https://steamcdn-a.akamaihd.net/apps/valve/2007/NPAR07_IllustrativeRenderingInTeamFortress2.pdf
밸브의 팀포트리스2에서 최초로 사용하기 시작한 Diffuse Warp(Warped Diffuse) 라는 셰이딩 방식으로
여기에 사용되는 Ramp 텍스쳐를 이용한 카툰식 렌더링에 관한 자세한 논문 번역입니다.
번역: PK
구글과 파파고 번역을 이용했습니다. 외국어 잘모름.
직역 계속 수정중.
팀 포트리스 2의 예시적 렌더링
Abstract
우리는 게임 팀 포트리스 2의 독특한 렌더링 스타일을 가능하게하기 위해 서로를 지원하는 예술적 선택과 새로운 실시간 쉐이딩 기술을 제시합니다 .20 세기 초 상업 일러스트의 컨벤션에 기반을 둔 TeamFortress 2의 모습 예술가와 열광 자 사이의 긴밀한 협력. 본 논문에서는 예술적 목표와 게임 플레이 제약을 지원하기 위해 artdirection과 기술 선택이 결합되는 방식을 논의 할 것이다. 매력적인 스타일을 달성하는 것 외에도, 쉐이딩 기술은 림 하이라이트와 광도 및 색조의 변화를 사용하여 지오 메트릭 정보를 신속하게 전달하도록 설계되어 게임 플레이어가 지속적으로 장면을 시각적으로 "읽고"다른 것을 식별 할 수 있습니다. 다양한 조명 조건의 플레이어 .
CR 카테고리 : I.3.0 [컴퓨팅 방법론] : ComputerGraphics – 일반; I.3.6 [컴퓨팅 방법론] : 컴퓨터 그래픽 — 방법론 및 기술
키워드 : 비 사실적 렌더링, 조명 모델, 음영 처리, 하드웨어 렌더링, 비디오 게임
1 소개
우리는 서로를 지원할 수있는 예술적 선택과 실시간 음영 기술을 제시합니다. Team Fortress 2의 독창적 인 NPR (Non-Photorealistic Rendering) 스타일 1960 년대 산업 디자인 요소로 20 세기 초반의 상업 삽화가 수렴 된 Team Fortress 2의 모습은 아티스트와 엔지니어 간의 긴밀한 협력의 결과입니다. Valve는 두 가지 분야가 서로 큰 영향을 미치도록 Webelieve를 통해 본 논문에서는 예술과 기술 선택이 결합되어 스타일 목표와 게임 플레이 제약 조건을 지원하는 방법에 대해 논의합니다. 대부분의 비 사실적 렌더링 기술은 특정 조명 환경에서 하나의 강성 모델로 표현되지만, 응집력 있고 역동적 인 환경을 만드는 일련의 대화식 렌더링 기술을 시연합니다. 셰이딩 기술은 단순히 양식화 된 모양을 구현하는 대신 휘도 및 색조의 변화를 사용하여 원하는 설명 스타일로 기하학적 정보를 신속하게 전달하도록 설계되어 게임 플레이어가 지속적으로 장면을 시각적으로 "읽고"다른 플레이어를 식별 할 수 있습니다.
2007 년 인기있는 Half-LifemodTeam Fortress Classic의 후속편 인 Team Fortress 2의 경우, 우리는 현대적인 사실적인 외관을 수반하는 다른 멀티 플레이어 데스 매치 게임과 자아를 명확히 구분하고자했습니다. 인팀 포트리스 2 (InTeam Fortress 2)는 20 세기 초 중반부터 20 세기 초반의 상업 일러스트 레이터 J. C. Leyendecker, Dean Cornwell 및 Norman Rockwell에서 영감을받은 예술 스타일을 사용하기로 결정했습니다 (Schau 1974). 이 예술가들은 의복에 중점을 둔 강력하고 독특한 실루엣을 사용하여 캐릭터를 설명하는 것으로 유명했으며, 어두운 윤곽선이 아닌 림 하이라이트로 실루엣을 강조하면서 객체의 내부 모양과 가치있는 패턴으로 강조하는 음영 처리 기술을 사용하는 경향이 있습니다.
