인생스케치(LIFE SKETCH)

프로젝트T

2009-12-04T02:16:33Z

타이틀: 프로젝트T (트로이)

플랫폼: Online(PC)

장르: MMORPG

서비스/런칭: 2011년 상반기 예정

재직: 2009.06~

담당:

-메인 시나리오 및 네러티브 관련 시스템

C언어 출력 서식

2009-12-02T00:48:50Z

서식 문자	출력 형태
%c	단일 문자
%d	부호 있는 10진 정수
%i	부호 있는 10진 정수, %d 와 같음
%f	부호 있는 10진 실수
%s	문자열
%o	부호 없는 8진 정수
%u	부호 없는 10진 정수
%x	부호 없는 16진 정수, 소문자 사용
%X	부호 없는 16진 정수, 대문자 사용
%e	e 표기법에 의한 실수
%E	E 표기법에 의한 실수
%g	값에 따라서 %f, %e 둘 중 하나를 선택
%G	값에 따라서 %f, %E 둘 중 하나를 선택
%%	% 기호 출력

[정리노트] 3D 그래픽: 007-월드 설계를 위한 자료 수집법

2009-11-29T18:47:59Z

>기본 개념

MMORPG: 다중 역할 분담 게임

매트 페인트 작업: 동일한 공간에 특이한 디자인 요소를 추가하여 기존과는 전혀 다른 느낌의 비주얼 공간이 만들어지게 됨

투시도법: 실제로 사물을 볼 때 멀리 있는 것은 점으로 보이는 것처럼, 원경의 소실점을 기준으로 라인을 그려 주고 정리해 줌

>학습 내용

→ 게임의 특성에 따른 참고 자료의 활용

→ 콘셉트 설정을 위한 기초 자료 조사법

→ 참고자료의 범위

01. 게임의 특성에 따른 참고 자료의 활용

>게임의 특성에 따른 참고 자료의 활용

→ 게임은 저마다 공간적, 시간적 배경이 존재함.

→ 게임의 시나리오적인 세계관이 매우 방대하다 할지라도, 이 세계관을 이루는 모든 상황을 게임에 모두 표현하기에는 한계가 있음.

→ 따라서 게임의 초반 설계에는 게임에서 구체적으로 다루고자 하는 중심적 시간과 공간에 대해 시각적 설계를 집중적으로 고려해야 된다.

→ 이와 같이 게임의 시각적 메인 테마를 적절하게 구성하기 위해서는, 시각적인 참고 자료를 충분히 수집하고 이를 분류하여 게임의 제작 방식에 의해 재해석하는 과정이 필요하다.

→ 게임의 적절한 비주얼 콘셉트의 확보를 위해서는 다양한 루트를 통해 많은 양의 정보를 수집하고, 이를 적절히 활용하는 지혜가 필요함.

>게임의 종류적 특성에 따른 자료의 활용도

→ 이렇게 수집된 시각 자료는 게임의 특성에 따라 그대로 인용되거나, 필요에 따라 적절히 각색되기도 한다.

→ 역사적 고증이 필요한 게임: 실제적인 현장 자료가 중요하며, 이런 자료가 게임 비주얼의 기본 토대가 됨.

→ FPS 게임: 밀리터리 장르처럼 실제 전투나 전쟁을 다루고 있는 게임이라면 철저한 사전고증 작업을 통해 실제와 유사한 비주얼 전달이 필요함.

→ SF 소재 게임: SF 소재로한 게임은 게임 특유의 콘셉트를 만들어 낼 수 있고 제약이 적은 편이지만, 콘셉트를 만들기 위해 별도의 노력이 요구된다.

→ 시뮬레이션 게임: 실제 기체나 차량에 대한 정확한 데이터를 바탕으로 플레이되는 만큼, 시각적인 정보 뿐만 아니라 물리적인 데이터, 실제 효과음까지도 정확하게 구현해야 한다.

→ 판타지 장르 게임: 현실에 기초로 한 다양한 자료를 변형하고 각색하여, 가공적인 소재를 다루고 있다고 하더라도 시각적인 어색함이 적게 해야 함.

→ 레이싱, 스포츠 장르 게임: 트랙이나 구장의 설계에 있어 현존하는 실제 구장이나 공간을 구현하는 경우가 많기 때문에 현장 자료의 수집과 활용이 역시 매우 중요하다.

>콘셉트 기초 자료의 수집이 필요한 이유

→ 콘셉트 기초 자료의 수집이 필요한 이유는 게임 배경 비주얼은 리얼한 현실감에 기초를 두고 있기 때문.

→ 새로운 콘셉트도 우리 눈에는 익숙한 설정을 바탕으로 한 부분적 튜닝임.

→ 이러한 방식은 영화의 경우 매트 페인트 등의 추가적인 CG 작업으로 특색 있고 인상적인 디자인 요소를 첨가해 새로운 화면을 구성하는 방식으로 사용되기도 한다.

→ 이런 기초 자료는 콘셉트 설정에서 기초적인 지역적 특색, 환경적 특색의 방향성을 유추할 수 있도록 한다.

→ 열대의 밀림인지, 혹한의 빙하 지역인지 등의 설정된 기본적인 세계관은 실제적인 자료를 통해 일관성과 타당성을 가지게 된다.

→ 또한 수집된 기초 자료는 콘셉트 디자인에서 세부적인 묘사가 생략된 경우에도 세밀한 배경 구성을 위한 참고 자료가 되기도 한다.

→ 이런 자료는 자연 환경에서 바위들이 어떤 식으로 배치되는가, 나무나 풀의 뿌리는 어떤 식으로 자라나는가 등의 기본적인 형태를 제공한다.

→ 뿐만 아니라, 콘셉트의 기초 자료는 배경 구성에 있어 전체적인 분위기의 일관성을 제공한다.

→ 서로 다른 형태의 건물을 제작할 경우에도 결과적으로 그러한 건물들이 조합되어 배치될 공간에 대한 환경과 구성에 대한 시각적 통일감을 유지할 수 있다.

→ 그리고 이런 기초 자료는 배경 요소의 텍스처나 외형 등의 방향성을 제시한다.

→ 세밀한 자료들은 제작 시 실제 텍스처 데이터로 사용되기도 하며, 작은 오브젝트류 등의 제작 요소를 디자인하는 설계 자료로 활용된다.

02. 콘셉트 설정을 위한 기초 자료 조사법

>자료의 수집

→ 기획서를 토대로 시대적, 공간적 배경이 결정되면 그에 걸맞은 자료들을 수집해야 한다.

→ 가장 손쉬운 방법은 인터넷상에 공개된 다양한 풍경이나 사진 등의 이미지.

→ 또한 제작하려는 게임과 비슷한 게임의 배경을 분석하고 스크린 샷 등의 설정들을 참조하는 방법이 있다.

→ 영화나 애니메이션 등을 통한 설정이나 이미지의 수집 방법도 하나.

→ 자료 수집의 마지막 방법은 직접적인 현장 조사를 통한 자료 수집이다. 모티브가 되는 장소에서 사진이나 캠코더 등을 통한 동영상으로 자료 헌팅을 하는 것도 좋다.

>기초적인 콘셉트와 레이아웃 설계

→ 자료 수집이 잘 되었다면 실제적인 배경 또는 레벨의 설정을 해야 한다.

→ 실제 게임 제작을 염두에 두고 구체적인 예측을 해야 하므로, 기초 자료에 대한 가감을 통해 구체성을 확보해나가야 함.

→ 실제 존재하는 장소나 공간들에 대한 고증을 고려해 최대한 활용 가능한 범위에서 이용하는 것이 포인트.

→ 이 단계에서 표현 가능 범위를 넘어서는 복잡함이나 기술적 한계를 넘어서는 시도는 배제하며 제작 효율을 도모하는 것이 반드시 필요함.

→ 이러한 고려 하에 기초 설정들과 스케치들을 전개하고, 규모에 맞게 레이아웃 설정을 진행해 나간다.

→ 이 단계에서 간단한 모델링과 구조 배치를 3D 툴을 통해 해볼 수도 있으며, 종이 접기식의 간단한 모형 등으로 레이아웃을 테스트할 수도 있다.

→ 이와 같은 초기 설정과 기초 설계에서 다음과 같은 고려사항을 체크해보는 것이 좋다.

>투시도법의 적용

→ 배경 콘셉트를 위한 아이디어 스케치는 편하고 빠르게 생각을 정리하는 방향으로 그리는 것이 좋음.

→ 이 단계는 레벨 구상의 기초 뼈대를 만드는 것임.

→ 러프한 스케치도 투시도법에 근거하여 그리면 시각적인 느낌을 전달하기가 수월하다.

>공간 테스트

→ 심플 모델링과 구조 배치를 통해 사전 공간에 대한 테스트를 함으로써, 전체적인 레이아웃 설계 뿐만 아니라 실제 데이터 제작 시의 오류를 상당 부분 줄일 수 있다.

