 사이트

https://blog.selfshadow.com/publications/s2013-shading-course/

SIGGRAPH 2013 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice

 

SSS