이 논문의 기고는 영역 타임 게임에서 이러한 렌더링을 생성하는 방법뿐만 아니라 Leyendecker, Cornwell 및 Rockwell의 상업적 삽화의 주요 협약의 체계화를 포함합니다. 구체적인 기술적 인 기여에는 일루미네이션 렌더링에 적합한 확산 조명 워핑 기능의 구현, 새로운 림 조명 공식화 및 게임 플레이 목표를 달성하면서 원하는 모양을 달성하기위한 사실적인 음영 및 비 사실적 음영 처리 기술의 전체 균형이 포함됩니다.
섹션에서, 우리는 우리와 관련된 이전 작업에 대해 논의 할 것입니다. 3 장에서는 스타일을 정의하는 상업적 속성에 대한 특정 속성을 열거합니다. 섹션 4에서는 Team Fortress 2를위한 아트 제작에 대해 간략하게 논의 할 것입니다. 섹션 5에서는 추상화 및 향후 작업 주제로 마무리하기 전에 음영 알고리즘에 대해 자세히 설명합니다.
2 관련 작업
비 사실적 렌더링 스타일은 매우 다양 할 수 있지만, 인간이 개발 한 이러한 기술이 예술의 진화 적 특성으로 인해 고유 한 가치를 갖는다는 가정하에 실제 예술적 기법을 사용하는 것이 이상적입니다. 기존 NPR 문학에서, Team Fortress 2의 외관에 영감을 준 상업적인 예시 스타일은 [Gooch et al. 1998]. Gooch 쉐이딩에서 기존의 Phong 모델 [Phong 1975]은 따뜻한 광원 색조를 기준으로 표면 방향을 나타 내기 위해 차가운 색조 변환을 사용하여 수정됩니다. 결과적으로, 극단적 인 조명과 어두운 부분은 가장자리와 하이라이트를 위해 예약되므로 기존 컴퓨터 그래픽 조명 모델보다 조명이 까다로운 상황에서 3D 객체 구조를보다 명확하게 인식합니다. Team Fortress 2의 세계에서는 다양한 조명 조건에서 캐릭터와 기타 물체를 볼 수 있으므로 비슷한 시스템을 사용하여 캐릭터가 명확하게 식별 가능하고 심미적으로 만족스럽지 않은 조명 상황에서도 만족 스럽습니다.
Gooch 쉐이딩 알고리즘은 언 클램핑 된 Lamber-tian 항을 따뜻하고 차가운 색조 변이에 매핑하여 모양 인식을 향상시키는 반면, 다른 사람들은 터미네이터 (Lambertian 항이 0을 넘는 경우) 2000] [Barla et al. 2006]. 셀 쉐이드 모양을 얻기 위해 De-caudin는 일정한 확산 색상으로 오브젝트를 렌더링하고 그림자 매핑을 사용하여 지정된 광원에서 멀리 떨어진 픽셀을 감쇠시킵니다. Lake는 그림자 매핑에 의존하지 않고 Lambertian 항을 기반으로 a1D 텍스처 조회를 사용하여 셀 페인팅에 제한적인 색상 팔레트 만화가가 사용하는 것을 시뮬레이션합니다. Lake의 기술은 또한 1D 텍스처 맵의 "조명 한"끝에 적은 수의 밝은 텍셀을 포함시켜 뷰 독립적 인 의사 스펙 큘러 하이라이트를 포함 할 수 있습니다. 가장 최근에 Barla는 2D 텍스처 조회를 사용하여 뷰 종속 및 상세 수준 효과를 통합함으로써이 기술을 확장했습니다. Barla는 또한 Fresnel과 같은 용어를 사용하여 본질적으로 림 조명 용어 인 하드 "가상 백라이트"를 생성하지만이 용어는 특정 조명 환경에 해당하도록 설계되지는 않았습니다.
3 상업적인 일러스트 기법
20 세기 초 상업 일러스트 레이터의 작품 J. C. Leyendecker, Dean Cornwell 및 Norman Rockwell은 물론 자체 내부 컨셉 아트를 통해 Team Fortress 2의 외관을 정의하는 데 사용 된 다음과 같은 일관성을 관찰했습니다.
• 음영은 따뜻하고 차가운 색조 변화를 따릅니다. 그림자는 검은 색이 아닌 차가워집니다.