>모형을 이용한 레이아웃 설계

→ 페이퍼 모형을 이용한 레이아웃 설계도 공간을 입체적으로 구성하고 사전 해석할 수 있는 좋은 방법이다.

→ 이런 모형은 폴리곤 데이터와도 유사성이 있으므로 입체적인 해석력을 기르는 데 도움이 된다.

심플 모델링과 구조 배치를 통해 사전 공간에 대한 테스트를 함으로써, 전체적인 레이아웃 설계 뿐만 아니라 실제 데이터 제작 시의 오류를 상당 부분 줄일 수 있다.

03. 레벨 설계의 기초 단계

>기초 설정을 위한 참고 자료들

→ 건물이나 구조물의 치밀함과 타당성을 만들어 주려면, 기초적인 수준의 구조물의 설계 원리나 방법, 구조물의 세부적인 짜임새 등을 유추할 수 있는 자료들이 필요하다.

→ 이런 기본 구조를 고려해야만 게임적인 과장이나 단순화도 효율적으로 가능하다.

→ 건축물이나 구조물의 용도 및 구조적 원리를 이해하는 것은 비주얼적 구체성을 확보할 뿐만 아니라, 전체적인 배경의 해석을 높이게 된다.

[정리노트] 3D 그래픽: 006-3D 게임에서의 라이트

2009-11-29T02:30:37Z

>기본 개념

Main Light(주광원): 3D 공간상에서는 태양이나 달의 역할을 하는 경우로 물체의 전체적인 입체감을 부여하고, 물체가 지닌 형태의 기본적인 외관을 결정하는 역할을 함

Ambient Light(보조 광원): 화면 전체의 색감과 밝고 어두운 분위기의 조정 역할

Back Light(역광): 물체의 실루엣 부분을 만들어주는 광원으로, 물체의 볼륨을 매우 풍부하게 해주는 역할

>학습 내용

→ 게임 라이트의 특징

→ 동적 라이트와 정적 라이트

→ 라이트의 활용

01. 게임 라이트의 특징

>3D 공간 내에서의 기본적인 라이트 세팅

→ 실제 환경에서의 빛은 매우 포괄적인 형태와 복잡한 간섭 현상 등을 서로 일으켜 전달된다.

→ 3D 게임에서의 라이트 기법 역시 복잡한 계산 절차를 필요로 하므로, 기본적인 라이트 시스템에 대한 이해가 1차적으로 접근되어야 한다.

→ 3D 공간 내의 기본적인 라이트는 화면의 전체적인 입체감을 만드는 주광원과, 화면의 전체적 조도를 결정하는Fill Light 개념의 Ambient Light, 그리고 물체의 형태나 외곽선을 강조해주는 Back Light로 이루어진다.

→ 실외의 경우는 태양이나 달의 역할을 해주는 주광원 1개의 디렉션 라이트(Direction Light)와 보조 광원(Ambient Light)를 세팅해 전체적인 조도와 분위기를 만들어 준다.

→ 비교적 글로벌 라이트에 영향이 거의 없는 실내에서는 횃불이나 전등과 같은 인공적 라이트가 위주가 되므로, 이러한 광원 요소들에 적절한 개수의 Point Light 위주의 Omni나 Pot Light를 Ambient Light와 함께 세팅.

→ 특히 배경 처리에서는 라이트에 의해 만들어지는 그림자나 색상 변화 등의 정보값을 일정 형식의 텍스처에 담아 대응시키는 라이트맵을 도입하여, 다수의 동적 라이트(Dynamic Light)를 다수 세팅하지 않고도 충분한 라이트 효과를 만들어 줄 수 있다.

→ 근래의 게임 배경 처리에는 이러한 라이트맵을 이용한 정적 라이트(Static Light) 기법을 채택하고 있으며, 실외나 실내 모두 주변 물체에 직접 반응하는 소수의 동적 라이트만을 운영하고 있다.

>3점 광원의 세팅 요소

→ 3점 광원 세팅 요소는 게임만이 아닌 고전적인 방법의 3D 공간에 대한 광원 연출법이기도 하다.

→ 3점 광원 세팅이란 물체와 상당히 떨어진 상방향에는 주광원을 배치하고, 카메라 시점을 기준으로 물체의 뒷면에는 역광을, 전체적인 화면의 조도를 결정하는Fill Light인 Ambient Light를 배치하는 것이다.

→ 이는 가장 기본적인 라이트 세팅으로, 경우에 따라 주광원을 여러 개 세팅하거나 주광원의 위치나 방향 등을 바꾸어 다양한 느낌을 화면 내에 연출할 수 있다.

→ 또한 라이트의 컬러값을 세팅해 화면의 분위기나 연출을 조정할 수 있다.

→ 역광이나 각각의 광원에 의한 반사광 느낌 등도 과거 게임에서는 표현하기가 어려운 부분이었으나, 향후의 게임들에서는 이러한 연출도 가능해질 것으로 예측.

>Main Light(주광원)

→ 주광원이란 Key Light라고 표현하는 경우도 있는데, 3D 공간상에서 태양이나 달의 역할을 하는 빛으로, 물체의 전체적인 입체감을 부여하고 물체가 지닌 형태의 기본적인 외관을 결정하는 역할을 한다.

→ 주광원에는 방향성이 결정된 Direct Light나 방향성이 균일한 Omni Light를 쓰기도 하며, 또한 이 라이트가 가지는 Shadow Factor로 인해 공간상의 물체에 그림자를 발생시킨다.

→ 이 광원의 위치값에 의해 오브젝트의 그림자 길이가 변화한다. 즉 위치값이 높으면 그림자가 짧아지고, 낮으면 그림자는 길어진다.

→ 주광원은 3개(주광원, 보조 광원, 역광)의 광원 속성 중 일반적으로 가장 높은 밝기 값을 가지며, 게임의 경우 이 광원의 밝기(RGB 값)나 색상이 물체의 하이라이트 부분의 느낌 및 화면의 명암을 결정한다.

→ 즉 주광원의 값에 따라 노을 진 황혼이나 한낮의 강한 햇살 등의 느낌을 표현할 수 있다.

>Ambient Light(보조 광원)

→ 보조 광원의 역할은 화면 전체의 색감과 밝고 어두운 분위기를 조정하는 것.

→ 이러한 이유로 보조 광원은 화면 전체의 기본적인 빛을 채워주는 라이트란 의미에서 Fill Light라고 표현하기도 한다.

→ 보조 광원이 있음으로써 어두운 그림자 영역 내의 가시성이 확보되며, 주광원에 의한 너무 강한 화면 대비를 적절 비율로 조정해 준다.

→ 특히 게임에서는 보조 광원의 전체적인 조도를 조정하여 게임 분위기나 화면의 느낌을 제어하는 역할을 한다. 다음은 Ambient의 값에 따른 게임 화면의 이미지 예.

>Back Light(역광)

→ 역광은 물체의 실루엣 부분을 만들어 주는 광원으로 물체의 볼륨을 매우 풍부하게 해주는 역할을 한다.

→ 실제 게임 환경 내에서 이런 역광을 직접 세팅하거나 고려하지는 않지만, 일반적인 광원 이론에서는 이러한 역광의 세팅과 효과가 물체의 양감을 더욱 풍성하게 해주므로 반드시 사용되는 라이트이기도 하다.

>라이트의 형태적 분류: 디렉션 라이트(Direction Light)

→ 디렉션 라이트는 라이트의 일정한 진행 방향이 있는 라이트로, 태양광과 같은 실외의 라이트 표현에 많이 사용되는 라이트다.

→ 즉 디렉션 라이트는 방향성이 정해져 있어, 일정한 방향으로 일정한 크기의 광량을 균일하게 뿌려준다.

→ 그리고 게임 내 오브젝트의 하이라이트 및 디퓨즈 영역의 표현을 주로 담당하는 주광원으로 사용된다.

→ 따라서 게임 내 오브젝트의 그림자는 대부분 이러한 디렉션 라이트의 방향성에 의해 결정된다.

→ 또 디렉션 라이트는 라이트에 투과 영역이 매우 크므로 실내나 작은 공간보다는 실외 환경에 적극적으로 사용된다. 실내에서 사용하는 경우에는 디렉션 라이트의 강도를 적정 수준으로 낮추어서 캐릭터나 물체에 너무 강한 대비가 생기지 않도록 해주는 것이 좋다.

→ 일정한 방향성과 균일한 강도로 물체에 적용되는 특성때문에, 다수의 디렉션 라이트를 적용하기 보다는 1개의 디렉션 라이트로 제어하는 편.

>라이트의 형태적 분류: 포인트 라이트(Point Light)

→ 포인트 라이트는 광원을 중심으로 같은 영역 내에서는 방향에 무관하게 일정한 크기의 영역에 동일한 광량을 준다.

→ 따라서 공간의 분위기를 연출하는 데 좋으며, 실내의 전등이나 횃불과 같은 국소 영역의 광원을 표현할 때도 포인트 라이트를 세팅해 주면 효과적이다.

