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레이 트레이싱(ray tracing)은 빛의 경로를 시뮬레이션하여 이미지를 생성하는 렌더링 기술이에요.
빛의 반사, 굴절, 그림자 등을 사실적으로 표현하는 데 사용된답니다 😊.
레이 트레이싱은 다음과 같은 주요 단계를 거쳐 이미지를 생성해요:
1. 광선 발사:
카메라(또는 눈)에서 각 픽셀을 향해 광선을 발사해요.
이 광선은 장면 내의 물체와 교차할 때까지 직선 경로를 따라간답니다.
2. 교차 검사:
광선이 물체와 교차하는 지점을 계산해요.
수학적인 알고리즘을 통해 이루어지며, 광선이 물체 표면과 닿는 위치를 정확히 찾아내죠 😊.
3. 광선 추적:
반사: 교차 지점에서 반사된 광선이 다시 다른 물체에 닿을 때까지 추적해요.
굴절: 투명한 물체를 통과하는 광선의 굴절 경로도 계산해요.
그림자: 빛의 광원이 차단되는 지점을 추적하여 그림자를 생성한답니다.
4. 색상 계산:
조명 정보 수집: 각 광선의 경로를 따라 수집된 조명 정보를 바탕으로 픽셀의 최종 색상을 계산해요.
주변 환경의 영향을 모두 반영하여 매우 사실적인 이미지를 만들죠 🥹.
사람의 시각 인식과의 비교
사람의 시각: 실제 세계에서는 빛이 물체에 반사된 후 눈에 도달하여 이미지를 형성해요.
빛은 여러 경로를 통해 눈에 들어오며, 뇌는 이 정보를 처리하여 물체를 인식한답니다.
레이 트레이싱: 컴퓨터 그래픽에서는 효율성을 위해 카메라(또는 눈)에서 광선을 발사하여 물체와의 교차 지점을 찾아내고, 그 경로를 거꾸로 추적해요.
필요한 경로만 계산하여 더 효율적으로 사실적인 이미지를 만들 수 있답니다 😊.
일상적인 예시
거울: 사람이 거울을 보면, 빛이 얼굴에서 거울로 반사되어 눈에 들어오죠.
레이 트레이싱은 이 반사 과정을 정확하게 시뮬레이션해요.
예를 들어, 거울 앞에 있는 물체의 모습이 거울에 어떻게 보이는지 정확하게 계산할 수 있답니다 😊.
물: 물 속에 있는 물체를 보면, 빛이 물 표면에서 굴절되어 들어오죠.
레이 트레이싱은 이러한 굴절을 계산하여 물체의 위치와 모양을 정확하게 표현해요.
이는 수영장에서 물 속 물체를 볼 때나, 유리잔 속에 담긴 물체를 볼 때와 같은 상황에서 유용하답니다 🥹.
Ray Tracing과 Path Tracing의 비교
Ray Tracing:
기본 개념: 카메라에서 광선을 발사하여 물체와 교차하는 지점을 찾고, 이 지점에서 반사 및 굴절 광선을 추적해요.
주요 특징: 단일 경로를 추적하므로, 간접 조명과 복잡한 광원 효과를 모두 표현하기 어렵답니다.
Path Tracing:
기본 개념: 카메라에서 시작하여 무작위로 여러 경로를 추적하여 모든 가능한 빛의 경로를 시뮬레이션해요.
주요 특징: 각 교차 지점에서 무작위로 여러 방향으로 광선을 발사하여, 다양한 경로를 통해 간접 조명과 복잡한 광원 효과를 정확하게 표현해요. 많은 계산이 필요하지만 매우 사실적인 이미지를 생성할 수 있답니다 😊.
레이 트레이싱은 빛의 물리적 특성을 시뮬레이션하여 매우 사실적인 이미지를 생성하는 기술이에요.
이는 사람이 빛을 통해 물체를 인식하는 원리를 컴퓨터 그래픽으로 구현한 것이랍니다 😊
Ray tracing은 단일 경로를 추적하여 효율적으로 이미지를 생성하는 데 중점을 두며, path tracing은 더 많은 경로를 추적하여 더욱 사실적인 조명과 그림자를 표현해요.
Ray tracing을 통해 얻은 기술적 성과와 경험이 path tracing의 발전에 기여하며, 따라서 ray tracing은 path tracing으로 가기 위한 중간 단계로 간주될 수 있어요.
레이 트레이싱의 기술적 한계와 발전 방향을 이해하면, 앞으로 그래픽 기술이 어떻게 발전할지 예측할 수 있을 거예요.
게임과 영화에서의 현실감을 더 높여주는 레이 트레이싱, 앞으로 더 기대해봐도 좋을 것 같아요 😊.