렌더링

렌더링(rendering) 또는 이미지 합성은 컴퓨터 프로그램을 사용하여 2D 또는 3D 모델에서 사실적인 이미지(photorealistic) 또는 사실적이지 않은 이미지(non-photorealistic)를 생성하는 프로세스이다. 하나의 씬 파일에는 정확히 정의된 언어나 자료 구조로 이루어진 개체들이 있으며, 여기에는 가상의 장면(씬)을 표현하는 도형의 배열, 시점, 텍스처 매핑, 조명, 셰이딩 정보가 포함될 수 있다. 씬 파일에 포함된 자료들은 렌더링 프로그램에서 처리되어 결과물로서 디지털 이미지, 래스터 그래픽스 이미지 파일을 만들어낸다. 렌더링 방식은 기술적으로 매우 다양하지만, 그래픽 처리 장치(GPU) 같은 렌더링 장치를 통한 그래픽스 파이프라인을 따라 씬 파일에 저장되어있는 3차원 연출로부터 2차원의 그림을 만들어낸다는 점은 동일하다. GPU는 중앙 처리 장치(CPU)가 복잡한 렌더링 계산을 수행할 때 도움을 주도록 만들어진 장치다. 하나의 씬이 가상의 조명 아래에서 비교적 사실적이고 예측 가능한 상태로 보인다면 다음으로 렌더링 소프트웨어는 렌더링 계산을 수행해야 한다. 렌더링 계산은 모든 조명 효과를 계산하지는 않으며, 컴퓨터에서 만들어진 '비유적 조명'을 계산한다. 또한 '렌더링'은 마지막 비디오 출력물을 만들어내기 위해 영상 편집 파일의 효과를 계산하는 과정을 지칭하는 데 쓰이기도 한다.

하나의 3차원 장면에 여러 가지 렌더링 기법을 적용하고 있는 모습.

POV-Ray 3.6을 이용하여 만든 그림

3차원 컴퓨터 그래픽스의 주된 부차적 논제들 가운데 하나이며 현실적으로 렌더링과 다른 논제들과도 연결된다. 그래픽스 파이프라인에서 렌더링은 모델과 애니메이션에 최종 모습을 제공하는 마지막 단계이다. 1970년대 이후로 컴퓨터 그래픽스가 점차 복잡하게 바뀌어감에 따라 렌더링은 더 다양해지는 주제다.

렌더링은 아키텍처, 비디오 게임, 시뮬레이터, 영화, 텔레비전 특수 효과, 디자인 시각화에서 사용되며 분야마다 서로 다른 기능과 기술을 이용한다. 또 렌더링을 위해 다양한 렌더링 프로그램을 이용할 수 있다. 어떠한 프로그램들은 대형 모델링, 애니메이션 패키지를 만드는 데 통합되며 어떠한 것들은 독립형 제품이고 또 어떠한 것들은 자유 소스 프로젝트에 속해 있다. 안을 더 들여다 보면 렌더링 프로그램은 광학, 비주얼 시스템, 수학, 소프트웨어 개발과 관련된 선택적 혼합에 기반을 둔 공학 프로그램이기도 하다.

3차원 그래픽스의 경우 렌더링은 "미리 렌더링"(pre-rendering)하거나 실시간으로 처리하기 때문에 완성에 이르기까지 처리 시간이 길 수 있다. 미리 렌더링하는 것은 많은 계산이 필요한 무거운 과정이며 일반적으로 영화 제작에 이용된다. 반면 실시간 렌더링은 3차원 하드웨어 가속기를 갖춘 그래픽 카드에 의지하여 3차원 비디오 게임에 활용한다.

기본 요소

• 형태 표현 : 제품에 따른 형태와 비례가 투시도에 의해 정확히 표현할 수 있다.
• 음영 및 색상표현 : 빛에 의한 음영 및 색상을 표현할 수 있다.
• 공간 표현 : 위치나 공간에 의해 표현할 수 있다.
• 재질 표현 : 사용 재료, 패턴 등이 사실적으로 표현할 수 있다.

기법

사실감을 표현하는 것이고, 제품의 특징을 잘 나타날 수 있는 여러 재료들을 혼합의 사용하여, 가장 많이 사용된 재료로는 매직 마커와 수재화 물감, 매직 마커는 색상이 풍부하고, 선명하며, 건조시간이 매우 빠를 수 있다. 목재, 금속, 도자기, 천, 가죽 등의 재질감을 표현할 때는 혼용기법을 사용하는 것이 효과적이다.

종류

• 건식 기법 : 연필, 색연필, 파스텔, 크레용 등의 표현 도구를 사용.
• 습식 기법 : 수채화물감, 매직마커, 포스트컬러, 잉크, 유화, 아크릴물감 등을 사용.
• 천부 기법 : 스크린톤, 컬러톤, 색지 등을 붙어 사용.

기능

렌더링 처리된 영상은 수많은 시각 기능의 용어들로 이해할 수 있다. 렌더링의 연구와 개발은 이런 것들을 효율적으로 시뮬레이트하는 방법을 찾아내면서 자극을 받아왔다. 어떠한 것들은 특정한 알고리즘과 기술에만 직접 관련되어 있지만 그 밖의 것들은 모든 부분에 관련이 있다.

• 셰이딩
• 텍스처 매핑
• 범프 매핑
• 디스턴스 포깅
• 그림자
• 본그림자
• 반사
• 투명, 불투명
• 굴절
• 회절
• 간접 조명
• 화선
• 피사체 심도
• 모션 블러
• 비실사 렌더링

같이 보기

• 하이 다이내믹 레인지 렌더링
• 2차원 컴퓨터 그래픽스
• 그래픽스 파이프라인
• 벡터 그래픽스

서적, 요약

• Pharr; Humphreys (2004). Physically Based Rendering. Morgan Kaufmann. ISBN 0-12-553180-X.
• Shirley; Morley (2003). Realistic Ray Tracing (2nd ed.). AK Peters. ISBN 1-56881-198-5.
• Dutre; Bala; Bekaert (2002). Advanced Global Illumination. AK Peters. ISBN 1-56881-177-2.
• Akenine-Moller; Haines (2002). Real-time Rendering (2nd ed.). AK Peters. ISBN 1-56881-182-9.
• Strothotte; Schlechtweg (2002). Non-Photorealistic Computer Graphics. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-787-0.
• Gooch; Gooch (2001). Non-Photorealistic Rendering. AKPeters. ISBN 1-56881-133-0.
• Jensen (2001). Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping. AK Peters. ISBN 1-56881-147-0.
• Blinn (1996). Jim Blinns Corner - A Trip Down The Graphics Pipeline. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-387-5.
• Glassner (1995). Principles Of Digital Image Synthesis. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-276-3.
• Cohen; Wallace (1993). Radiosity and Realistic Image Synthesis. AP Professional. ISBN 0-12-178270-0.
• Foley; Van Dam; Feiner; Hughes (1990). Computer Graphics: Principles And Practice. Addison Wesley. ISBN 0-201-12110-7.
• Glassner (ed.) (1989). An Introduction To Ray Tracing. Academic Press. ISBN 0-12-286160-4.
• Description of the 'Radiance' system