Image_mapping - miniRT-jiphyeonjeon/MiniRT GitHub Wiki

uv 값을 이용해 checkerboard를 입혀봤으니, 이제는 texture 이미지를 활용해보자.

미리 구해놓은 uv를 이용해서 이미지를 입히는 것은 쉽다. 0부터 1까지로 표현된 uv를 0부터 width(height)로 확장해주기만 하면 되는 것이다!

즉, 구해진 uv 값에 이미지의 너비와 높이를 각각 곱해주고 정수화해준다. 그렇게 나온 값이 이미지에서 색 정보를 가져올 픽셀 값이 된다.

여기서 조금 더 퀄리티 높은 이미지 처리를 위한 기법(oversampling, undersampling)이 추가될 수도 있지만 miniRT에서 따로 구현하지는 않았다.

물체에 texture, 질감을 표현하고 싶을 때, 단순히 이미지를 입혀주는 것만으로는 부족하다.

예를 들어 평면을 돌바닥으로 표현하고자 했는데 돌은 회색이고 흙은 갈색으로 칠해놓기만 하면 그 자체를 돌바닥으로 보기엔 어색할 수 밖에 없다.

어색한 이유는, 실제 돌바닥의 경우 돌이 울퉁불퉁 입체적으로 튀어나와있고, 그에 따라 빛과의 상호작용도 달라지기 때문이다.

이럴 때 사용할 수 있는 방식이 바로 bump mapping이다.

bump map은 말 그대로 빛과의 충돌, 상호작용과 관련된 높낮이나 방향 정보를 담고 있는 이미지를 말한다.

여기서는 여러 bump map 종류 중에서 normal vector의 xyz 값을 담고 있는 normal map을 이용했다.

RGB 값을 정규화하면 [0, 1] 범위를 가지고 있으며, vector 값은 [-1, 1]의 범위를 가진다.

따라서 color가 normal vector로 표현되는 수식은 아래와 같다.

이미지가 전체적으로 푸른 빛을 띄는 이유도 여기에서 찾을 수 있다.

일반적으로 x는 가로방향, y는 세로방향을 의미하며 남아있는 z는 오른손 좌표계에 따라 모니터를 뚫고 나오는 방향을 의미하게 되는데,

normal vector 자체가 일반적으로 표면 바깥을 향하고 있기 때문에 x와 y가 [-1, 1] 범위를 갖는 동안

z의 경우는 대부분 0 이상의 값을 가지게 되어 rgb 중에서도 b 값이 우세하게 보이는 것이다.

normal vector 값을 구했다면, 이걸 물체의 실제 normal vector로 대체할 수 있도록 변환하는 작업이 필요하다.

이 때 구해줘야하는 것이 바로 tangent space이다.

접선 공간이라고 하니 뭔가 괜히 복잡할 것 같아보이지만, 사실 uv map을 위해 u, v vector를 구하는 것과 똑같다.

이름만 tangent, bitanget를 뜻하는 t, b로 바뀐 게 전부이다.

이렇게 구한 좌표계와 위에서 계산한 normal map의 정보를 행렬연산으로 계산해주자.

계산된 값으로 기존 normal vector를 대체해주면, 상대적으로 자연스러운 질감 표현이 가능해진다!