220712) 포워드 렌더링, 디퍼드 렌더링, PBR(물리기반 렌더링), 퐁쉐이딩, Ambient Light, Diffuse Light, Specular Light
포워드 렌더링
전통적인 렌더링 방식, 3D공간에 존재하는 폴리곤을 픽셀화하여 그 픽셀마다 쉐이딩과 라이팅을 더한다.
장점
- 저사양에서도 작동
- PC에서는 안티앨리어스 처리를 하드웨어에서 지원받으므로 거의 완벽한 처리가 됨(반투명 처리도 문제없다)
- 가장 오래된 렌더링 방식이기 때문에 생겨난 문제에 대한 해결책도 어느정도 존재함
- 해상도가 올라가도 요구하는 메모리가 디퍼드 렌더링에 비해 적음
단점
- 라이팅 연산이 느림
- 수많은 오브젝트가 있는 배경이나 폴리곤이 많은 모델을 상대로 하기 어렵다
- 그림자 처리가 어려움
- 화면 깊이값을 이용한 포스트 이펙트는 따로 처리해주어야 함
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디퍼드 렌더링
한 화면에 수많은 라이팅 효과를 넣기위해 사용하는 렌더링 기법, 라이팅 기법을 먼저 하지 않고 미루었다 실행하기 때문에 '지연 쉐이딩' 이라고도 부른다. [폴리곤 픽셀화->정보를 나누어 비디오 메모리에 저장->각종 쉐이더와 라이팅효과를 거쳐 화면에 표현]하는 순서를 가진다.
장점
- 수많은 동적라이팅을 실시간으로 보여줄 수 있음
- 그림자를 손쉽게 그릴 수 있음
- 쉐이더를 간단하게 지원해줄 수 있음
- 픽셀정보를 메모리에 저장함으로서 생기는 이점 활용가능(ex:화면의 깊이값을 이용한 특수효과 등)
- 수많은 오브젝트와 복잡한 모델링을 표현할 때 유리
단점
- 뒤에 그려지는 오브젝트 정보가 비디오 메모리에서 소실됨 (알파가 빠지는 오브젝트 표현x)
- 요구하는 하드웨어 사양이 높음
- 해상도가 올라갈수록 요구 비디오 메모리가 기하급수적으로 늘어남
- 안티앨리어스를 구현하기 까다로움
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PBR(물리 기반 렌더링)
물리 기반 쉐이딩(PBS)이라고도 불리는 물리 기반 렌더링(PBR)은 조명과 재질 속성의 상호 작용 방식을 정확하게 구현하는 쉐이딩 및 렌더링 기법. PBS는 쉐이딩에 특화된 것이고, PBR은 렌더링과 조명을 위한 기법으로 3D 모델링 워크플로우에 따라 적절히 사용할 수 있다. 두 가지 모두 물리적으로 정확한 지점에서 에셋을 구현하는 것을 목표로 합니다.
컴퓨터 그래픽 또는 영화 제작 시 실시간 렌더링 시스템을 사용하는 경우 물리 기반 렌더링 방식으로 쉐이딩을 처리하면 워크플로우가 훨씬 향상됩니다.
- 사실적인 이미지 구현. PBR은 물리적으로 정확한 공식에 기반을 둔 방법론과 알고리즘을 사용하여 투명도와 같은 표면의 속성을 실제와 가장 흡사한 재질로 정확하게 구현합니다.
- 일관된 환경. 사용 중인 조명 시스템에 관계없이 일관된 PBR 환경에서 다양한 이미지를 구현할 수 있습니다.
출처: https://www.adobe.com/kr/products/substance3d/discover/pbr.html
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퐁(Phong) 쉐이딩
픽셀의 법선벡터와 조명벡터로 픽셀의 음영을 계산하여 쉐이딩하는 방식.
Phong 모델에는 Ambient Light, Diffuse Light, Specular Light 세가지 요소가 존재한다.
Ambient Light
어두운 때일지라도 일반적으로 world의 어딘가엔 어떠한 조명이 존재(달, 멀리 떨어져 있는 조명)하므로 오브젝트는 대부분 완전히 어두워지지 않는다. 이를 시뮬레이션해보기 위해 우리는 오브젝트에 어떠한 색상을 주는 ambient 조명 상수를 사용한다.
Diffuse Light
조명 오브젝트가 가지고 있는 방향이 있는 조명을 오브젝트에 비추어 시뮬레이션 한다. 이것은 조명 모델에서 시각적으로 가장 중요한 요소이다. 오브젝트의 많은 부분이 광원을 마주보고 있을수록 더 밝아진다.
Specular lighting
빛나는 오브젝트에서 볼 수 있는 밝은 지점을 시뮬레이션 한다. 반사 하이라이트는 종종 오브젝트의 컬러보다는 조명의 컬러에 더 치우쳐진다.
