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게임에서 쓰이는 동적 그림자를 생각해보다
일단 보통 그림자는 2가지로 나눌 수 있음Umbra - Penumbra그림자 - 반그림자인데반그림자는 전환 영역이고,보통의 그림자 즉 Shadow=Umbra+Peumbra 로 구성됨일반적으로 정적인 그림자는 베이킹해서 그리는데, 옛날 게임에 캐릭터보면 텍스쳐에 음영을 넣는 효과들이 그러함일반적으로 게임에서 실시간으로 렌더링하는 그림자는 크게 4가지로 나뉘더라1. 쉐도우 맵(현 대세)1번 쉐도우 맵 같은 경우 현재 가장 널리 쓰이는 방법인데, 기본적으로 2가지 단계가 필요함1. 광원에서 빛의 방향을 바라보는 라이트 스페이스가 있고, 그런 다음 라이트 스페이스에서 그림자를 생성해야하는 객체를 렌더링함여기서 그림자를 생성하는 객체를 렌더링하고, 이때 깊이(뎁스)를 Z-Buffer에 기록되어 가장 가까운 객체의 깊이를 저장하는 ShadowMap을 얻음(윈도우 APP 디벨롭에 적혀있는 Shadow Depth Maps 원리)2단계: 그런 다음 객체를 다시 정상적으로 렌더링합함 렌더링하는 동안 렌더링된 객체의 월드 좌표에 따라 이전 단계의 조명 공간 좌표로 변환한 다음 Shadowmap에서 해당 지점의 깊이 값을 계산하여 비교. 상대 광원의 경우 거리가 섀도우맵의 깊이보다 크면 해당 점이 그림자 안에 있다는 의미이고, 그렇지 않으면 그림자 안에 있지 않다는 의미로 됨문제는 라이트 스페이스의 절두체(frustum)의 계산효과는 쉐도우맵의 해상도와 Z-Buffer의 정확도에 따라 달라지고일반적으로 Shadow 맵의 정확성을 향상 시킬려고함일반적으로 월드 공간 뷰의 절두체의 8개 정점을 라이트 스페이스로 변환하고, 조명공간에서 가장 먼 Z값과 가장 가까운 Z값을AABB경계로 계산함. 문제는 이렇게 할 경우 카메라 뷰 절두체(절두체라고 하면 이상한데) 최대 근접/최대 거리 평면에서 그림자 설정을 함.보통 이게 올바른 쉐도우그러고나면 쉐도우맵을 개선하기위해 그림자 편향(Shadow Bias)을 함. 일반적으로 셀프 쉐도잉은 쉐도우 뾰루지(Shadow acne)를 유발할 수 있음 이를 보정하기위해서 슬로프 스케일 뎁스 바이어스를 함.왜 이런 문제가 생기냐면 쉐도우 맵을 쓸때 쉐도우 맵 픽셀의 중심점을 지점으로 뎁스값을 계산하기 때문인데,이때 조명방향을 따라 깊이 값을 오프셋(변위차)를 줌. 그리고 이걸 보통 바이어스라고 함보통의 Slop Bias 오프셋 계산 공식은(절두체의 크기 *tan(세타))/(쉐도우맵사이즈*2)나눔 이걸 보면 알다시피 결국 오프셋 값은 탄젠트에 가까워지고, 세타가 90도에 가까워질수록 값이 무한해지기때문에 일반적으로 오프셋에 한계를 둠이때문에 보통 2개의 오프셋 쓰거나 아니면(절두체의 크기 *sin(세타))/(쉐도우맵사이즈*2)을 씀. 이럴 경우 세타가 90도가 되도 값이 무한해질 수가 없음보통 언리얼엔진에서는 상수 바이어스+슬로프 스케일 뎁스 바이어스가 쓰임유니티에서는 상수 바이어스+노멀 오프셋 바이어스가 쓰이고, 참고로 이 바이어스 값에 따라서 피터 패닝이라고 불리는 현상이 일어나기 때문에 조심해야함어쨌건 최근의 기술흐름은 이러한 쉐도우 맵을 보완하기 위해서 여러기술이 사용됨CSM,PCF,PCS,모듈화된 쉐도우,VSM 등등 CSM은 쉐도우 맵을 정확도를 향상시키는데, 일반적으로 병렬-분할 쉐도우 맵이라고도 함 (Parallel split Shadow Map)일반적으로 시야각 근처의 객체 렌더링할때 쉐도우 맵의 화질을 높일 필요가 있는데, 절두체를 여러부분으로 나누어서 별도의 쉐도우 맵을 생성 후, 최종적으로 아틀라스로 결합하는 방식임.근데 결국 이 일련의 흐름을 따라가기에는 아무리 봐도 인디 계열에서는 무리라고 생각해서 흐름 자체가 있다는 정도만 기억함2. 쉐도우 볼륨보통 스텐실 버퍼를 쓴다고 하면 나오는거기본적으로 ZPass 알고리즘, ZFail 알고리즘이 있음ZPass는스텐실 버퍼를 사용해서, 실제 위치를 그림자로 표기하고, Z-Test를 켠 후 스텐실 모드의 앞을 1 뒤를 -1로 함이렇게 설정해서 렌더링이 완료될 경우 스텐실 버퍼가 0인 부분은 그림자가 없고, 0이 아닌 부분은 그림자가 있음문제는 ZPass는 카메라가 섀도우 볼륨 안쪽에 있을때 문제가 발생함그래서 대안으로ZFail이 나옴차이점은 Z-Test 실패 알고리즘이 -1 이라는거.