HDR (High Dynamic Range) 란?

 

 

자연의 빛의 밝기(세기, Intensity)는 굉장히 넓은 분포를 가진다. 눈에 정말 안보이지만 특수 기계를 통해 구분할 수 있는 약한 빛부터, 눈이 부셔서 쳐다보기 힘들 정도의 강한 빛까지 매우 넓은 분포를 가지다. (물론 인위적으로 눈을 멀게 만들 정도의 강한 빛도 있을 수 있다.) 모니터 같은 스크린 상에서는 이러한 넓은 분포의 빛을 만들 수 없다. 예를 들면, 만약 극장에서 주위가 밝으면 어떻게 될 것인가? 어두운 색깔들이 밝게 보여주기 때문에 밝고 어두운 정도가 매우 좁다. (흔히 명암비라고 하는 것이다.) 스크린색은 분명 흰색이다. 하지만 주위가 어두우면 이 스크린은 검은색으로 보일 것이고, 여기에 프로젝터로 부분적으로 빛을 쏘아 반사를 시키면 그 부분이 프로젝터의 빛의 양만큼 반사되어 우리 눈에 들어온다.  (프로젝터 스크린은 실제로 일반 흰 종이와는 다르며 오돌토돌 하여 여러 방향으로 빛이 반사하는 것을 도와준다.) 하지만 그래도 여전히 약하다. 여전히 극장에서도 눈이 부실만큼 강한 빛은 만들 수 없다. 하물며 컴퓨터 모니터는 더더욱 심하다. 명암비가 끽해야 1:1000 정도니까 말이다. 이러한 것들을 시뮬레이션 해주는 것이 HDR 이다. 소프트웨어적으로(컴퓨터 하드웨어 포함), 이미지를 변화시켜 부분적으로 이 부분은 밝아 강한빛이라는 느낌을 들게 해주는 것이다.    다음은 예전에 올렸던 Half-life 2 Lost Coast 중 한장면이다. 여기서 계단이 부분적으로 가려진 것을 볼 수 있다. 하늘의 빛이 너무 밝아 저 부분이 번져서 보이는 것이다.(아마 눈의 내부에서 작용하는 것일 듯 한데, 생물학적 메카니즘은 잘 모르겠다.) HDR은 부분적으로 강한 부분의 색을 넓게 해주는 것 뿐만이 아니다. 물 같은 곳에서 반사가 일어날 때도 부분적으로 빛이 강한 부분만 반사시켜줌으로써 그 부분이 밝다는 것을 인식시켜 줄 수 있다.[1] (큰 사진은 아래 참고 자료를 참조한다.) 사진에서 하늘의 밝은 부분이 더 뭉개진 것을 볼 수 있고, 이 부분이 밝게 반사 되는 것을 볼 수 있다. 이외에도 밝은 빛에 의해 빛을 받는 부분이 더 밝게 보이는 효과를낼 수도 있다.[2] 하지만 같은 이름으로 정반대의 효과를 내는 것도 있다.[3] 컴퓨터 시뮬레이션에서는 좁은 범위의 빛을 넓게 표현시키는 것인 반면 사진 기술에서는 자연의 넓은 범위의 빛을 좁은 범위의 사진에 담는 것이다. 왼쪽 사진은 카메라의 노출(Exposure)를 낮게 해서 찍었다. 따라서 태양의 빛은 잘 표현된 반면, 상대적으로 어두운 물은 매우 어둡게 나왔다. 가운데 사진은 노출을 높게 해서 찍었는데, 정반대의 결과가 나왔다. 이 둘을 합성 한 것이 오른쪽 사진이다. 사진은 필름(이나 CCD)의 한계 때문에 넓은 빛의 범위의 사진을 찍을 수 없다. 따라서 두 사진을 얻고 합성함으로써 좀 더 넓은 범위의 뚜렷한 사진을 얻을 수 있는 것이다. 단점도 있다! 무분별한 HDR의 사용으로 게임 등에서 화면 전체가 뿌옅게 느껴질 수가 있다. 요즘 스티븐 스필버그와 주로 함께 작업하는 카메라 감독(이름은 모른다)이 사용하는 필름에도 이 효과가 잘 나타나있는데, 스티븐 스필버그는 분명 이러한 효과를 좋아함에 틀림 없지만, 개인적으로는 안좋아하는 편이다.[4] 요즘 즐기고 있는 Rainbow Six - Vegas 게임에서도 이 효과를 너무 난발한 나머지, 아무런 장치가 없는 실내에서 일반 하얀 종이 주위가  빛나는 것을 볼 수 있다. 다시 말해서 빛나야 하는 부분과 그렇지 못한 부분에 대해서 정확한 정보를 가지고 있지 않고, 단순히 기존의 색깔을 가지고 그대로 게임에 적용하여 HDR 효과를 나타냈다는 의미이기도 하다. 영화 우주전쟁에서 캡쳐한 화면이다.(클릭하면 커짐) DVD 화면인데도 불구하고, 상당히 거친 느낌인데, 요즘 스티븐 스필버그의 영화가 거의 모두 이렇다. 첫번째 사진은 빛이 아스팔트와 차량에 반사되는 사진이고 두번째 세번째 사진은 별도의 CG를 쓴 것은 아닌가 할 정도로 매우 과장된 효과를 확인 할 수 있다. 위와 같은 효과가 나타나는 필름을 주로 사용해서 실제로 많은 장면에서 밝은 물체가 위와 같이 번지는 효과를 가지기 때문에, CG인지 아닌지는 화면만으로 판단하기 어렵다. (이러한 추세는 계속 되어오기 때문에에 마이너리티 리포트 같은 다른 영화에서도 확인할 수 있다.) 위의 제시한 예나, 게임에서 성능상의 문제 같은 몇가지 단점에도 불구하고 역시 요즘 게임 기술에서 단연 돋보이는 것은 HDR 이라 쉽게 말할 수 있다. DirectX 의 소프트웨어적 지원과 그래픽 카드의 하드웨어적 지원이 모두 이루어지기 때문에 더더욱 쉽게 사용할 수 있는 기술이기도 하고, 게임의 그래픽을 굉장히 좋게 보이게 하는 주범(?)이기도 하니 이 얼마나 좋은 기술이 아닐 수 있는가? 끝으로.. 얼마전까지 동공 시뮬레이션에 대해서 생각했었다. 그래프를 그려보고 기본 컨셉은 모두 잡아둔 상태이다. 쉽게 말해, 사람이 동공의 상태에 따라 주변 환경이 보이는 변화가 생기는 것을 의미하며, 굉장히 사실적일 수 있지만, 한편으로는 게임등을 할 때 방해가 되는 요소일수도 있을 듯하다. 폴리곤에 추가 데이터는 전혀 없거나, 실수 데이터가 하나 추가 될 것으로 보이고(사실 요즘은 텍스쳐를 많이 쓰므로 이 정도 추가는 그렇게 큰 영향은 없다고 할 수 있다.) 구현은 쉽지만 작업 자체는 툴 제작과 연동되어야 하기 때문에 짧지 않은 작업으로 보인다. 참조 : http://megamix.codns.com/1430