→ 또한 각 라이트의 fall off값을 조정하여 광원이 영향을 줄 영역과 빛의 강도 등을 조절해 줄 수 있다.

→ 게임에서는 Ambient Light에 주로 이러한 점광원을 사용한다. Max의 Omni나 Area Omni와 같은 라이트가 주로 포인트 라이트에 해당하는 라이트.

>라이트의 형태적 분류: 스팟 라이트(Spot Light)

→ 스팟 라이트는 디렉션 라이트처럼 일정한 방향성을 가지고 뻗어나가지만, 라이트의 투과 영역이 제한적인 범위 내에서 정해지는 성질을 갖고 있다.

→ 게임에서 볼 수 있는 랜턴의 불빛이나 서치 라이트와 같은 요소들이 이러한 스팟 라이트 형태임.

→ Max에서는 Target Spot, Free Spot이 이에 해당된다.

>Light Area의 설정과 Attenuation(감쇄) 효과의 활용

→ 라이트가 주변에 미치는 영향을 미치는 범위를 지정해 주고, 이를 시각적으로 표현해 주는 좋은 방법이 바로 Attenuation(감쇄) 옵션의 조정.

→ Near Attenuation 부분은 광원이 밝아지기 시작해서 가장 밝아지는 영역까지를 설정하고, 반대로 Far Attenuation은 광원이 어두워지기 시작해서 빛이 끝나는 지점을 설정한다. (일종의 Fade In/Out 효과)

→ 게임 내에서도 라이트를 세팅하거나, 라이트맵을 추출할 때 이 Attenuation의 범위값을 적절하게 조정하면 라이트에 의한 좀 더 다양한 효과를 줄 수 있다.

02. 동적 라이트와 정적 라이트

>동적 라이트(Dynamic Light)와 정적 라이트(Static Light)

→ 게임의 라이팅 기법은 다소 한정적인데, 3D 동영상과 같이 많은 수의 라이트에 의한 각 객체의 상관관계를 모두 연산하기에는 그 부하량이 심하기 때문이다.

→ 이러한 이유로 게임에서는 라이트에 의한 최종 효과를 미리 계산하여 이를 버텍스의 컬러 정보나 라이트맵으로 저장하여 렌더링 시 출력함으로써, 과다한 그래픽 연산 처리를 줄이고 있다.

→ 이와 같은 라이트에 대한 사전 처리 기법을 정적 라이트(Static Light)로 분류하고 있는데, 이는 라이트에 의한 효과만 있을 뿐 주변 요소에 의한 상호작용은 없기 때문이다.

→ 이와 반대로 캐릭터나 주변 물체에 상호작용하며 실시간으로 연산하는 라이트를 동적 라이트(Dynamic Light)라고 한다.

>동적 라이트와 정적 라이트의 표현

→ 이처럼 동적 라이트는 횃불이나 전등 밑의 캐릭터가 밝아지거나 용암 근처의 캐릭터들을 붉게 만들어 주는 역할을 한다.

→ 따라서 동적 라이트는 공간상의 실제적인 느낌을 주기 위해서 반드시 필요한 요소이나, 이런 실시간 연산 라이트를 많이 배치할 경우 렌더링 부하가 커지는 단점이 있음.

→ 이런 이유로 라이팅에 효과에 의한 표현력은 유지하면서도, 복잡한 연산을 피하기 위해 정적 라이팅 기법을 사용하고 있다.

→ 정적 라이트는 라이트에 의한 연산 결과를 버텍스 단위로 저장하거나, 픽셀 단위로 저장하는지의 구분에 따라 버텍스 라이팅과 픽셀 라이팅으로 구분된다.

>버텍스 라이팅(Vertex Lighting)

→ 버텍스 라이팅 방법은 면을 구성하는 각각의 버텍스(점)에 적용된 라이트의 결과값들을 저장하는 방법.

→ 각 정점(Vertex)은 텍스터 정보와 함께 라이트에 의한 색상과 밝기 정보를 저장하여, 이를 렌더링할 때 매칭되는 텍스처 정보값에 더하여 연산하게 된다.

→ 이 방법은 픽셀 라이팅보다 가볍고 효율은 좋으나, 면을 구성하는 버텍스가 적을 경우에는 라이트에 의한 정밀한 결과를 얻기가 어렵다는 단점도 있다.

→ 즉 버텍스 라이팅을 통해 좋은 결과물을 얻기 위해서는 모델링 시 일정 간격을 두고 버텍스를 확보해 면을 나누어 주어야 한다.

>버텍스 페인팅(Vertex Painting)

→ 버텍스 페인팅은 버텍스 라이팅을 근간으로 하여 해당 버텍스에 라이트를 세팅하여 결과를 출력하는 방식이 아니라, 직접 버텍스에 브러시 기능을 통한 컬러 정보를 입력하는 것을 말한다.

>픽셀 라이팅(Pixel Lighting)과 라이트맵

→ 픽셀 라이팅 방식은 정점(Vertex)가 아닌 텍스처에 대응하는 픽셀당 라이트의 적용 결과를 라이팅 정보로 대입하는 방법이다.

→ 이렇게 저장된 정보값은 라이트맵이라는 별도의 텍스처에 입력된다. 기본 텍스처 위에 이러한 라이트맵을 UV에 맞게 뿌려 줌으로써 최종 결과물을 렌더링한다.

→ 라이트맵은 기본적으로 엔진이나 별도툴을 통해서 추출할 수도 있으며, 현재는 MAX에서도 라이트맵을 추출하는 기능을 제공하고 있다.

→ 이 방식은 버텍스 라이팅에 비해 적은 폴리곤에서도 라이트맵의 해상도만 크다면 매우 정밀하고 부드러운 결과를 보여주지만, 라이트맵으로 인한 그래픽 메모리의 사용량이 증가한다는 단점이 잇다.

→ 그러나 최근에는 고품질의 결과를 얻을 수 있는 라이트맵 방식을 대부분의 게임이 채택하는 추세.

→ 이처럼 라이트맵은 일정 공간의 고정된 물체들에 대한 라이트 연산값을 일정 크기의 맵 정보로 저장한다. 디테일한 라이트 효과를 표현하기 위해서는 그만큼 고해상도의 라이트맵이 필요함.

03. 라이트의 활용

>라이트의 세팅과 색상 설계

→ 라이트맵을 통해 다양한 라이트로 인한 효과를 사전에 계산함으로써, 정밀하고 풍성한 게임의 배경을 효과적으로 표현할 수 있다.

→ 이러한 라이트맵 기반의 배경에 게임상의 오브젝트에 실시간으로 영향을 주는 동적 라이트를 추가하면 보다 그럴듯한 게임 환경을 연출할 수 있다.

→ 이런 동적 라이트의 세팅이나 라이트맵의 추출 시 가장 중요한 부분은 바로 라이트의 색상 설계임.

→ 라이트의 색상은 단순한 텍스처에 다양한 톤을 만들어 주고, 공간에서의 분위기를 만든다.

→ 배경에서 강조하고자 하는 부분에는 색상 설계나 라이트의 배치를 집중함으로써 게임 내 중요도를 인지시킬 수 있음.

>붉은색의 라이트

→ 붉은색 라이트는 화산 지대나 용암과 같은 강한 열기를 뿜는 부분을 강조할 수 있다.

→ 또한 붉은색을 사용하여 위험 지대나 이벤트 발생 영역들 강조하는 용도로도 사용할 수 있다.

>푸른색의 라이트

→ 푸른색 라이트는 일반적으로 차갑고 투명한 분위기를 내는데 어울리며, 신비로운 느낌을 표현하는데도 적합하다.

→ 이는 어두운 밤을 표현할 때 Ambient Light 등과 같이 사용하면 상대적으로 적은 광량으로 인한 밤의 분위기를 좀 더 깊고 다양하게 해준다.

>노란색의 라이트

→ 노란색은 태양광과 같은 성격을 지닌 라이트이기도 함.

→ 또한 횃불이나 전등과 같은 인공적인 광원을 표현할 때도 사용된다.

→ 노란색은 따뜻한 분위기를 연출할 수 있기 때문에 아늑한 실내나 비교적 차분한 분위기를 표현하는 데 적합하다.