• 주어진 광원에 대해 터미네이터에서 채도가 증가합니다. 터미네이터는 종종 붉어집니다.
• 가능하면 고주파수 세부 사항은 생략됩니다
• 문자, 인테리어는 옷 주름은 에코 실루엣 형태로 쵸 - 센있는 등의 자세한 사항
• 실루엣은 림 하이라이트 오히려 thandark 윤곽선을 강조
이러한 기본 원칙을 염두에두고 이러한 속성을 사용하여 렌더링하는 아트 애셋 (캐릭터, 환경 및 텍스처 맵) 및 실시간 셰이딩 알고리즘을 만들기 시작했습니다. 다음 섹션에서는 TeamFortress 2의 아트 자산 생성에 대해 설명합니다. 섹션 5의 기술 음영 세부 정보로 넘어갑니다.
4 아트 자산 만들기
이 섹션에서는 3D 캐릭터 및 월드 모델링과 게임 플레이 및 예술적 목표를 모두 충족시키는 데 필요한 텍스처 맵을 생성 할 때 따라야 할 원칙에 대해 설명합니다.
4.1 캐릭터 모델링
Team Fortress 2와 같은 멀티 플레이어 전투 게임 플레이어는 가능한 위협을 평가하기 위해 다양한 거리와 관점에서 다른 플레이어를 매우 빠르게 시각적으로 식별 할 수 있어야합니다. 특히 InTeam Fortress 2에서는 플레이어 클래스 (데모, 엔지니어, 헤비, 메딕, 파이로, 스파이, 스나이퍼, 솔저 또는 스카우트)가 게임 플레이에 매우 중요하므로 9 개의 클래스 실루엣이 서로 매우 뚜렷하게 디자인되었습니다. 그림 2에서.
그림 2 : Team Fortress 2의 9 개 캐릭터 클래스는 서로 시각적으로 구분되도록 설계되었습니다. 내부 음영이 전혀없는 실루엣으로 만 볼 때도 캐릭터는 플레이어가 쉽게 식별 할 수 있습니다. Team Fortress 2에서는 캐릭터가 불분명 한 조명 조건에 나타나지 않는 반면, 게임 디자인의 개념 단계에서 내부 세부 사항 없이도 시각적으로 문자를 읽을 수있는 능력을 입증하는 데 사용하여 캐릭터 디자인을 검증했습니다.
신발, 모자 및 의류 주름에 의해 결정된 신체 비율, 무기 및 실루엣 라인은 각 캐릭터에게 독특한 실루엣을 부여하도록 명시 적으로 설계되었습니다. 캐릭터의 음영 처리 된 내부 영역에서 우리의 디자인에 영감을 준 상업 삽화에서 볼 수 있듯이 의류 주름은 실루엣을 강조하기 위해 실루엣을 반향하도록 명시 적으로 설계되었습니다. 5 장에서 논의 할 것처럼, 이러한 문자에 사용 된 쉐이딩 알고리즘은 형상 선택을 향상시키기 위해 모델링 선택을 보완합니다.
4.2 세계 모델링
Team Fortress 2 세계의 독특한 모습은 잘 정의 된 디자인 원칙에서 비롯됩니다. 파란색과 빨간색의 두 팀 각각과 관련된 세계의 건축 요소에 대해
특정 대조 속성을 정의했습니다. 레드 팀의 기지는 따뜻한 색상, 천연 재료 및 각도 형상을 사용하는 반면, 블루 팀의 기지는 시원한 색상, 산업 재료 및 직교 형태로 구성되어 있습니다 (그림 3의 맨 윗줄에있는 건물 구조의 개념 그림 참조). .
그림 3 : Team Fortress 2 (아래)의 파란색과 빨간색 팀 기지 (위)와 게임 내 스크린 샷의 월드 컨셉 아트
궁극적으로 게임 환경의 기하학은 그림 3의 맨 아래 줄에 표시된 것처럼 이러한 개념 그림에서 모델링되었습니다. 개념 그림보다 3D 모델링 세계에서 더 많은 세부 사항이 있지만 여전히 우리는 의도적으로 세계 모델링을 피했습니다. 지나치게 복잡하거나 기하학적으로 벗어난 사람은 메모리에 굶주린 정점은 말할 것도없이 불필요한 수준의 시각 노이즈를 추가 할 수 있기 때문입니다. 또한 공간에 반복되는 인상을 전달하는 것이 모든 세부 사항을 명시 적으로 나타내는 것보다 중요하기 때문에 브리지 트러스, 전화 극 또는 철도 타이와 같은 반복 구조를 최소화하는 것이 우리 스타일에 바람직하다는 것을 알았습니다.
