올해의 마지막 이야기입니다..
정반사 specular light는, 매끄러운 표면을 통해서 빛이 직접 눈에 들어옵니다.
흔히 이런 점점히 찍히는 하이라이트나,
거울과 같이 비추는 것만 생각하게 되는데,
사실 어지간한 물체는 정반사가 일어납니다.
아스팔트가 전반적으로 밝게 빛나는 것은 정반사에 의해 하늘이 비치기 때문입니다.
물광 피부가 아니더라도 어지간한 피부에는 광이 납니다. 광을 지우기 위해 먼지를 뒤집어쓴다 해도.. 먼지에서 정반사가 일어날 겁니다.
천종류의 경우에는 정반사가 거의 느껴지지 않긴 하지만, 그 경우에도 역광에서의 프레넬 반사는 일어납니다.
정반사인지 난반사인지 알아보는 것은 두 가지 방법이 있습니다.
1. 움직이면서 볼 때, 빛나는 위치가 바뀐다.
정반사는 입사각과 반사각이 같으므로 특정 각도에서만 눈에 들어옵니다. 보는 위치가 바뀌면 정반사가 일어나는 위치도 바뀝니다.
2. 난반사로 설명할 수 없이 밝다.
이전에 계속 설명한 것과 같이 난반사가 만들 수 있는 명암변화는 한계가 있습니다. 유난히 밝거나 색이 다른 부분이 있다면 그것은 정반사입니다.
정반사를 표현하기는 어려우면서도 쉽습니다.
만약 리얼한 그림을 추구한다면, 정반사를 표현하는건 어려워집니다. 입사각과 반사각이 같을 때만 보이므로, 표면의 굴곡과 질감이 완전히 드러나야 합니다. 함부로 에어브러시 등으로 표현하면 한없이 어색해보입니다.
하지만 브러시 질감이 느껴지게 그리는 경우, 그냥 표면을 따라 손가는대로 흰색을 그어도 거의 다 말이 됩니다.
정반사의 성질 .
1. 정반사가 꼭 하이라이트의 형태로 나타나지는 않는다.
볼과 코 주변의 하얀 점들만 정반사가 아닙니다.
얼굴 전면의 상대적으로 푸른 부분 전체가 정반사가 일어나고 있는 것입니다.
영상으로 보면 얼굴이 움직일 때 색의 변화가 보일 것이고.. 또한 난반사로는 밝은 영역에서 저만큼의 명암변화를 설명할 수 없습니다.
이것은 주변 광원의 생김새 때문일 수도 있지만, 표면의 거칠기에 따라서 정반사가 '펴발라지는' 효과가 나타나게 됩니다. (앞의 아스팔트를 생각해 보세요.)
또 다른 예. 얼굴에선 광택이 강하기 때문에 아까와 같은 펴바른 효과는 보이지 않지만, 우하단 팔 부분의 중앙에 흰색으로 빛나는 부분에서는 보입니다. 이것도 정반사입니다.
2. 빛, 물체, 관찰자의 위치와 상관없이, 항상 관찰자는 물체에 비치는 빛을 볼 수 있다.
이걸 증명하려면 두가지 가정이 필요합니다.
ㄱ. 빛이 정확히 물체 뒤로 가려지지는 않는다.
대부분의 상황이 그렇지요.. 일부러 가리려고 해도, 조명의 크기 때문에 완전히 가릴 수 없는 경우가 더 많습니다.
ㄴ. 물체는 둥근 표면을 가지고 있다.
이게 무슨 소리냐면, 아무리 각진 물체라도.. 직사각형의 테이블이나, 모니터라 하더라도, 그 모서리는 칼날같이 날카롭지는 않다는 말입니다.
이 두가지 가정을 생각하며, 다음 그림을 보시면,
관찰자 지점에서 구의 각 지점으로 선을 그었습니다.
그리고 각 지점에서 입사각=반사각이 되도록 선을 그으면 이렇게 됩니다.
빨간 선 위에 빛이 놓여 있으면, 선을 따라가 물체에서 반사되어 관찰자에게 들어옵니다.
그런데 보시다시피, 정확히 뒤쪽을 제외하면 모든 영역이 빨간 선으로 뒤덮여있습니다.
즉 어느 위치에 빛이 있어도 그것은 구를 통해 반사되어 관찰자에게 보인다는 말이고,
가정 ㄴ 에 의하여 구의 모든 지점의 각도로부터 물체의 모든 지점의 각도로의 대응이 존재하므로
어떤 물체라도 역시 구와 마찬가지로 빛은 반사되어 관찰자에게 도달한다는 말입니다! 증명끝.