섀도우 볼륨은 다각형 매쉬를 생성 후, Front Capping-> Back Capping ->Silhouette의 과정을 거침전면 캡핑은 모델의 surface을 파악하고, 법선과 광원 방향의 곱에 대해서 양수냐 음수냐로 방향 판단 하고백 캡핑은 모델의 surface가 광원의 반대 방향을 향하게 한 후, 광원 방향으로 무한대로 늘림실루엣은 인접한 2개의 Surface가 광원으로부터 방향이 같은지 여부를 결정함3. 직접 붙인 그림자그냥 말그대로 캐릭터에 그림자를 붙이는데, 현재 내가 생각하고 있는 방식임. 이 방식의 장점은 압도적으로 연산량을 줄일 수 있음.4. 투사 그림자(프로젝션 쉐도우, 평면 그림자라고도 불림)유니티에서 2D Cahsting Shadow 같은게 여기에 속함보통 물리학에서 광학 배우면 주로 배울 기술들모바일에서 주로 사용되는 기법 중 하나인데주로 MVP 매트릭스라고도 함 Model - View - Projection사실 쉐이딩 할떄 가장 많이 쓰이는게 이거 같긴함간단하게 V 지점에서 P지점으로 매핑한다이게 이식이 뜻하는 바이고,P=mv 즉 MVP행렬로 만들면M=4x4 matrix로 짤의 형태로 나오는거.실제로 만들어서 써본것.새삼 생각해보면 게임 엔진이 참 잘만들었단 생각을 한다나는 저거 그냥 저런게 있구나 이해하지 만들라면 못만들듯.
작성자 : ㅆㅇㅆ고정닉
싱글벙글 포르쉐 짝퉁 같은 거나 만드는 거 같은 회사가 80년 넘게 살아
독일의 자동차 회사 루프 오토모빌(RUF Automobile) 1939년에 설립된 나름 유서 깊은 자동차 회사로, 주로 스포츠카를 주력으로 생산하는 자그마한 회사다 참고로 이름은 뭔 약자가 아니라 그냥 창립자 이름이 루프(Alois Ruf)라서 저렇게 지어진 거이 회사가 내놓는 차들의 특징이 있다면 이상하게 차들이 어디서 많이 본 거 같은 느낌이 든다는 건데 이미 눈치 깠겠지만 포르쉐다. 정확히는 포르쉐의 차체만 받아오고 엔진이나 변속기 같은 나머지는 죄다 자기들이 알아서 구해오거나 아님 만들어서 쑤셔박는 방식 그럼 완성차 업체가 아니라 튜닝 회사 아니냐? 할 수 있는데 엄연히 독일 법률상 완성차 업체로 등록되어 있는 회사다. 이런 식으로 자동차를 생산하는 방식을 컴플리트 카라고 부르는데 독일에서는 RUF를 제외하고도 기존 자동차 회사로부터 차체만 받아오고 나머지는 자기들 멋대로 만드는 회사들이 은근히 많은 편이다 (BMW - 알피나, 메르세데스-벤츠 - 브라부스, 오펠 - 이름셔 등등)사실 이 회사가 이런 건 1977년부터 시작되는데 원래는 자동차 부품만 생산하는 회사였다가 1977년 포르쉐의 911 터보를 자기네들 식으로 마개조한 RUF 터보 3.3를 처음 내보였는데 이게 반응이 좋았고 이에 엔진부터 죄다 자기네들이 만들어서 박은 RUF BTR이 양산차 역사상 최초로 최고 속도 300km를 돌파하며 명성이 자자해진다 당연히 포르쉐는 원래 랠리 그룹 B 출전 목적으로 개발했던 자사의 슈퍼카 포르쉐 959로 양산차 최고 속도 타이틀을 뺏어오는 데 성공하지만 RUF가 나름 잠재력이 있다고 판단한 건지 차체만 줄테니 니들 알아서 차 만들어 보라고 했고 이게 지금까지 이어진 것 이렇다보니 잘 모르는 사람들은 포르쉐가 소송 걸지 않을까 하는 사람들도 있는데 오히려 이 둘의 관계는 괜찮은 걸 넘어서 포르쉐가 협력업체 취급할 정도로 좋은 편이다. 당장 자기네들이 수천억원 들여서 디자인하고 찍어낸 차체를 그냥 넘겨준다는 점에서 관계가 나쁠 리가 없지 않은가? 더군다나 RUF의 주력 상품은 포르쉐가 이미 일찍이 단종시킨 차량(클래식 911이라던가 카레라 GT라던가)를 자기네들 방식대로 리파인해서 만들거나 아니면 기존의 포르쉐 모델들을 포르쉐는 엄두도 못 낼 정도로 미친 듯이 성능 뻥튀기 시킨 모델을 만드는 경우가 많아서 포르쉐 입장에서는 RUF가 자기네들하고 비슷하게 만들수록 오히려 간접광고가 되는 식이라(모르는 사람들은 RUF를 봐도 저거 포르쉐구나 할테니) 오히려 냅두는 것 최근 위의 BMW - 알피나 관계의 경우는 BMW가 아예 알피나를 인수해서 고급 스포츠 투어링 브랜드로 출범하겠다는 발표가 있었는데 이 소식을 들은 포르쉐 팬들도 RUF를 인수해서 하드코어 레이싱에 특화된 브랜드로 만들자는 얘기도 있는 편
작성자 : 수인갤러리고정닉
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