최소한의 반복 수준과 시각적 소음을 유지함으로써 모델링에 거의 인상적인 접근 방식을 사용하면서 많은 게임 플레이 목표를 유지합니다. 이 철학은 게임 전반에 걸쳐 텍스처 페인팅 스타일에도 중요했습니다.
4.3 텍스처 페인팅
인팀 포트리스 2 (InTeam Fortress 2)는 캐릭터에 사용되는 색상과 현실감에 따라 게임 세계 경계가 강화되었지만 채도와 가치 대비가 증가했습니다. 그림 4의 참조 색상 견본에 따라 반대쪽베이스를 페인트하는 데 사용되는 빨강 및 파랑 색상은 음소거 색상이 지배적이며 작은 영역의 satu-ration으로 시각적으로 더 흥미를줍니다.
지배적 인 빨강 및 파랑 외에도 2 차 및 3 차 무료 색상이 소화기 및 전화와 같은 작은 환경 소품에 추가됩니다. 일반적으로 3D 세계에서 사용되는 텍스쳐 맵은 인상적입니다. 즉, 회화 적이며 최소한의 시각적 노이즈를 유지합니다. 이것은 많은 애니메이션 영화, 특히 미야자키 하야오 영화의 배경 판에 사용되는 그림 스타일과 일치합니다. 2D 이미지 평면이 아닌 3D 세계에있는 것처럼 넓은 브러시 스트로크가 원근감있게 나타납니다 [Miyazaki 2002]. 게임에서, 우리는 그것의 고유 한 프레임-프레임 일관성이 이미지-공간 회화 적 접근에 비해 우수한 지각 특성을 갖는다 고 느끼기 때문에 동일한 접근법을 적용한다. 물론 2D 이미지 평면이 아닌 게임 세계에서 3D 객체의 표면에 브러시 스트로크를 묘사하는 것이 정의에 따라 3D 게임 엔진에서 이미 지원되는 데 도움이됩니다.
그림 4 : 반대되는 파란색과 빨간색 팀의 색 구성표
그림 5 : 느슨하고 눈에 띄는 브러시 스트로크가있는 월드 텍스처
Team Fortress 2의 세계 텍스처 디테일 대부분은 그림 5와 같이 주어진 표면의 촉감을 묘사하기 위해 눈에 띄는 브러시 스트로크로 느슨하게 디테일을 포함하는 손으로 그린 알베도 텍스처에서 나온 것입니다. 이 2D 텍스처 중 하나는 실제로 수채화로 캔버스에 페인팅되었고 텍스처 맵을 만들기 위해 스캔되었습니다. 게임의 아트 스타일을 개선함에 따라 텍스처 아티스트는 실제 페인트 텍스처의 원하는 모양을 얻기 위해 일련의 필터와 디지털 브러시 스트로크가 적용된 사실적인 참조 이미지를 사용하는 것으로 전환했습니다.
이 손으로 그린 소스 자료는 렌더링 된 이미지에서 일러스트레이션 NPR 스타일을 생성 할뿐만 아니라, 이러한 추상 텍스처 디자인은 의도적 인 디자인과 사진 아티팩트가 없기 때문에 사진 참조에서 생성 된 텍스처보다 확대율이 더 우수합니다. 또한, 우리는 사실적인 게임에서 볼 수있는 고주파수 지오메트리 및 텍스처 디테일이 디자이너가 게임 환경을 구성하는 능력을 능가하고 색상 값의 변화와 같은 의도적 인 디자인 선택을 시각적으로 사용하여 게임 플레이 기능을 강조 할 수 있다고 생각합니다.
Team Fortress 2asset 생성에 대해 살펴 보았으므로, 자산 선택과 함께 작동하여 독특한 예시적인 스타일을 달성하고 플레이어가 장면에서 다른 플레이어를 쉽게 식별 할 수 있도록하는 캐릭터 및 모델 음영 알고리즘의 고유 한 측면으로 넘어갑니다.
