[BLENDER] Blender Flat Shading, Phong Shading & Normals

phong shading이랑 thong shading이랑 헷갈리면 안됩니다.

Phong Shading이란?

Phong Shading: Normals are interpolated across the polygon –> normals이 polygon 전체에 걸쳐 보간됩니다.

Phong Shading을 Normal Interpolation Shading이라고 말할 수 있습니다.

Phong shading은 실제 geometry를 부드럽게 하는 대신 shading을 부드럽게 합니다.

• flat shading의 문제는 객체를 구성하는 개별 폴리곤이 쉽게 보일 수 있다는 것입니다. 부드럽게 보이더라도 말이죠.

• 우리는 메쉬에 더 많은 geometry를 추가할 수 있지만 이는 작업하기 어렵고 성능 및 렌더링 시간에 영향을 미치며 카메라가 충분히 가까이 접근하면 여전히 개별 면을 볼 수 있습니다.

• 이를 해결하기 위해 Phong shading을 사용할 수 있습니다. Phong shading에서는 각 면이 개별 픽셀로 나뉘고 각 면의 노멀이 픽셀 전체에 걸쳐 보간됩니다. 이는 각 면의 노멀 방향이 주변 모든 면의 방향을 기준으로 평균화된다는 것을 의미합니다.

• 이로 인해 갑작스러운 노멀 방향의 변화 없이 부드러운 그라데이션이 생깁니다.

• Phong shading은 subdivision surface modifier와 비슷하게 생각할 수 있지만 실제 geometry를 부드럽게 하는 대신 shading을 부드럽게 합니다.

• Phong shading은 대부분의 3D 패키지에서 smooth shading 또는 유사한 이름으로 불리며 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 인접한 면의 방향이 매우 유사한 경우에 잘 작동합니다.

• 예를 들어, 인접한 면의 방향이 매우 유사한 구의 경우에는 Phong Shading (Blender에서는 Shade Smooth로 불림)은 효과가 좋습니다.

• 아래와 같이 구에 Phong Shading을 적용했을 때, 실제 geometery의 변화를 주는 것이 아니라 shading을 부드럽게 해줍니다.

• 하지만 인접한 면이 유사하지 않은 복잡한 객체에 smooth shading (=phong shading)을 적용할 때는 문제점이 생깁니다.
• 예를 들어 이 실린더에 smooth shading을 적용하면
• 위아래에 물결 모양의 그림자가 생깁니다.
• 이는 Blender가 측면의 면과 위아래 면의 노멀 방향을 평균화하려 하기 때문입니다.
• Blender는 이들이 연결되어 있으므로 노멀에 영향을 주어야 한다고 생각합니다.
• 그러나 우리는 그것이 발생하는 것을 원하지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위해 대부분의 프로그램에는 auto smooth 기능이 있습니다.
• auto smooth 기능은 smooth shading을 적용하는 방법에 제한을 설정합니다.
• Blender의 기본 auto smooth 설정은 35도입니다. 이는 이웃한 면과의 각도가 35도 미만인 면에만 smooth가 적용된다는 것을 의미합니다. 각도가 35도보다 크면 smoothing 알고리즘에 의해 무시되고 날카로운 가장자리를 얻게 됩니다.
• 아래와 같이 auto smooth의 설정을 4.6도까지 줄이면, 4.6도보다 큰 각도에 대해서는 smoothing 알고리즘에 의해 무시되고 날카로운 가장자리를 얻게 됩니다.
• 대부분의 프로그램에는 Phong shading의 분포를 제어하는 더 복잡한 방법도 있습니다.
  • 예를 들어, Blender에는 사용자가 설정한 다양한 기준에 따라 더 적극적으로 면을 부드럽게 하는 weighted normal modifier가 있습니다.
  • weighted normal modifier를 적용하고 Weight의 값에 따른 결과입니다.
    

Reference

Change Your Understanding of Normals In Eight Minutes