[C] 구조체: 학생 성적을 입출력하는 구조체

2009-11-27T01:04:32Z

// 지난 과제용 소스. 매개 변수 부분에서 애먹었다

// 10명의 학생 데이터를 입력받아 총 4개 과목에 대한 점수 및 총점과 평균 점수를 구해 출력하는 프로그램

#include

#define MAX_NAME 40 // 학생 이름의 최댓값을 설정하기 위한 리터럴

#define MAX_MAN 10 // 학생의 최대인원을 설정하기 위한 리터럴

#define MAX_SUBJECT 4 // 평균 등을 구하기 위한 리터럴

// 학생 이름과 성적의 정보를 저장하는 구조체

struct students{

char std_name[MAX_NAME]; // 학생의 이름

int subject_high; // 고급 프로그래밍 성적

int subject_com; // 컴퓨터 구조 성적

int subject_window; // 윈도우 프로그래밍 성적

int subject_next; // 차세대 컴퓨터 특론 성적

int total; // 성적 총점

float std_average; // 성적 평균

} student[MAX_MAN] ;

typedef struct students STDNT;

void show_students(STDNT *std) // 입력받은 학생 데이터를 출력한다

{

printf("%s\t %3d\t %3d\t %3d\t %3d\t %3d\t%3.2f\n", std->std_name, std->subject_high, std->subject_com, std->subject_window, std->subject_next, std->total, std->std_average);

}

int main(void)

{

int i; // 루프 제어 변수

float average_temp; // 평균 점수를 float형으로 변환하기 위한 임시 변수

// MAX_MAN 명에 대한 학생 성적을 입력받는다

printf("학생 이름과 성적을 입력하세요.\n");

printf("입력 형식: 김지훈 100 100 100 100 \n(고급프로그래밍, 컴퓨터구조, 윈도우프로그래밍, 차세대컴퓨터특론점수순)\n\n");

for(i=1; i<=MAX_MAN; i++){

printf("%d번 학생: ",i);

scanf("%s %d %d %d %d", &student[i].std_name, &student[i].subject_high, &student[i].subject_com, &student[i].subject_window, &student[i].subject_next);

student[i].total = student[i].subject_high + student[i].subject_com + student[i].subject_window + student[i].subject_next;

average_temp= (float) student[i].subject_high + student[i].subject_com + student[i].subject_window + student[i].subject_next;

student[i].std_average = average_temp/MAX_SUBJECT;

average_temp=0;

}

printf("\n 이름\t고급\t구조\t윈도\t특론\t총점\t평균\n"); // 이 양식은 3음절을 초과하는 학생 이름에 대응하지 못 한다

for(i=1; i<=MAX_MAN; i++) // 구조체 출력 함수에 매개변수 전달

show_students(&student[i]);

}

// 프로그래머 I.H 씨의 말에 따르면, 매개 변수 전달 시,

// show_students( student ); 로 함수를 호출 및 매개 변수를 전달하고,

// 구조체 출력 함수에서 for 문을 통해 출력하라는 말

[C] 포인터: input.c

2009-11-26T01:17:00Z

문법 떼고 다시 배우는 C 프로그래밍 (p.277)

//실수, 정수, 문자열 입력을 받아들이는 프로그램(Input.c)

#include

#define MAX_STR 33

#define MAX_BUFF 1024

int main(void)

{

int ch;

double d;

int n, step=0;

char buff[MAX_BUFF+1] = "";

char strmsg[][MAX_STR+1] = {"실수를입력해주세요\n","정수를입력해주세요\n","문자열을입력해주세요\n"};

char *pstrend = "Q 또는q로종료합니다.\n";

printf("%s%s", strmsg[step], pstrend);

while(1){

//모든 공백 문자를 제외한다

do{

ch=getchar();

//줄바꿈 문자면 메시지를 출력한다

if(ch=='\n')

printf(strmsg[step]);

}

while(isspace(ch));

//Q 또는 q라면 종료한다

if(ch=='Q' || ch=='q')

break;

//공백 문자가 아니면 한 문자를 원래대로 복구한다

ungetc(ch, stdin);

if(step==0){

//scnaf()함수를 사용해서 실수로 변환한다

if(scanf("%171f", &d)==1){

//받아들인 실수를 출력한다

printf("변환할수있는실수: %.15g\n",d);

step++;

}

flushall(); //스트림 버퍼를 클리어한다

printf("%s%s", strmsg[step], pstrend);

}

else if(step==1){

//scanf() 함수를사용해서 정수로 변환한다

if(scanf("%5d", &n)==1){

//받아들인 정수를 출력한다

printf("변환할수있는정수: %d\n",n);

step++;

}

flushall();

printf("%s%s", strmsg[step], pstrend);

}

else{

//scanf() 함수를 사용해서 문자열로 변환한다

if(scanf("%1024s", buff)==1){

//받아들인 문자열을 출력한다

printf("변환할수있는문자열: %s\n", buff);

flushall();

break;

}

else{

flushall();

printf("%s%s", strmsg[step], pstrend);

}

return 0;

}

1. 특정 문자열을 입력하면 프로그램을 종료하는 내용.

2. enter를 입력하면 다음 스텝으로 넘어가는 내용.

3. 입력 된 내용에 대해 원치 않는 문자를 걸러내는 내용.

4. C언어에서 함수 호출 시 넘겨주는 인자는 값을 복사해서 넘겨주게 된다. scanf 함수를 만든다고 가정했을 때, 단순히

int scanf(char *format, int n) {

// format을 분석하는 부분

n=10; //분석된 값을 입력해줌

}

에서 호출하는 입장에서는

int=a;

scanf("%n",a);

처럼 호출한다. 그러면 호출한 후의 a값을 10이 될까?

이것을 변수의 scope라고 하며, 변수가 값을 유지하는 범위를 말한다. scanf의 구현 내에서의 n에는 어떠한 값을 입력해도 함수가 끝나면 사라진다. 따라서,

int scanf(char *format, int *n){

//...

*n=10;

}

라는 식으로 호출해서 메모리 주소값에 직접 값을 변경시켜야 한다.

이로 인해 호출 방식도 &n과 같은 방식이 되어야 하는 것.

5. flushall 함수는 콘솔 프로그래밍에서 printf로 출력한 내용이 혹시 버퍼에만 갖고 있고 모니터에 출력하지 않았다면 바로 다 출력해버리라는 함수. ANSI C가 C언어의 표준으로 되면서 표준에서 제외된 함수다.

[정리노트] 3D 그래픽: 005-3D 게임에서의 카메라

2009-11-23T01:42:38Z

>기본 개념

FOV(Field Of View): 카메라의 화각, 사람의 눈으로 본다면 시야각

망원렌즈 영역: 좁은 시야각으로 답답한 느낌을 주나, 게임 내에서는 저격 총에 의한 저격 모드와 같은 특수한 연출에 사용될 수 있는 카메라

광각 영역: 공간에 대한 시각적 스케일을 키워주며, 사람의 시야와 유사한 표준 영역에서는 화면의 적응이나 공간의 인지에 무리가 별로 없음

>학습 내용

→ 게임에서의 카메라 특징

→ 시점에 의한 게임의 구분

01. 게임에서의 카메라 특징

>게임에서의 카메라 특징

→ 모든 게임 화면은 3D 공간상에 설치된 가상의 카메라를 통해 보이는 장면.

→ 이러한 게임상의 카메라는 실체가 없는 가상의 카메라지만, 기본적으로 실제 카메라와 같은 원리로 작동하도록 설계된다.

→ 즉 기본적으로 줌인/줌아웃이 가능하며, 다양한 화각을 조절할 수 있다.

>카메라 영역

→ User가 게임 내에서 느끼는 공간에 대한 시각적 정보는 이러한 카메라뷰를 기준으로 얻기 때문에, 공간성이 중요한 3D 게임에서 카메라 시점은 매우 중요한 요소임.

→ 3D 공간의 카메라도 실제 카메라와 같이 광각렌즈, 표준렌즈, 망원렌즈에 따라 차이가 있다.

→ 광각 영역의 카메라는 공간에 대한 시각적 스케일을 키워준다.

→ 표준 영역에서는 화면의 적응이나 공간의 인지에 별 무리가 없다.

→ 망원 영역의 경우, 좁은 시야각으로 답답한 느낌을 주나, 저격 모드 등과 같이 특수한 상황과 연출에 사용될 수 있다.

>FOV(Field Of View)의 정의

→ FOV(Field Of View)는 쉽게 말해 카메라의 화각이다. 사람의 눈으로 보면 시야각이라고 할 수 있다.

→ 일반적으로 사람의 눈은 약 50도 정도의 시야각을 볼 수 있는데, 이 경우 FOV가 50 정도라고 볼 수 있다.

→ 게임 내에서 이러한 FOV의 변화가 중요한 이유는 카메라의 FOV값의 변화에 따라 화면 내의 공간 크기나 물체가 보이는 형태가 변할 수 있기 때문.

→ FOV가 크면 클수록 가까운 영역에서의 볼륨감은 좋아지나, 상당한 시각적 왜곡 현상이 생기며 물체의 실제 스케일감이 과장된다.

>FOV(Field Of View)의 정의: 광각 영역

→ 광각에 해당하는 높은 FOV 값은 공간을 좀 더 크고 넓게 보이게 하고 원근감을 증대시키는 효과가 있다.

→ 또한 이동 시 속도감과 공간의 입체감을 증대시키기도 한다.

→ 이런 이유로 대부분의 FPS 장르 게임과 빠른 속도가 필수적인 레이싱 게임은 일반적으로 FOV 값 80~90도 이상의 광각 카메라를 기본적으로 세팅한다.