5 인터랙티브 문자 및 모델 음영
이 섹션에서는 Team Fortress 2의 캐릭터 및 기타 모델에 사용 된 비 사실적 쉐이딩 알고리즘에 대해 설명하고 원하는 스타일을 설명합니다. 게임 세계에서 캐릭터와 대부분의 다른 모델의 경우, 우리는 그림 6과 같이 다양한 뷰 독립 및 뷰 종속 용어를 결합합니다.
뷰 독립 용어는 공간적으로 변화하는 방향성 주변 용어와 수정 된 램버 시안 조명 용어로 구성됩니다. 뷰 종속 용어는 Phong 하이라이트와 사용자 정의 림 조명 용어의 조합입니다. 모든 조명 용어는 픽셀 단위로 계산되며 노멀, 알베도, 스페 큘러 지수 및 다양한 마스크를 포함한 대부분의 머티리얼 속성이 텍스처 맵에서 샘플링됩니다. 다음 두 섹션에서는 이러한 조명 용어 각각이 기존의 접근 방식과 어떻게 다른지, 미적 목표에 기여하는 방법에 대해 설명합니다.
5.1 독립적 인 조명 조건보기
Team Fortress 2의 뷰 독립적 인 조명 용어는 수정 된 Lambertian 용어와 공간적으로 변화하는 방향성 주변 용어의 합으로 구성됩니다. 뷰 독립적 인 조명 용어는 식 1에 요약 될 수 있습니다.
kd [a (ˆn) + L∑i = 1ciw ((α (ˆn · ˆli) + β) γ)] (1)
여기서 L은 빛의 수, 즉 빛의 색인, 빛의 색, 빛의지도에서 샘플링 된 물체의 알베도, k는 빛의 점에 대한 전통적인 언 클램핑 된 램버 시안 항, 스칼라 상수 α, β 및 γ는 척도입니다. Lambertian 항에 적용되는 바이어스, 지수, a ()는 픽셀 당 normal의 함수로 방향성 주변 항을 평가하는 함수입니다. nandw ()는 0..1 범위의 스칼라를 RGB 색상으로 매핑하는 왜곡 함수입니다. .
하프 램버트
수학 식 1의 특이한 특징 중 하나는 척도, 편향 및 지수에 적용되는 것이다. 1998 년에 출시 된 첫 게임 Half-Life 이후, 조명 조건을 확산시키기 위해 스케일을 0.5, 바이어스 바이 0.5 및 정사각형으로 적용하여 캐릭터가 뒷면의 애매한 광원에 대한 모양 감각을 잃지 않도록합니다 (α = 0.5, β = 0.5 및 γ = 2). 보다 사실적인 외관을 특징으로하는 게임에서도 우리는 일반적으로 -1에서 +1의 범위에있는 도트 제품이 아닌 0에서 1의 범위에 있으며 유쾌한 감소를 보이는이 연산을 수행합니다 [Mitchellet al. 2006]. Lambertian 항의 규모와 편향이 0.5이기 때문에 우리는이 기법을 "Half Lambert"라고합니다. 전통적인 Lambertian 항의 이러한 종류와 척도는 [Rusinkiewicz et al. 2006]. TeamFortress 2에서는 α와 β를 0.5로두고 지수 함수를 1로 설정합니다. 왜냐하면 워핑 함수 w ()의 지수에서 얻을 수있는 쉐이핑을 표현할 수 있기 때문입니다.
확산 워핑 기능
방정식 1의 두 번째 흥미로운 특징은 HalfLambert 항에 적용되는 워핑 함수 w ()입니다. 이 기능의 목적은 Half Lambert 항에 의해 전달되는 음영 정보를 유지하면서 상업적 예시에서 관찰되는 극적인 터미네이터를 도입하는 것입니다. TeamFortress 2에서이 워핑 함수는 그림 7과 같이 아티스트가 생성 한 1D 텍스처를 조회하여 평가됩니다. [Lake et al. 2000] 그러나이 텍스처 간접 성을 사용하여 만화 "하드 쉐이딩"모양을 만드는 대신, 그림 6b와 같이 터미네이터 주변의 빛에서 어두운 곳으로의 전환을 강화하면서 모든 법선의 조명 변화를 유지합니다.