.. 증명은 버리고, 그냥 빛이 어디 있든간에 정반사에 반영되어야 함을 생각하시면 됩니다.
3. 물체에서 정반사를 표현하기 좋은 위치가 있다.
이것을 이해하려면 실제로 관찰하는게 가장 빠르긴 한데.. 말로설명하면 이렇습니다.
주전자같이 굴곡이 다양한 금속 물체를 이리저리 돌리면서 하이라이트를 확인해보시면, 빛도 이리저리 움직일텐데, 이 때 빛이 움직이는 속도가 표면의 곡률에 따라 다릅니다.
굴곡진 면일수록 천천히 움직이고, 평평한 면일수록 빠르게 움직입니다.
이것도 증명하려면 간단히 할 수 있는데 그림그리기 귀찮으므로 패스하고,
어쨌든 위의 주전자 실험을 느낌으로 받아들이자면 '빛은 모서리에 오래 머무른다' 고 생각하시면 좋습니다.
그래서
튀어나온 부분이나 모서리 부분을 집중적으로 하이라이트를 주면 높은 확률로 설득력이 생깁니다.
4. 반사율과 눈의 HDR 가설.
차량 등에서 볼 수 있는 이러한 반사. 주변의 모든 물체를 오지게 반사하는 반사와, 피부에서 조명만 겨우 반사하는 반사는 느낌이 다르지 않나요?
예컨대 반사율이 낮은 것이라고 한다면, 피부에서의 정반사는 차에서 느껴지는 반사를 약하게 준 것으로 봐야 하는 것이 아닐까요?
그럼 이런 느낌이 될텐데.
왜 피부는 물체를 비추지 않고 조명만 비추는 것일까요?
저는 이것에 관한 한가지 가설을 만들었습니다. 일명 눈의 HDR가설입니다.
조명의 밝기는 보통 물체가 반사하는 빛보다 압도적으로 밝습니다.
하지만 눈에는 HDR효과가 있어서, 볼 때 이들을 비슷한 밝기로 끌어내린다는 것입니다.
즉, 원래 조명빛의 세기는 존나 밝다는 것입니다.
한편, 반사율이 낮아지면.. 반사율은 빛의 양을 퍼센트로 줄이는 것이기 때문에,
존나 센 조명을 제외하면 밝기가 0에 가까워진다는 것이죠. 그래서 반사율이 낮은 물체는 조명밖에 반사하지 못하는 것입니다.
5. 그 밖에..
피부에서 튀어나온 부분 아무데나 홍조를 주어도 어색함은 없습니다.
하이라이트도 튀어나온데 아무데다 줘도 어색함이 없죠.
그래서
만화와 같이 피부가 아예 하얗거나. 애니메에서 피부가 하이라이트가 표현되기 힘들 정도로 밝은 경우,
하이라이트를 표현하기 위해 홍조를 넣고 홍조 위에 하이라이트를 넣는 것입니다.
일종의 노하우로 받아들이셔야 되고.. 뭔가 법칙이 있는것은 아닙니다..
올해 마지막으로 한번 그려 봅시다.
마지막이니만큼 빡세게 그려봤습니다.
diffuse는 먼저 그려놓았습니다. 이전에 설명한 것처럼 밝은 곳은 부드럽게, 어두운 곳은 날카롭게 그리고, 색을 모르겠으면 빛과 이루는 각도를 생각하시고..같은 각도면 같은 밝기. 그리고 마지막으로 구석진 곳을 어둡게. 를 되새기면서, 칠해보았습니다.
노 레퍼런스로 끝까지 갈까 하다가, 참고사진을 이용하기로 했습니다.
여기 쇠구슬이 있습니다.
제 HDR가설에 따르면 이것의 밝은 부분만 강조한 것은 광택나는 피부와 동일할 것입니다.
레벨보정으로 중간 밝기를 완전히 어둡게 날려버렸습니다.
합성 모드를 스크린이나 닷지같이, 밝게 해주는 모드로 변경합니다.
이제 자유변형과 메쉬변형으로.. 몸의 구석구석에 붙여넣어주었습니다.
유의할 점은, 입사각 반사각을 고려하여.. 몸에 의해서 가려지는 부분은 지워주어야 합니다.
마지막으로, 조금 흐려주고 색을 약간 넣어주어 완성시켰습니다.
끝.
새해복 많이받으세요.
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