→ 그러나 높은 FOV 값은 물체의 시각적 왜곡 현상이 증가해 장시간 플레이할 경우 어지러움증을 유발할 수도 있다.

→ 뿐만 아니라 화면은 넓게 그려 상대적으로 많은 영역과 요소를 렌더링하게 되므로, 프레임 레이트를 떨어뜨리는 요인이 되기도 한다.

→ 게임의 특성상 유니트에 대한 정확한 인지와 공간에 대한 왜곡이 적어야 하는 전략 시뮬레이션이나, 시각적 리얼리티를 유지해야 하는 게임에서는 비교적 사람의 시야각과 유사한 50~60 정도의 FOV 값을 채택한다.

→ 또한 이동 시 속도감과 공간의 입체감을 증대시키기도 한다.

→ FOV 값을 일정하다기 보다 게임의 특성에 맞게 다양한 조정이 있을 수 있으며, 한 게임 내에서도 다양한 FOV 영역을 채택할 수도 있다.

02. 시점에 의한 게임의 구분

>종스크롤과 횡스크롤 게임

→ 게임은 3D 카메라의 배치나 시점 영역에 의해 기초적인 게임 구분이 이루어 지기도 한다.

→ 위에서 아래로 화면이 스크롤되면 종스크롤 방식, 좌측에서 우측 혹은 그 반대로 스크롤 되면 횡스크롤 방식이라고 한다.

→ 상당수 아케이드 게임이 과거에 이 방식으로 제작되었던 것은, 비교적 적은 그래픽 요소로 다양한 애니메이션 및 연출을 할 수 있기 때문. 그러나 공간의 입체감이나 이동의 자유도는 극히 제한적인 편.

→ 최근에는 온라인 슈팅 게임이나 RPG에도 이러한 뷰를 지닌 게임이 등장하고 있음.

>탑뷰(Top View) 방식 게임

→ 탑뷰 방식은 게이머가 지도를 보듯 일정한 높이의 공중에서 관찰하는 관찰자 시점을 지닌 방식.

→ 상하좌우 화면 스크롤이 자유로우며 이동의 제한이 적은 편.

→ 그러나 화면 구성이나 물체, 캐릭터의 측면 등은 표현이 불가능하여 상세한 디테일을 표현하기에는 한계가 있다.

→ 탑뷰는 안정적인 시각으로 전체적인 화면 파악이 쉬우나, 그래픽적 표현 한계가 명확하여 충분한 입체적 전개가 어렵다. 이런 이유로 전략 시뮬레이션이나 초창기 RPG 게임 등에 많이 사용된 방식이다.

>쿼터뷰(Quarter View) 게임

→ 쿼터뷰 방식은 시점을 약 45도 정도의 측면에서 바라보게 설계되어 있다.

→ 이 경우 공간에 대한 입체감이 매우 극명해져 물체의 입체적인 표현이 가능할 뿐만 아니라, 물체 위치의 전후 배치 관계 등도 한눈에 파악할 수 있다.

→ 이런 이유로 실제적인 공간의 깊이를 표현하지 못 하는 2D 게임에서도 쿼터뷰를 통해 충분히 공간의 구성에 따른 입체감을 실현하고 있다.

→ 쿼터뷰는 다른 용어로 ISO matrix View라고도 하는데, 이를 다른 용어로 표현하면 등각투영 방식이라고 할 수 있다.

→ 즉 물체를 이루는 외곽선의 각이 모두 같은 등각, 즉 같은 각도인 45도를 지니고 있다는 말. (현실에서는 존재할 수 없는 시각적 표현임.)

→ 쿼터뷰 방식의 게임이 모두 완벽한 등각투영 방식은 아니지만, 물체의 대칭되는 두 각이 양각투영을 이루고 있기 때문에 실제로는 등각투영법에 가깝다.

→ 따라서 쿼터뷰 시점의 묘사는 실제적인 물체의 시점이라기 보다, 수학적인 도해에 가까운 것.

→ 반면에 최근의 Full 3D 게임에서는 쿼터뷰 시점을 원근투영법에 의해 표현함으로써 실제적인 시점을 지원.

→ 쿼터뷰 시점은 공간을 안정적인 시점에서 폭넓게 관찰하고, 입체적이며 직관적인 인지가 수월하다는 장점으로 인해 아직까지 2D, 3D 방식에 관계없이 다양한 장르에 널리 채택되고 있다.

>1인칭 시점의 게임

→ Full 3D 방식이 도입된 가장 많은 게임 장르는 FPS(First Person Shooting)라 불리는 1인칭 슈팅 게임.

→ 이는 게임내 공간과 플레이어의 상관관계가 매우 큰 게임이기도 함.

→ 즉 벽이나 엄폐물을 통해 날아오는 총탄을 피하는 등의 플레이가 요구되므로, 배경 공간은 단순히 화면을 채워주는 외적 요소 이상의 기능을 갖고 있다.

→ 이런 이유로 공간에 대한 구분과 원근감 및 공간에 대한 시각적 스케일을 극대화하기 위해 FOV 값이 높은 1인칭 시점을 사용한다.

→ 1인칭 시점은 가장 사실적인 공간을 연출하지만, 주변 상황 파악은 어렵다.

→ 이러한 시점은 슈팅 게임과 레이싱 게임 등에서 몰입감을 배가시켜 주나, 주변 공간에 대한 파악이 어렵고 플레이어 캐릭터 자체의 액션성을 표현하는데도 매우 취약하다.

>3인칭 시점의 게임

→ 1인칭 시점의 단점을 보완하면서, 캐릭터의 액션과 공간감을 극대화하는 솔더뷰(Shoulder View: 캐릭터의 어깨 너머로 바라보는 시점) 등의 3인칭 뷰도 상당수 채택하고 있다.

Full 3D 방식이 도입된 가장 많은 게임 장르는 FPS(First Person Shooting)라 불리는 1인칭 슈팅 게임.

→ 3인칭 시점은 공간 내에서의 역동성과 캐릭터의 액션에 대한 연출이 가능하며, 주로 RPG, 어드벤처, 액션 게임 등의 장르에서 사용되고 있다.

→ 특히 국내 대부분의 MMORPG 게임은 이러한 솔더뷰를 기본적으로 채택하고 있다.

→ 최근 슈팅 게임에서도 캐릭터의 다양한 액션을 지원하면서 몰입감을 높이기 위해 TPS(Third Person Shooting)이라고 불리는 3인칭 뷰 방식의 게임이 제작되고 있다.

>시점에 따른 카메라 뷰의 상태

→ 시점별로 분류된 게임의 화면 구성을 하나의 캐릭터를 중심으로 카메라를 세팅한다면, 다음과 같다.

→ 물론 실제 3D 게임 내에서는 이러한 뷰를 모두 지원하거나, 상황에 따라 다양한 시점과 연출을 할 수 있다.

>게임에서의 다양한 카메라 활용

→ 게임성의 증가나 시나리오를 보강할 수 있는 영화적 연출을 위해 근래의 3D 게임에서는 다양한 카메라 세팅과 활용의 중요도가 커지고 있음.

→ 기본적인 플레이 시점은 고정 된 기본 카메라 세팅값에 의해 결정되지만, 필요에 따라 다양한 목적의 카메라 시점이 미리 세팅되어 운영된다.

→ 특히 최근에는 3D 그래픽 퀄리티의 발전으로, 별도의 동영상을 통해 시나리오를 연출하기 보다, 인게임 무비라고 하여 게임 내 그래픽 데이터와 카메라 세팅을 통해 직접적인 동영상을 연출하는 것이 추세.

→ 인게임 무비의 장점은 실제 플레이에서 사용되는 그래픽 데이터를 사용함으로써, 동영상과 게임 화면과의 시각적 품질 차이로 인한 괴리감을 방지하고, 별도의 그래픽 작업이 요구되지 않는다는 것이다.

→ 최근에는 영화와 같이 리얼한 카메라 연출을 위해, 캐릭터의 움직임 뿐만 아니라 카메라의 움직임까지도 실제 카메라의 모션 캡처를 이용해 적용하기도 한다.

→ 모션 캡처(Motion Capture)란 몸에 센서를 부착해 인체의 움직임을 디지털 형태로 기록하는 작업을 말함.

[정리노트] 3D 그래픽: 004-게임 레벨의 설계를 위한 기초지식

2009-11-23T00:53:54Z

>기본 개념

후면 선별: 물체의 뒷부분을 렌더링에서 배제하는 컬링 기법

차폐 선별: 앞에 있는 물체에 의해 완전히 가려진 뒤쪽의 물체들은 렌더링에서 배제하는 컬링 기법

시각절두체 선별: 카메라의 시야 범위 외의 개체들을 선별하고, 이들을 렌더링에서 제외하는 컬링 기법

>학습 내용

→ 레벨 최적화를 위한 기초 지식

→ 컬링(Culling)의 개념

→ 기타 최적화 방법들

01. 레벨 최적화를 위한 기초 지식

>레벨 최적화에 중요한 것은?

