개요
최근 Real-Time Rendering, Fundamental Of Computer Graphics라는 책을 읽으면서 PBR(Physically Based Rendering)이라는 개념을 접하게 되었는데, PBR의 기본인 '빛'에 대해서 개념을 확실히 잡고자 이 글을 작성한다.
빛?
빛은 여러가지 파장을 가진 '전자기파'의 '조합'이다.
그래픽스에서 빛을 수치화 하는 방식
그래픽스에서는 렌더링을 위해 빛을 수치화 할 필요가 있다. 엄청 밝은 광원과 어두운 광원을 구분하기 위해서는 수치화된 데이터가 필요하다. 그런데, 곤란하게도 빛을 수치화하는데는
Radiance : 복사 휘도
Irradiance : 복사 조도
Luminance : 휘도
Illuminance : 조도
이 4가지 개념을 모두 알 필요가 있다.
간단히 정리하자면 Radiance,Irradiance는 방사측정(radiometry)에서의 측정 방식, Luminance, Illuminance는 광도측정(photometry)에서의 측정방식이다. 그래픽스에서는 photometry관점에서 빛을 수치화한다.
RadioMetry, Photometry
RadioMetry는 빛을 '퍼져나가는 에너지(방사선)'으로 보고 제곱미터당 일률(w/m^2)로 에너지를 측정한다.
PhotoMetry는 빛을 '밝게하는 에너지'로 보고 제곱미터당 루멘(lm/m^2, lux)로 에너지를 측정한다.
그래픽스는 시각적인 효과만 고려하면 되기 때문에, PhotoMetry방식으로 빛을 수치화 한다고 할 수 있다(가시광선 영역만 고려).
Luminance(휘도), Illuminance(조되)
그래픽스에서는 PhotoMetry방식을 사용한다고 했는데, 그렇다면 Luminance와 Illuminance는 뭐가 다른 것일까?
Iluminance : 어떤 물체가 빛을 맞았을 때, 빛이 들어온 양
Luminance : 눈에 들어오는 빛의 양
Iluminate : 광원이 빛을 비추는 것
이다. 사람이 광원에서 빛이 100만큼 발사되어서 물 표면에서80만큼 반사 되고 20만큼 흡수 된 후 눈에 들어오는 상황을 가정해보면, 100만큼 Ilumiate해서 물 표면의 Iluminance는 100 luminance는 80이라고 할 수 있겠다.
Luminance의 단위 : cd/m^2
iluminance의 단위 : lm/m^2
Candela(광도)
빛은 사방으로 퍼져나가며, 입자성을 띈다는 특징이 있다. 한 Point를 기준으로 사방으로 퍼져나가는 빛들을 '광속'이라고 정의하고 단위 sr(스테라디안) 당 '광속'의 개수를 '광도'라고 한다. Luminance,iluminance와 다른점은 단위 면적으로 나누지 않은 순수한 눈이 인식하는 밝기의 수치를 의미한다는 것이다. '광속'의 단위는 루멘(lm), '광도'의 단위는 칸델라(cd)이다.
1cd는 양초 1개의 광도로 세계적으로 약속되어있는 수치이다. 참고로, 양초1개의 광속은 (1 * 4파이)12.57루멘이다. 보통 모니터같은 전자제품들은 nt(니트)라는 단위도 많이 쓰는데, 1 cd == 1nt 이다.
