개념 한 쪽
렌더링은 CAD 모델 표면에 색과 음영을 입혀 현실감을 주는 작업을 한다. 다양한 음영법과 광원 모델, 렌더링 알고리즘을 통해 화질과 연산량을 조절한다.
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출제기준 단원 「렌더링」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 관련 기술 소거형 | 1 | 특정 응용과 직접 관련 없는 장치를 골라 소거하는 능력 |
| 난반사와 음영법 판별 | 1 | 난반사와 정반사 또는 음영법 특징을 구별하는 능력 |
| 입력·출력 장치 구분 | 1 | 그래픽 입력 장치와 출력 장치를 기능으로 구분하는 능력 |
렌더링은 화면의 CAD 모델 표면을 채색하고 원근감과 음영을 처리하여 현실감을 부여하는 과정으로 최종 이미지의 시각적 품질을 결정한다. 모델링이나 애니메이션과 달리 렌더링은 최종 출력물의 외관을 완성하는 단계에 해당한다.
음영법 가운데 난반사는 거친 표면에서 입사광이 여러 방향으로 흩어지며 물체 고유의 색과 질감을 보여 주는 현상이다. 이와 대조되는 정반사는 매끄러운 표면에서 빛이 특정 방향으로 반사되어 반짝임을 만드는 현상이다. 난반사와 정반사를 구분하여 음영을 설계해야 색감과 광택이 올바르게 표현된다.
고라드 음영법(Gouraud Shading)은 다각형의 각 꼭지점에서 반사광 강도를 계산하고 꼭지점 색을 선형 보간하여 다각형 내부 픽셀의 색을 결정하는 기법이다. 반면 퐁 음영법(Phong Shading)은 픽셀 단위에서 반사광을 계산하므로 더 정밀하지만 계산량이 많다.
광선투사(ray tracing)는 화면의 각 픽셀에서 광원을 향해 광선을 역으로 추적하여 반사와 굴절을 시뮬레이션함으로써 그림자와 반사, 굴절을 사실적으로 표현하는 기법이다. 이 방법은 화면의 픽셀 수에 따라 연산량이 커지므로 고해상도에서는 계산 부담이 증가한다.
렌더링 성능을 향상시키기 위한 기법으로 레벨별 디테일(LOD) 관리가 있다. 이 기법은 시야에서의 거리나 속도에 따라 객체의 표현 수준을 낮추거나 높여 품질과 속도를 균형시킨다. 또한 시점에서 보이지 않는 선과 면을 제거하는 은선·은면 제거는 화면의 모호성을 없애는 기본 처리 기법이다.
고라드 음영법과 퐁 음영법을 구분하는 문제는 계산 단위를 확인하여 풀이한다. '꼭지점에서 색을 보간한다'는 표현이 나오면 고라드 음영법을 선택한다. '픽셀 단위로 정밀하게 반사광을 계산한다'는 표현이 나오면 퐁 음영법이나 광선투사 같은 픽셀 기반 방법을 의심한다.
광선투사 관련 문제는 '역추적'과 '광선' 키워드를 확인하여 풀이한다. 광선투사는 각 픽셀에서 광선을 추적하므로 픽셀 수가 많아질수록 연산량이 커지는 점을 이용한 문항이 출제된다.
성능 최적화 관련 문제는 LOD와 커팅(culling)을 구분하여 풀이한다. '보이는 물체의 디테일을 조절'하면 LOD, '시야 밖 물체를 화면에서 제외'하면 커팅으로 답을 정한다.
다음 중 가상현실(virtual reality)의 구축환경과 직접적으로 관련이 없는 것은?
정답 ④ · 문항은 가상현실 구축환경과 직접 관련이 없는 기술을 고르라는 문제이다. 가상현실 환경 구성에는 시각적 투영이나 빠른 3D 렌더링, 위치·동작 입력을 감지하는 센서 등 사용자 상호작용과 렌더링 기술들이 필요하다.
가상현실 구축환경은 사용자와의 상호작용 및 시각적 구현과 관련되나, 레이저 프린터 내부 회로의 마이크로 프로세스화는 인쇄장치의 부품 기술로 직접적인 관련이 없다.
렌더링의 한 기법인 음영법(shading)에서의 난반사(diffuse reflection)에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 난반사(diffuse reflection)의 특성 중 틀린 설명을 고르는 것이다. 난반사는 거친 표면에서 빛이 다양한 방향으로 흩어져 물체 고유의 색과 표면 상태를 잘 나타내는 현상이며, 입사각은 광원 방향과 표면 법선이 이루는 각으로 정의된다.
난반사는 거친 표면에서 빛이 사방으로 흩어지는 현상이며, 거울 같은 반사는 정반사이다.
그래픽 입력장치가 아닌 것은 어느 것인가?
정답 ③ · 문항은 그래픽 입력장치에 속하지 않는 장비를 고르라는 문제이다. 라이트펜, 디지타이저, 조이스틱은 모두 사용자 입력을 디지털 신호로 전환해 위치나 조작을 입력하는 장치로 분류된다.
플로터는 출력 장치이므로 그래픽 입력 장치가 아니며, 나머지는 모두 입력 장치이다.
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