→ 레벨 디자인에서 재미 요소와 플레이 흐름에 대한 고려 만큼이나 중요한 것은 레벨의 퍼포먼스다.

→ 게임 레벨의 설계 단계에서는 주요 건물과 방들의 위치, 전체적인 지형의 형태, 이동로의 구성, 플레이 공간의 목적성 등 많은 부분이 고려되어야 한다.

→ 그러나 실시간 렌더링 방식에서 적절한 프레임 레이트가 유지되게끔 데이터를 최적해주는 것 또한 매우 중요한 사항임.

>폴리곤과 텍스처 감소의 한계

→ 렌더링 최적화를 위해 폴리곤 수와 텍스처 용량의 감소를 우선 고려해야 하지만, 이는 그래픽 퀄리티의 감소로 이어지는 만큼 한계가 발생할 수밖에 없음.

→ 과거 동일한 구성의 배경과 캐릭터가 출현하는 게임 화면의 폴리곤 총량이 수만 개 수준이었다면, 최근 게임들은 캐릭터 하나에도 1만 개 이상의 폴리곤과 여러 장의 고해상도 텍스처를 사용하고 있다.

→ 배경 역시 폴리곤 수와 텍스처 해상도 역시 상당한 발전을 이룸.

>레벨 최적화를 위한 방법

→ 이렇게 그래픽 퀄리티가 상승함에 따라, 한 화면에 등장하는 10여 개의 캐릭터와 배경만 표현하기 위해서도 매 프레임당 수시만 개의 폴리곤을 처리해야 하는 부담이 발생.

→ 데이터 사용량의 증가는 비주얼 수준의 상승과 함께 필연적으로 증가하게 될 것이고, 따라서 렌더링 부하의 증가는 피할 수 없는 명제라 할 수 있다.

→ 이러한 렌더링 부하의 증가를 상쇄하기 위해 가장 먼저 채택되고 있는 방식이 레벨 구성에서의 최적화다.

→ 즉 한 화면에서 렌더링해야 하는 구성 요소의 종류나 개수를 최적화함으로써, 렌더링링 시 부하량을 줄이는 방법은 레벨 디자인에서 중요한 고려 사항이 되었다.

>레벨 최적화를 위한 처리 방법

→ 컬링(Culling) 기법: 화면 내에서 렌더링 하지 않아도 되는 불필요한 요소들을 렌더링에서 배제하는 방식. 컬링 기법은 화면 내에서 보여지는 요소들만 렌더링 하므로 연산 속도가 증가하게 된다.

→ 렌더링 범위의 축소: 시야 거리를 제한함으로써 일정 영역 내의 요소들만 화면 내에 렌더링하는 방식. 이 경우, 근경 요소는 디테일한 구성과 묘소를 하지만, 멀리 보이는 곳의 묘사는 적은 이미지나 그림 등만으로 처리한다.

02. 컬링(Culling)의 개념

>컬링 기법의 의미

→ 컬링(Culling)의 사전적 의미는 '선별, 구분하여 골라낸다'라는 의미.

→ 즉 실시간 렌더링 방식의 3D 게임 내에서 렌더링할 필요가 없는 요소들을 선별해 제외하여 렌더링 시 부하를 줄여 주는 처리를 말한다.

→ 예를 들어 물체의 뒷면이라든가, 벽이나 물체 뒤에 가려져 있는 요소들은 실제로 존재하지만 눈에 보이지는 않으므로, 이러한 요소들을 렌더링 시 제외하는 것.

→ 이런 이유로 컬링 기법을 가시성 선별 기법(Visibility Culling) 기법이라고도 부른다.

>컬링 기법의 종류-후면 선별

→ 컬렁 기법 중 후면 선별(Backface Culling)은 물체의 뒷부분을 렌더링에서 배제하는 컬링 기법이다.

→ 후면 선별 기법은 렌더링 절차에서 적용되는 방법으로, 그래픽 디자이너나 레벨 디자이너가 별도로 이 부분을 정의할 필요는 없다.

>컬링 기법의 종류-시각절두체 선별

→ 시각절두체 선별(Backface Culling) 기법은 카메라의 시야 범위 외의 개체들을 선별해 이들을 렌더링에서 제외하는 방식.

→ 물론 개체의 일부라도 시야 범위 내에 있다면 이를 렌더링하게 된다. 즉 카메라 화각의 측면이나 후면부에 위치한 개체들을 렌더링에서 배제하는 것임.

>컬링 기법의 종류-차폐 선별

→ 차폐 선별(Occlusion Culling) 기법은 앞에 있는 물체에 의해 완전히 가려진 뒤쪽의 물체를 렌더링에서 배제하는 방식이다.

→ 게임의 레벨 디자인 단계에서 이 기법은 매우 유용한 최적화 기술 중 하나이다.

→ 차폐 선별은 특히 FPS 레벨 설계에서 많이 이용되는 시가지 레벨 구성에 중요하다. 시가지의 경우, 많은 수의 건물로 구성되어 있으므로 렌더링 부하가 심한 편이다. 따라서 큰 건물과 작은 건물의 배치를 적절히 활용하고, 이동을 위한 동선도 일자 형태가 아닌 적절한 영역에서 꺾이는 형태로 설계함으로써 앞쪽의 구조물이 뒤의 구조물에 대한 담장 역할을 하는 것이다.

>컬링 기법의 종류-포털 선별

→ 포털 선별(Portal Culling) 기법은 확장 된 형태의 차폐 선별 방식이라고 볼 수 있다.

→ 포털 선별의 원리는 일정하게 나누어진 공간에서 포털이라는 가시 공간을 통해 보이는 영역만 렌더링하고, 가시 영역에 포함되지 않는 영역은 선별해 렌더링에서 제외하는 것이다.

→ 주로 사용되는 포털이란, 문이나 창문과 같은 종류를 말함.

→ 즉 문을 통해서 보이는 방의 내부나 방에서 문을 통해서 보는 외부만을 렌더링 영역에 포함시키는 방식.

→ 이 경우, 각각의 공간에서 포털을 통해 보이는 가시성 정보를 카메라 위치 변화에 대응할 수 있도록 예측해 저장하고, 그 값에 따라 비가시 영역을 선별한 뒤에 렌더링에서 제외시킨다.

→ 포털 역할을 하는 문의 위치를 서로 교차하여 설계하게 되면 불필요한 가시 영역이 줄어들게 되므로 렌더링 부하를 줄일 수 있다.

03. 기타 최적화 방법들

>시야 범위의 축소

→ 실시간 렌더링 게임에서 프레임 레이트를 올려주는 또 다른 기법 중 하나는 시야 범위(View_Range)를 줄여 주는 방법이 있다.

→ 즉 플레이 레벨에 필요한 공간만을 적절하게 화면에 표현할 수 있도록, 카메라를 중심으로 렌더링 거리를 정해주는 방식.

→ 대부분의 게임에서는 시각적으로 어색하지 않은 최소한의 렌더링 범위를 산정하는데, 이 때 렌더링이 되지 않는 영역에 대한 어색함을 방지하기 위해 포그(Fog) 처리를 함께 해 준다.

→ 특히 이러한 시야 범위에 따른 최적화 기법은, 차폐 선별 기법 등을 적절하게 사용하기 힘든 넓은 맵을 가지고 있고 이동에 제한이 거의 없는 MMORPG 등에 자주 적용되고 있다.

>근경과 원경의 구분

→ 최근의 게임들에서는 플레이의 주가 되는 근경 공간에만 높은 디테일의 개체들을 배치하고, 이동할 수 없거나 비주얼적인 요소로만 작용하는 원경 이미지는 빌보드에 투사시키거나, 주요 요소만 모델링하고 낮은 해상도의 텍스처로 주요 포인트만 표현하는 방식을 이용한다.

[정리노트] 3D 그래픽: 003-3차원 그래픽의 기초개념3

2009-11-22T03:28:39Z

>기본 개념

프레임 레이트: FPS 수치를 나타내는 것

FPS: 초당 정지 화상이 지나가는 장수

글로벌 애니메이션: 실제적인 라이트에 의해 물체 표면에 생기는 난반사 효과 등에 대한 알고리즘을 3D 공간 내에 구현한 것

>학습 내용

→ 그래픽의 특징

→ 프레임 레이트

→ 3D 그래픽의 특징

→ LOD

→ 최적화 요소

01. 그래픽의 특징

>정지 화상과 동영상

→ 영화와 같은 동영상 매체는 빠른 속도로 정지 화상 이미지를 연속해 비추어 주는 방식.

→ 영화의 경우 매초당 24장의 정지 화상이 연결되어 실제로 움직이고 있는 동화상을 보게 된다. 이는 인간이 육안으로 느낄 수 없는 범위 내의 속도임.

→ 게임 역시 영화와 유사하게 정지 화상이 연결되어 움직임을 표현한다.

