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물리적 라이팅 (Physical Based Lighting)

태그
Lighting
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제작 의도

언리얼 엔진에서 실제 환경과 같은 물리적 라이팅을 적용함으로써 보다 높은 현실감을 표현하기 위해 정리했습니다.

영상

구성 / 설명

Physical Based Lighting

물리적 라이팅이란 실제와 같은 라이팅의 환경을 게임 엔진 또는 오프라인 렌더러 환경에 적용하는 것입니다.
노출 (Exposure)을 맞추는 것은 일관되고 예측 가능한 라이팅을 유지하는데 중요합니다. 카메라의 노출계는 ISO, 셔터 스피드, 조리개와 밀접한 관련이 있습니다.
18% 그레이 볼 : 적정 노출을 확인
화이트 볼 : 과다 노출 확인
크롬 볼 : 라이트의 위치 확인
블랙 볼 : 노출 부족 확인
명암비 (Contrast Ratio)
일반
2 : 1 또는 3 : 1 - 자연스러운 그라이데이션 톤 생성
4 : 1 - 드라마틱과 강한 음영을 생성
7 : 1 또는 8 : 1 이상 - 긴장감 넘치는 액션에 주로 사용
자연광
정오 - 4 : 1 (3 stops)
오후 / 저녁 - 3 : 1 (2 stops)
늦은 저녁 / 흐림 - 2 : 1 (1 stops)
라이팅은 예술적 표현의 영역에도 속하기 때문에 정확한 수치에 의존할 필요는 없습니다.

조도와 휘도 (Illuminance & Luminance)

조도 (Illuminance) → 주로 사용
표면에 닿는 빛의 양을 측정한 것입니다. (즉, 광원이 비추는 주변 환경으로부터 계산)
룩스 (lux)로 계산되며 루멘 (lm)을 기준으로 합니다.
루멘 (lm)은 조명의 밝기를 측정하는 단위입니다.
lx=lm/m2lx = lm/m^2
휘도 (Luminance)
표면에서 방출되는 빛의 양을 측정한 것입니다. (즉, 광원으로부터 계산)
니트 (nit)로 계산되며 칸델라 (cd)를 기준으로 합니다.
칸델라 (cd)는 확산 각도를 고려한 기본 단위입니다.
nt=cd/m2nt = cd/m^2

히스토그램 차트 (언리얼 엔진)

파란색 선 : 현재 뷰의 타깃 EV100 (Average Scene EV100)
보라색 선 : 현재 뷰의 실제 EV100
항상 타깃 노출 (파란색 선)을 향해 움직임
흰색 선 : 포스트 프로세스 볼륨의 노출 보정 값이 적용된 최종 EV100
노출 보정 값이 0이라면 보라색 선과 흰색 선은 동일하게 움직임

HDRI를 활용한 PBL 설정 방법 (TOD Lighting)

1.
Skybox 또는 HDRI Backdrop 플러그인을 활용하여 HDRI를 입력
2.
포스트 프로세스 볼륨의 Min/Max EV100 설정하고자 하는 환경의 노출 값으로 설정 (카메라 옵션을 사용하는 경우에는 카메라의 Mix/Max EV100 을 설정)
3.
0.18 Grey 값을 가진 박스를 배치하여 노출 값 측정
4.
HDRI의 세기를 휘도 값을 참고하여 올바르게 세팅
5.
태양 (Directional Light)의 세기 값을 참고하여 올바르게 세팅
6.
명암비 (Contrast Ratio)를 적절하게 조절하기 위해 Skylight 세팅 (HDRI와 Directional Light 만으로도 충분할 수 있음)
Day (오후 맑은 날을 기준)
EV 값은 15 - 14
구름 부분 휘도 (Luminance)값은 10000kcd/m2
하늘 휘도 (Luminance)값은 7000kcd/m2
태양의 세기 값은 100,000 lux - 130,000 lux
Sunrise / Sunset
EV 값은 9 - 11
하늘 휘도 (Luminance)값은 25kcd/m2

EV 값과 Intensity 수치 계산 (상대 값)

아래 예시를 통해서 노출 값과 Intensity 수치 계산을 참고
2가지 노출 세팅은 모두 올바른 세팅입니다.
EV : 14 / Sun Intensity : 100,000 lux
EV : 1 / Sun Intensity : 12 (소수점 생략)
계산하는 방법은 아래와 같습니다.
노출 값은 2의 지수로 작동
1 Stop 높아지면 2배 밝아짐, 1 Stop 낮아지면 2배 어두워짐
실제 환경의 노출은 14이지만 가상 환경에서 노출 값을 1로 맞출 때
14 - 1 = 13
2의 13 제곱은 8,192
100,000 Lux / 8,192 = 12.2

참고

사이트