(a) 알베도 (b) 휨 확산 (c) 앰비언트 큐브 (d) (b) + (c) (e) (a) * (d) (f) 반사광 (g) 림 조명 (h) 반사광 + 림 조명 (j) 최종 결과 그림 6 : 개별 특성 및 모델 음영 조건
그림 7 : 일반적인 확산 광 왜곡 기능
위에서 설명한 조명의 일반적인 "형상"외에도 그림 7의 1D 광 왜곡 텍스처에는 여러 가지 흥미로운 기능이 있습니다. 첫째, 텍스처의 가장 오른쪽 값은 흰색이 아니라 회색보다 약간 밝습니다. 이 텍스처 맵에서 조회 한 후 픽셀 셰이더에 2를 곱하기 때문에 수행됩니다. 이를 통해 아티스트는이 1D 룩업 텍스처에 최대 2 배의 "과도하게 밝은"값을 페인트 할 수 있습니다. 이는이 함수에 대한 입력이 0.1.1 범위의 반 램버트 항이지만 출력은 0..2 범위에 있음을 의미합니다. 이 텍스처에는 본질적으로 오른쪽에 회색조 그라데이션, 왼쪽에 멋진 그라데이션 및 가운데에 작은 적색 조도 영역이 있습니다. 이것은 그림자가 검은 색이 아닌 시원한 색으로 향하고 종종 터미네이터에서 약간 붉어지는 경향이있는 우리의 관찰과 일치합니다. 우리는 색조에 맞게 왜곡 기능을 조정하는 것과 같이이 모델의 향후 확장 가능성에 대해 논의 할 것입니다 식 1에 도시 된 바와 같이,이 휨 함수는 물체에 영향을 미치는 각각의 확산 광원에 대한 스칼라 반 램버트 항에 적용되어, RGB 색이 결과적으로 색으로 조정된다. 그 결과,도 6b에 도시 된 바와 같이 확산 조명 구성 요소가 생성된다.
방향성 주변 용어
뒤틀린 확산 조명 항의 간단한 요약 외에도 방향성 항 (a (ˆn))을 적용합니다. 비록 표현이 다르지만, 우리의 방향성 주변 용어는 [Ramamoorthi and Hanrahan 2001]에서 논의 된 것처럼 조도 환경 맵과 동일합니다. 그러나 9 기 구형 고조파 기반이 아니라, 우리는 포지티브 및 네거티브 얀닥 사스를 따라 코사인 제곱 로브를 사용하여 "주변 큐브"라고 부릅니다 [McTag-gart 2004] [Mitchell et al. 2006]. 이 앰비언트 큐브는 오프라인 라디오 시티 솔버에 의해 사전 계산되어 런타임에 빠르게 액세스 할 수 있도록 복사량으로 저장됩니다 [Greger et al. 1998]. 그림 6c에 고립 된이 조명 구성 요소의 단순성에도 불구하고 앰비언트 큐브 용어는 게임 세계에서 실제로 접지 된 캐릭터와 다른 모델에 중요한 반사광을 제공합니다. 6d에 도시 된 이러한 뷰-독립 조명 용어들의 요약은 기본 재료 (6a)의 알베도 인 kd와 곱 해져서,도 6e에 도시 된 바와 같이 확산 된 조명 특성을 초래한다.
기존의 뷰 독립적 조명 알고리즘에 대한 수정 사항을 살펴 보았으므로 이제 뷰 의존 조명에 대한 일반적인 접근 방식으로 확장 한 부분으로 넘어갑니다.
5.2 종속 조명 조건보기
뷰 종속 조명 용어는 공식 Phonghighlights와 공식 2에 요약 된 일련의 사용자 정의 림 조명 용어로 구성됩니다.