→ 이러한 3D의 움직임도 매초당 수십 번씩 렌더링을 반복하는 프로그램을 직접 컨트롤하는 것. 컨트롤 명령에 따라 초당 수십 차례의 렌더링 이미지가 연속해서 출력됨으로써 애니메이션이 재생되는 것이다.

>3D 그래픽과 게임 그래픽

→ 3D CG 중에서 3D 게임 그래픽의 가장 큰 특징은 실시간 렌더링(Real time Rendering)이라는 점이다. 즉 초당 수십 차례씩 렌더링 연산을 반복 수행한다는 것.

→ 따라서 하드웨어의 렌더링 연산 속도가 우수하지 않으면, 게임의 프레임 레이트(FPS)가 매우 떨어져 정지 화상들이 불연속으로 이어지는 장면을 보게 된다.

→ 반면에 일반적인 영화나 애니메이션에 사용되는 3D CG는 최종적인 렌더링 이미지의 정보만을 확보해서 동영상을 만드므로, 렌더링에 소모되는 시간은 문제가 되지 않는다.

→ 실제로 고해상도의 3D CG를 이용한 애니메이션이나 영화에서는 렌더링에 소요되는 제작 시간이 엄청나므로, 슈퍼 컴퓨터 등을 수십 대나 동원해 네트워크 렌더링을 하기도 한다.

→ 3D 게임과 3D 애니메이션의 가장 큰 차이점은, 게임의 경우 플레이어가 게임 내의 화면 요소를 직접 컨트롤하고 다양한 상호작용을 할 수 있다는 점이다.

→ 게임에서는 유저가 조작하는대로 끊임없이 카메라의 위치나 오브젝트의 움직임이 변화하고, 이에 맞춰 매초당 수십 번의 렌더링을 반복하는 과정을 거친다.

02. 프레임 레이트

>프레임 레이트란

→ 영화는 1초에 약 24장의 정지 화상이 스치듯 빠르게 지나가는 속도로 영상이 재생된다. 이런 이유로 영화는 초당 24프레임(frame)을 가진다라고 한다.

→ 이러한 초당 정지 화상이 지나가는 장수를 FPS(Frame Per Second)라고 한다.

→ 결국 프레임 레이트란 FPS 수치를 말하는 것.

→ 영화나 애니메이션은 게임과 달리 프레임 레이트를 고정하는 방식으로 동영상을 재생한다. 이러한 영상은 우리가 화면을 보는 동안 일정하게 프레임 레이트가 유지되는 것임.

→ 반면에 게임의 경우는 매 화면마다 변화하는 요소나 조건들에 의해 렌더링 속도가 변화한다.

→ 즉 게임은 프레임 레이트가 가변하는 방식이며, 보통 30프레임 정도를 무난한 프레임 레이트로 본다.

→ 매우 자연스럽고 역동적인 화면 전개가 필요한 게임 등에는 60프레임 이상을 요구할 수도 있다.

→ 즉 게임의 프레임 레이트는 렌더링 속도에 의해 결정되고, 렌더링 속도는 화면의 폴리곤 수, 텍스처 규모, 화면 해상도 등의 다양한 요소에 의해 결정된다.

→ 프레임 레이트의 가장 중요한 기준이 되는 것은 폴리곤 수임.

→ 예를 들어 초당 150만 폴리곤 처리가 가능한 그래픽 카드에서 게임의 FPS를 유지하고 싶다면, 폴리곤 수를 FPS 수치로 나누어 주면 된다.

(예: 이 경우는 1,500,000/30이므로 약 5만 폴리곤 정도의 폴리곤 처리 능력이 있음을 알 수 있다.)

→ 게임의 제작에서 캐릭터, 레벨 등의 모든 설계 과정에서 이러한 프레임 레이트를 고려한 데이터 부하량 예측과 최적화 설계가 매우 중요한 요소가 된다.

03. 3D 그래픽의 특징

>이미지의 품질만이 우선시되는 일반적인 3D CG

→ 일반적인 영상 매체나 광고용 3D CG에서는 고품질의 이미지를 확보하는 것이 최우선의 과제.

→ 따라서 화면을 구성하는 3D 오브젝트의 폴리곤 양이나 텍스처의 용량 등에 구애되지 않는다.

→ 이러한 3D CG는 물체의 디테일을 표현하기 위해 수천만, 수십억 개의 폴리곤을 사용하기도 하며, 수백 기가의 엄청난 용량의 텍스처를 매핑에 사용할 수도 있다. 또한 매우 정밀한 라이팅 연산 기법도 적용된다.

→ 특히 매우 정교한 글로벌 일루미네이션 기반의 라이팅 연산 기법의 채용으로 한 장을 렌더링하는 데 엄청난 시간이 소요되기도 한다.

→ 이와 같은 CG 처리는 렌더링에 소요되는 시간이 방대하기 때문에 이를 줄이기 위해 네트워크 렌더링 기법이나 요소별로 렌더링을 한 후에 다시 합성해주는 작업을 하기도 한다.

>글로벌 일루미네이션(Global Illumination)의 특징

→ 현실에서는 태양광이나 전구 등에 의해 어떤 물체가 영향을 받으면 물체의 표면은 빛에 의한 난반사 효과들이 발생한다.

→ 빛을 받은 물체는 표면에 빛의 일부분을 반사하여 다른 물체에 영향을 주게 된다.

→ 물체에 생기는 역광의 경우도 물체 사이의 난반사 현상 때문에 마치 물체의 후면에서 다른 광원이 있는 것처럼 효과를 내주는 것.

→ 이러한 실제적인 라이트에 의하여 물체 표면에 생기는 난반사 효과 등에 대한 알고리즘을 3D 공간 내에 구현한 것이 글로벌 일루미네이션이라 할 수 있다.

→ 일반적인 3D는 주광에 의한 영향만 연산하여 라이트 결과값을 출력한다. 이러한 로컬 일루미네이션(Local Illumination) 방법은 현실적인 조명 처리를 보여주지는 못 함.

→ 글로벌 일루미네이션 기법은 광원에 의해 생기는 화면 내 모든 물체의 표면에 발생하는 난반사 현상을 추적해 연산한다.

→ 현재 3D 게임에서는 렌더링 속도에 대한 부담으로 인해 이런 연산 기법이 제한적이거나 고려되지 않지만, 향후 하드웨어의 발달과 함께 표준 라이팅 연산 기법으로 채택될 수도 있음.

>빠른 렌더링이 관건인 3D 게임 그래픽

→ 매초당 렌더링을 수십 차례 빠르게 반복하는 3D 게임에서는 그래픽 요소의 최적화에 신경 써야 함.

→ 이를 위해 렌더링 속도에 영향을 주는 폴리곤 수, 텍스처 용량, 라이팅 연산 등에 상당히 제한이 생김.

→ 빠른 렌더링이 실시간으로 계속 이루어지는 게임은 시간에 구애받지 않고 최고의 품질을 렌더링해 이미지를 얻는 3D 영상 애니메이션 분야보다 렌더링 품질이 떨어질 수밖에 없는 구조.

04. LOD

>LOD(Level of Detail)의 정의

→ LOD란 Level Of Detail의 약자로, 메시 모델링 데이터의 정밀도를 카메라의 위치, 즉 시야 거리를 기준으로 단계별로 조정해주는 방법을 뜻한다.

→ 즉 가까운 거리 내에서는 많은 폴리곤을, 다소 거리가 떨어진 중경 처리를 할 때는 그보다 적게, 몇 백 미터의 원경에서 오브젝트를 표현할 때는 적은 수의 폴리곤으로 표현하는 방법.

(예: 게임 옵션에서 시야 거리에 따른 오브젝트 디테일 수준을 설정하는 방식으로 활용된다.)

→ 이러한 LOD 기법에는 폴리곤 조절을 미리 제작해 둔 근경, 중경, 원경 데이터를 카메라 거리에 따라서 순차적으로 데이터를 바꾸어 주는 정적 LOD 기법과 폴리곤 데이터 거리에 따라 자동으로 줄여 주거나 늘여 주는 동적 LOD의 두 가지 방법이 존재한다.

>LOD의 분류: 정적 LOD 기법

→ 정적 LOD는 미리 정밀도 단계별로 구분된 여러 메시 데이터를 만들어 놓고 카메라와의 거리 기준에 따라 다른 메시를 변경하여 출력하는 것을 말함.

→ 이 방법은 LOD 데이터를 단계별로 별도 제작해야 하는 불편함이 있다.

→ 즉 메모리가 추가적으로 필요하게 되며, 메시 데이터를 바꾸어 주는 순간에 데이터가 바뀌는 것이 화면에 표현되어 어색해지는 팝핑(POPPING) 현상이 발생할 수 있다.

→ 시야에서 멀리 보일수록 폴리곤의 수를 대폭 감소시킨 모델링 데이터로 바꾸어 최적화를 하는 것이 바로 정적(Static) LOD 방식.

→ 그러나 이 방법은 동일 개체에 대해 거리별로 여러 개의 데이터가 존재하므로, 메모리 부하가 늘어난다는 단점이 있음.

