[Math] chapter 2.3 [Image Formation]

Rendering Equation은 파장에 따른 광원에서 원의 중심으로 들어오는 빛 중에서 얼마나 많은 관찰 방향으로 반사되는지를 설명합니다.
관찰자(viewing direction)의 눈쪽으로 얼마나 반사된 빛이 들어오냐에 따라 물체가 다르게 보이는 것이 중요한 듯합니다.

Birdirectional reflection distribution function(불투명한 표면에서 빛이 반사하는 방식을 정의한 4차 함수)
BRDF(p, r, v, x)는 빛의 반사 정도를 정의함. (https://mgun.tistory.com/1290)
링크 참고.

Fresnel Effect

물체의 매질과 시야각에 따라 반사율과 굴절율이 정해진다는 것입니다. (참고 : https://m.blog.naver.com/fscreen/50169708619)

굴절과 반사의 차이

Global illumination

컴퓨팅 파워로 인하여, 기존에는 빛이 직접적으로 닿는 부분만을 고려해 랜더링을 하였습니다. 그렇게 된다면, 빛이 직접적으로 닿지 않는 부분은 어두워집니다. 그리하여, 주변광 (ambient light)라는 개념을 활용해서, 어두운 부분을 대충 밝혔습니다.

Ambient는 global ambien와 material ambient로 나뉘어져 있습니다.

사람들은 local illumniation이 부자연스럽다는 것을 알고 있습니다. Surface에 들어온 빛을 다시 광원으로 사용될 수 있습니다.
물론 투과되는 빛도 다른 서피스를 위한 광원으로 사용될 수 있습니다.
이렇게 Surface에서 반사되거나, 굴절되는 모든 빛을 새로운 빛으로 삼는 것을 Global illumination이라고 합니다.

Optics (광학)

기하광학, 파동광학, 양자광학으로 나눌 수 있으며, 일상생활에서 다뤄지는 광학은 기하광학 영역에 속한다고 할 수 있습니다.
카메라는 일반적으로 sensor plane에 빛을 축적하기 위해, multiple lense를 사용합니다. 특히, 만약 3D point를 사용한다면,
light rays를 사용하여, 2D pixel을 만들어야 합니다.
focus, vignetting, aberration을 다루기 위해서는, lense를 사용하는 것이 적합합니다.

Thin Lens Model

Depth of Field (DOF)

Depth of Field는 "시야심도"로 해석할 수 있습니다. 만약 거리가 정해져 있는 상태에서 object side의 광원이나, image side의 image plane이 움직이게 된다면, 렌즈를 통과하여 image plane에 맺히는 빛은 더 이상 점의 형태가 아닌 원반 형태를 지니게 됩니다.
이렇게 되면, image plane에 맺히는 상은 뚜렷하지 않고 흐리게 보입니다. (빛이 일정한 크기 이상이 되어야 나타납니다.)

DOF는 이러한 흐림 현상이 나타나지 않는 Object나 image plane의 범위를 의미합니다. Depth of Field(시야심도)는 Object의 범위를 의미하고, Depth of Focus(초점 심도)는 Image Plane의 범위를 말합니다.

Chromatric Aberration & Vignetting

Chromatic Aberration : 렌즈를 통과하는 빛의 파장에 따라 굴절률이 달라져서 생기는 현상
Vignetting : 중앙 부분보다 이미지의 모서리 부분이 어두워지는 현상을 의미합니다. 

Handcraft

Reference

https://i-am-eden.tistory.com/55

[Tübingen ML] Computer Vision - Lecture 2.3 (Image Formation: Photometric Image Formation)

https://darkpgmr.tistory.com/79

[영상 Geometry #3] 2D 변환 (Transformations)