L∑i = 1 [ciksmax (fs (ˆv · ˆri) ks pec, frkr (ˆv · ˆri) krim)]] + (ˆn · ˆu) frkra (ˆv) (2)
여기서 빛의 수, 빛의 지수, 빛의 색은 빛의 색상, ksis는 텍스처 채널에 그려진 반사 마스크, 관찰 벡터, fs는 일반적인 specularhighlights에 대한 아티스트 조정 프레 넬 항, 빛에서 빛 벡터의 반사를 조절합니다. , u는 월드-스페이스 업 벡터이며, kspec은 텍스처 맵에서 가져온 정반사 지수이며, 림 하이라이트의 폭을 제어하는 상수 지수를 나타내며, 림 하이라이트를 가리는 데 사용되는 다른 프레 넬 항 (일반적으로 단지 (1− (ˆn · ˆv)) 4), 모델의 특정 부분에 대한 림 용어의 기여를 약화시키는 데 사용되는 림 마스크 텍스쳐 (risk)는 렌더링되는 픽셀을 통해 눈으로부터의 광선을 사용하여 주변 큐브의 평가이다.
여러 개의 퐁 용어
식 2의 왼쪽에는 적절한 상수와 프레 넬 항으로 변조되는 친숙한 exp (sions)로 계산 된 Phong 하이라이트가 요약되어 있습니다. 그러나 요약 내에서 amax () 함수를 사용하여 각 Phong 하이라이트를 다른 exponentkrim, Fresnel termfrand maskkr을 사용하는 추가 Phonglobes와 결합합니다. InTeam Fortress 2, kr은 전체 객체에 대해 일정한 상수를 유지하고 고마운 펙 덕분에 객체의 재질 속성에 관계없이 장면의 조명에서 넓은 림 하이라이트를 생성합니다.이 넓은 림 하이라이트는 Fresnel termfr로 가려져 있습니다. 그들은 방목 각도 (림 라이트의 정의)에만 존재합니다. 주어진 대상의 재료 특성과 넓은 림 하이 라이트가 일치하는이 Phong 하이라이트의 조합은 Team Fortress 2에 대표적인 예시 적 외관을 부여하는 데 도움이됩니다.
전용 림 조명
게임 레벨에서 캐릭터가 광원에서 멀어지면 상황에 따라 로컬 광원의 Phong 용어만을 기반으로하는 림 조명이 원하는만큼 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 이러한 이유로 우리는 공식 2의 오른쪽에 표시된 전용 림 조명 용어를 추가합니다.이 용어는 아티스트 페인트 마스크로 변조 된 점을 통해 눈에서 벡터를 사용한 주변 큐브의 평가로 구성됩니다. texturekr는, 프레 넬은 · U를 전 pressionn을 termfrand. 이 마지막 표현은 단지 위쪽 벡터로 점을 찍은 픽셀 당 법선이며 양수로 고정됩니다. 이로 인해 전용 림 라이팅 용어가 환경에서 간접 조명을 추가하지만 위쪽을 향하는 법선에만 추가됩니다. 이것은 미학적 선택이자 조명이 위에서 오는 경향이 있다고 생각하기 위해 인간의 본능을 활용하도록 설계된 지각 적 결정입니다.
사실주의에 대한 mi-cro 세부 사항에 중점을 둔 사실적인 게임과 달리, 인상적인 접근 방식은 일반적으로 Team Fortress와 같은 게임을 수천 번 실행하고 총체적인 모양과 음영을 인식하는 데 더 관심이있는 급변하는 액션 게임의 관객에게 인기가 있다고 생각합니다 독특한 실루엣과 림 조명에 중점을 둡니다.
Team Fortress 2의 캐릭터 및 기타 모델에 사용되는 완전한 픽셀 쉐이더는 선택적인 환경 매핑 및 거리 포그 항과 같은 다른 작업 외에도 간단히 방정식 1과 2의 합일뿐입니다. 우리는 간결하게 픽셀에서 안개를 평가하므로 쉐이더 코드는 [Barlaet al. 2006].
6 추상화
멀리 떨어진 추상화는 많은 NPR 시스템의 중요한 속성입니다. 대부분의 경우, 깊이 흐림, 확산 조명을 부드럽게하는 일반 맵의 축소, 원거리에서 반사 하이라이트를 감쇠 및 확대하기위한 SpecVar 매핑과 같은 자동 제거 메커니즘에 의존합니다 [Conran2005]. 우리는 아웃 라이닝과 같은 이미지 공간 기술을 적용하지 않기 때문에 다양한 선 두께 문제를 처리 할 필요가 없습니다.
