실시간 렌더링에서 코스틱(Caustics)을 생성하는 방법

서문

연세요

'코스틱(Caustic)'에 대해 들어보셨나요?

다소 생소한 단어처럼 들릴 수 있지만, 일상생활에서 분명히 접해 보셨을 겁니다.

아래 두 이미지를 확인해 보세요. 일반적으로 캐우드틱이 어떻게 보이는지에 대한 엿보기를 제공합니다.

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자, 하나씩 풀어보겠습니다. 정의에 따르면, 커스틱은 광원에서 출발한 빛이 스페큘러 표면에서 한 번 또는 여러 번 반사되거나 굴절된 후, 디퓨즈 표면에 도달하여 최종적으로 카메라나 눈에 포착되는 빛의 경로를 의미합니다.

광 경로 분석 다이어그램에 이를 스케치해 본다면 대략 다음과 같을 것입니다.

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빛줄기가 유리 토끼에 두 번 부딪혀 굴절된 후, 확산되는 탁자 표면에 닿았다가 마침내 카메라로 향한다.

가우스 효과는 언제 나타날까요?

잔광(caustics)의 정의를 바탕으로, 이 현상을 발생시키는 세 가지 핵심 요소를 추려낼 수 있습니다.

1. 광선(좀 더 정확히는, 카우스틱 광자)을 방출하는 광원;
2. 빛을 반사하거나 굴절시키는 거울과 같은 표면 (유리, 금속 등);
3. 이는 광선 직사면을 나타내는 표면입니다.

재미있는 사실 하나: 실제 생활에서는 모든 빛이 커스틱을 발생시킬 수 있습니다. 하지만 렌더링 엔진에서는 광원이 소위 '커스틱 광자'를 방출하도록 하여 커스틱을 시뮬레이션합니다.

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커스틱에 대한 몇 가지 "고정관념"

오랫동안, 렌더링 소프트웨어 사용자 대부분은 카오스틱 렌더링에 대해 두 가지 큰 고정관념을 가지고 있었습니다.

1. 인과관계의 원칙은 추상적이며 일련의 매개변수를 설정하는 방법을 배워야 합니다.
2. 커스틱은 "고급" 효과이므로 렌더링하는 데 오랜 시간이 필요합니다.

이 두 가지 문제는 실제로 존재합니다. 커스틱은 광원과 머티리얼이 어떻게 함께 작용하는지에 관한 것입니다. 커스틱을 제대로 구현하려면 광 파라미터를 미세 조정하고, 머티리얼의 투명도를 파악하며, 샘플링 파라미터를 정확히 설정해야 합니다. 여기서 하나라도 잘못되면 커스틱이 좋아 보이지 않습니다. 게다가 커스틱이 노이즈 없는 결과로 안정화되는 데는 시간이 걸리며, 모든 렌더링 소프트웨어는 속도 향상을 위해 노력하고 있습니다.

D5 실시간 카우스틱 솔루션

하이라이트

D5 Render은(는) 버전 2.5에서 반사광 렌더링 기능을 소개합니다. 반사광으로 인한 두통을 해결하기 위해 D5은(는) 다음 두 가지 주요 솔루션을 제시합니다:

1. 간편 설정

D5은 복잡했던 caustics 매개변수들을 쉬운 전환 조명 및 재질 패널에서. 그래서, 두 번의 클릭만으로 멋진 카우스틱 효과를 얻을 수 있습니다 . 더 이상 파라미터를 만질 필요 없이, 모든 것이 사전 설정되어 바로 사용할 수 있습니다.

D5에서는 네 가지 기본 광원(포인트 라이트, 스포트라이트, 스트립 라이트, 사각 라이트)과 Sunlight(Geo Sky, HDRI-Sun) 모두 커스틱을 방출할 수 있습니다. "커스텀" 머티리얼은 반사 커스틱을 표현할 수 있으며, "물" 및 "투명" 머티리얼은 반사 및 굴절 커스틱을 모두 처리할 수 있습니다.

2. 실시간 렌더링

D5 Render의 커스틱 기능은 이제 실시간입니다. 즉, 빛과 머티리얼 간의 피드백이 매우 명확하고 빠릅니다. 더 이상 기다릴 필요 없이 변경 사항이 발생하는 즉시 확인할 수 있습니다.

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참고:

실시간 렌더링에서는 성능 향상을 위해 캐 특정의 정확도를 약간 낮춥니다.

하지만 이미지를 만들거나 영상을 생성할 때는 정확도가 더욱 향상되지만, 더 많은 메모리가 필요하게 됩니다.

무대 뒤

간단히 말해, D5은 실시간으로 이러한 실제적인 광채를 생성합니다.

먼저, 광원에서 광자를 방출하고, 이들이 반사 및 굴절하면서 돌아다니게 합니다. 그런 다음 공간에서 그들의 위치와 색상을 기록합니다.

다음으로, 이 광자의 위치와 색상 정보를 사용하여 화면 공간에서 캐 틱스 효과를 파악하기 위한 산란 계산을 수행합니다.

그런 다음, 반사면 효과의 시간적 및 공간적 노이즈를 줄인 후 최종적으로 이미지 레이어 위에 겹쳐집니다.

D5에서 캐스틱을 만드는 방법

이 장면을 예시로 들어보겠습니다:

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BE WATER 램프는 울퉁불퉁한 표면의 유리관 모델로 만들어졌습니다.

(참고: 노멀 맵을 사용하여 불규칙한 모습을 만들 수도 있으며, 이는 캐 틱스에도 영향을 미칩니다.)

유리관을 회전시키려면 D5의 비디오 모드에서 키프레임 애니메이션을 설정하거나, DCC 소프트웨어에서 애니메이션을 만들어 .abc 파일로 D5에 가져올 수 있습니다.

그런 다음 회전하는 유리관 아래에 여러 광원을 배치하고 해당 광원의 Caustics 스위치를 켭니다. 유리관의 머티리얼을 선택한 후 머티리얼 템플릿을 '투명(Transparent)'으로 변경하고 'Caustics'를 활성화합니다.

BE WATER 램프의 사실적인 효과를 위해 즉시 가성 효과가 나타납니다.

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원하는 효과를 얻기 위해 조명의 Caustics Intensity와 Softness 매개변수를 조정할 수 있습니다.

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