Abstract
From game consoles to TV and Hollywood films, 3D rendering technology is involved in various fields. Up until the late 90s, the computer image rendering method was rasterization that mainly used Phong Shading, and up until recently it was the go-to method for movies and film animation. In the 21st century, the quality provided by Ray Tracing and the development of Global Illumination was much more realistic and thus became popularized. However, despite its growing use in architectural rendering to the markets, Global Illumination in film animation and movies was limited due to its long render time. So, in this thesis, if one were to take the concept from each rendering method and consider it from a mathematical perspective, one could adapt the Ambient Occlusion's equation to the illumination loop equation used in rasterization. This algorithm modification has the capability to reflect the lighting of a diverse array of colors, like in Global Illumination, with a fast render time, as in rasterization, and the example RenderMan Shader is based upon this new algorithm. In conclusion, with Global Illumination's naturalistic lighting and rasterization's rendering speed, the combination of the best points of each is a new method with a short rendering time while producing good quality. I hope animations and films can benefit from this algorithm by the reduction of budget with an overall better quality output in VFX production.
게임 콘솔에서부터 TV, 그리고 헐리우드 영화에 이르기까지 3D 렌더링 테크놀러지는 많은 분야에 쓰이고 있다. 컴퓨터로 이미지를 렌더링하는 방법은 90년대 후반까지는 Phong Shading을 위주로 하는 Rasterization 방식의 렌더링이 주를 이루었으며 이 방식은 최근에까지 영화나 극장용 애니메이션의 렌더링에 주력으로 쓰여 왔다. 21세기에 들어서는 레이 트레이싱(Ray Tracing)과 그 발전형인 글로벌 일루미네이션(Global Illumination)이 사실감과 퀄러티로 대두되면서 건축 렌더링부터 시장을 점유해갔으나, 글로벌 일루미네이션은 극장용 애니메이션이나 영화에 주력으로 사용되기에는 렌더링 시간이 비현실적으로 느린 경우가 많았다. 따라서 본 논문은 각 렌더링 방식의 개념적, 수학적 이해를 살펴본 후 앰비언트 어클루전(Ambient Occlusion)의 함수를 Rasterization방식에서 사용하는 Illumination Loop 식에 접목시켜서 글로벌 일루미네이션처럼 다양한 색의 조명을 반영하면서도 Rasterization처럼 빨리 렌더링 할 수 있는 알고리즘 수식과 이 수식을 사용한 RenderMan Shader 사용 예를 제시하였다. 이는 글로벌 일루미네이션이 나타낼 수 있는 사실적인 표현, 그리고 Rasterization방식의 빠른 속도, 이 두 가지 렌더링 방식의 장점만을 조합하여 짧은 렌더 타임을 유지하면서도 쉽게 좋은 퀄러티를 얻을 수 있는 새로운 개념으로써 이러한 방법은 이후 애니메이션이나 영화 VFX 제작에 있어서 제작비의 절감과 함께 좀 더 완성도 있는 결과물을 만들어 내는 역할을 할 수 있는 계기가 되길 바란다.