디자이너가 의도적으로 3D 스카이 박스의 모양과 음영을 단순화합니다. 우리의 그래픽 엔진에서 3D 스카이 박스는 게임 세계를 둘러싸고 있지만 플레이어가 접근 할 수없는 별도의 모델입니다. 이 먼 환경은 큰 큐브 또는 구와 같은 간단한 지오메트리의 내부에 배경을 그리는 것만이 아니라 도달 가능한 게임 세계와 관련하여 시차 신호를 제공하는 먼 지오메트리 모델입니다. 특히 Team Fortress 2의 경우, 3D 스카이 박스 지오메트리는보다 회화적인 경향이 있으며, 환경의 대화식 부분에있을 때보 다 세부적으로 모델링되지 않습니다. 이는 세부 수준을 관리 할뿐만 아니라 전체적인 시각적 스타일에 적합하며 스카이 박스가 플레이어를 방해하는 고주파 노이즈를 생성하지 못하게합니다.
7 미래의 일
예시적인 렌더링을 요구하는 미래의 프로젝트에서, 우리는 위에서 설명한 모델을 더 확장하고 싶습니다. 예를 들어, 우리는 이미 전통적인 램버 시안 용어의 수정을 확장하여 알베도 텍스처의 특정 색조의 채도를 높이는 실험을 해왔습니다. 이를 위해 albedousing 셰이더 작업의 색조를 계산하고 그림 7에 표시된 1D 맵의 확장 인 2D 맵의 두 번째 좌표로 색조를 사용합니다. 여기서 색조는 새 축을 따라 달라집니다. 실제로 RGB에서 Hue 로의 변환 루틴은 20 픽셀 이상의 셰이더 주기로 컴파일되므로 Team Fortress 2era 하드웨어에서는이 비용을 부담하지 않았습니다. 앞으로는 이러한 종류의 확장을 확산 모델에 포함시킬 수 있기를 바랍니다.
스페 큘러 모델의 경우 전용 림 조명 외에도 기존 Phong 하이 라이트를 사용했습니다. 최소한 천이나 솔질 된 금속과 같은 이방성 재료를 허용하도록 [Gooch et al. 1998], [Heidrich and Seidel 1998] 및 [Goochet al. 1999]. [Anjyo and Hiramitsu 2003]에서 논의 된 것처럼 변환, 회전, 분할 및 제곱 작업을 사용하여 양식화 된 재료 별 강조 표시를 사용하는 것도 흥미로울 수 있습니다.
상대적으로 거친 테셀레이션을 사용하는 모델의 일부에서는 느리게 변하는 접선 프레임이 지나치게 넓은 프레 넬 터미널을 생성하여 원하는 것보다 더 눈에 잘 띄는 림 하이라이트를 초래할 수 있습니다. 앞으로는 다양한 메쉬 밀도의 다각형 모델에서보다 일관되고 미묘한 림 하이라이트를 안정적으로 생성 할 수 있도록이를 해결하는 방법을 찾고자합니다.
우리의 소스 게임 엔진은 이전에 더 사실적인 렌더링 스타일을 사용하는 하프 라이프 2 시리즈, 카운터 스트라이크 : 소스 및 패배의 날 : 소스와 같은 일련의 게임을 개발하는 데 사용 되었기 때문에 기존 기술에 액세스 할 수 있습니다 모션 블러, 다이내믹 레인지 렌더링, 환경 매핑 및 반사 및 역수와 같은 사실적인 효과를 생성합니다 [McTaggart and Green 2006]. NPR 세계에 대한 사실적인 사실적인 반사로 물을 렌더링하는 동안 우리는 반사 및 굴절 및 환경 맵을 처리하여 가장자리를 보존하는 중간 필터와 같은 필터로 실험하여 물과 기타 반사 효과를 더욱 세련되게 만듭니다.
많은 전통 예술가들은 이미지 공간 조명 및 어둡게하기 기법을 사용하여 중요한 특징 가장자리에서 대비를 증가시킨다 [Luft et al. 2006]. 이러한 유형의 기술을 팀 포트리스 2의 외관에 통합하기 위해 장면 깊이 정보를 사용하는 것이 비주얼 스타일에 적합하다고 생각합니다.
References 참고문헌
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