>LOD의 분류: 동적 LOD 기법

→ 동적 LOD 기법은 임의의 기준에 따라 실시간으로 메시의 정밀도를 자동으로 변화시키는 것을 말한다.

→ 이 방법은 메모리의 추가적인 필요는 없지만 실시간으로 메시의 정밀도를 변화시키는데 필요한 연산이 들어가므로 상대적으로 속도가 느려지는 원인이 된다.

→ 이러한 동적 LOD 기법은 크게 '메시 분할'과 '메시 간략화'로 나뉠 수 있고, 게임에서 터레인 기반의 경우가 바로 이러한 동적 LOD의 대표적인 부분이라고 할 수 있다.

→ 일반적으로 터레인 지형의 경우는 카메라의 위치를 기준으로, 거리에 따라 폴리곤의 자동적인 증감을 통한 LOD 처리가 이루어진다. (즉 근거리에서는 높은 폴리곤으로 지형의 굴곡을 디테일하게 표현하고, 이를 중거리, 원거리로 다시 구분하여 단계별로 폴리곤을 병합해 부하를 줄여 퍼포먼스를 상승시킨다.)

05. 최적화 요소

>빠른 렌더링을 위한 조건: 구성 요소의 최적화

→ 실시간 렌더링 기반의 3D 게임은 적절한 프레임 레이트가 유지되지 않으면 기본적인 조작 뿐만 아니라 동적인 이미지를 화면에 구현하기가 어려워진다.

→ 3D 게임에서는 적정 프레임 레이트를 위한 렌더링 부하의 최적화가 매우 중요하며, 그러한 최적화 기초적인 방법들은 다음과 같다.

>폴리곤의 최적화

→ 3D 게임의 렌더링 부하를 줄이기 위해서는 3D로 구성된 모든 개체덜의 데이터 양을 줄여 주는 것이 기본적인 방법이다.

→ 이러한 데이터 최적화의 우선적인 요소가 바로 물체를 구성하는 폴리곤의 양을 줄여 주는 것.

→ 이렇게 게임 내에서 제한 된 폴리곤을 이용해 만들어진 데이터를 '로우 폴리곤'이라고 부른다.

→ 폴리곤의 최적화를 위해 게임을 구성하는 캐릭터나 배경 등의 각 요소에 적장한 폴리곤 수의 표준을 지정하는 것이 일반적임.

→ 또한 캐릭터나 배경 데이터에 LOD 처리를 함으로써 거리에 따라 데이터 폴리곤 집적도를 조정함으로써 화면의 폴리곤 처리량을 줄여 주는 방법을 사용할 수도 있음.

→ 휴대폰에 탑재되는 3D 가속 칩들의 폴리곤 처리량도 초당 200~300만 폴리곤을 상회하고 있으며, XBOX360과 같은 차세대 콘솔 게임기의 경우에는 초당 수억 폴리곤의 연산 능력을 지니고 있음.

>텍스처 사용의 최적화

→ 고해상도의 다양한 텍스처를 사용한다면 게임 내 개체의 디테일을 끌어올릴 수는 있으나, 사용하는 텍스처의 용량이 커져 그에 따른 비디오 메모리가 많이 필요하다.

→ 따라서 각 화면을 구성하는 텍스처 용량의 전체 총량을 적절히 제한해야 하며, 이를 위해 각 개체를 제작할 때 사용할 수 있는 텍스처 용량을 지정하고 그 범위 안에서 최대한 효율적으로 표현해야 함.

→ 텍스처의 용량 만큼이나 종류의 개수도 제어해야 하는데, 3D 개체를 화면에 렌더링할 때 텍스처의 종류가 많아질 수록 렌더링 속도를 저하시키기 때문.

→ 따라서 동일한 용량이라면 최대한 자주 사용되는 텍스처와 텍스처 분배를 고려해야 한다.

>라이팅 연산의 최적화

→ 3D 게임에서는 글로벌 일루미네이션과 같은 고급 라이팅 기법을 사용하기 힘들 뿐 아니라, 연산해야 할 일반 라이트 개수가 많아져도 이로 인해 렌더링 속도가 급격히 저하될 수 있다.

→ 따라서 한 장면 내에 연산해야 하는 라이트의 개수가 적정 수를 넘지 않도록 하는 것이 중요하다.

→ 움직이지 않는 정적 요소들, 지형이나 건물 등 게임의 배경과 같은 경우에는 라이트 연산의 결과값을 미리 일정한 형태의 맵데이터로 저장해두는 라이트맵을 사용함으로써 렌더링 부하를 방지할 수 있다.

>화면 해상도의 최적화

→ 3D 게임에서 프레임 레이트의 영향을 주는 중요한 요소 중 하나는 이미지의 해상도임.

→ 해상도가 높을 수록 화면을 구성하는 픽셀의 수가 많아지고, 렌더링 시 이 부분의 픽셀을 그려주기 위한 추가적인 렌더링 시간이 발생한다.

→ 필요에 따라, 빠른 렌더링을 위해 직접 화면의 해상도를 지정해서 운영하는 방식도 요구됨.

>레벨 디자인을 통한 최적화

→ 3D 개체의 폴리곤의 수나 텍스처 용량 등을 줄이더라도 한 화면에 많은 요소들을 집중적으로 배치한다면 실제로 화면 상의 폴리곤 수는 크게 증가하게 된다.

→ 이러한 데이터 양의 증가를 막기 위해 게임 레벨을 요과적으로 구성하는 것이 중요.

→ 가려진 부분이나 렌더링을 하지 않아도 시각적으로 문제가 되지 않는 부분들을 렌더링 과정에서 제외시켜 주는 선별(Culling) 기법 등을 이용해 효율적인 레벨 구성이 필요하다.

[KHCU] 컴퓨터 구조 2차시

2009-11-16T02:45:37Z

■ 02차시 1강: 부울 대수의 기본 이론과 논리회로에 접합 관계

→ 논리 회로의 기능 표시는 부울 함수(Boolean Function), 진리 표(Truth Table) 및 논리 회로도(Logic diagram) 등으로 나타낸다.

→ 디지털 논리 회로(Digital Logic Circuit)는 디지털 신호(불연속적 신호)로 나타낸 정보를 처리하는 회로를 나타낸다.

■ 01차시 3강: 컴퓨터 시스템의 구성 요소 및 주요 기능

→ 컴퓨터는 프로그램 실행, 데이터 저장, 데이터 이동, 데이터 입/출력 및 제어기능을 갖는다.

→ 컴퓨터는 프로그램 코드들을 정해진 순서대로 실행한다.

→ 컴퓨터는 중앙처리 장치(Central Processing Unit: CPU), 기억 장치(memory), 입출력 장치(I/O device)로 구성된다.

→ 중앙처리 장치(CPU)는 연산, 기억, 제어 기능을 갖는다.

→ 반도체 IC는 직접도에 따라 SSI(Small Scale IC), MSI(Medium Scale IC), LSI(Large Scale IC), VLSI(Very Large Scale IC) 및 ULSI(Ultra Large Scale IC)로 나뉜다.

[KHCU] 멀티미디어 9차시

2009-11-14T18:02:58Z

■ 09차시 1강: CD 타이틀 제작

>CD의 개요

→ CD-ROM은 멀티미디어 콘텐츠를 개발하여 가장 손쉽게 저장할 수 있는 저장매체로, CD-ROM의 등장으로 용량이 큰 멀티미디어 데이터를 저장할 수 있게 되어 멀티미디어는 급속도로 발전하게 됨.

>CD-ROM 타이틀이란?

→ 영화, 게임 등의 멀티미디어 요소들을 적절히 생성, 배치, 통합시킴으로써 일정한 목적을 달성하도록 하는 응용패키지이며, 저장매체로 CD-ROM을 사용하는 것

>CD-ROM 타이틀의 활용 분야

→ CD-ROM이 갖는 특성상 특정 부류의 사람들에게 배포하거나, 내용의 변화가 거의 없는 분야에서 주로 사용됨

① 교육용 CD-ROM 타이틀

② 정보 전달용 CD-ROM 타이틀

③ 게임용 CD-ROM 타이틀

>CD-ROM 타이틀 저작도구의 분류

① 책 방식

② 흐름도 방식

③ 시간흐름 방식

>저작도구의 종류

→ ToolBook: Asymetrix사에서 개발한 객체지향형 제작 환경을 제공하는 멀티미디어 저작도구. 책 방식의 메타포

→ Authorware: Macromedia사에서 개발한 윈도 환경과 매킨토시 환경 모두 지원하는 저작도구. 흐름도 방식의 메타포.

→ Director: Macromedia사에서 개발한 윈도와 캐민토시 환경 모두 지원하는 저작도구. 시간흐름 방식의 메타포.

CD 타이틀 저작-Tools

CD-ROM 타이틀을 제작할 때 메인 프로그램은 역시 디렉터가 되는 경우가 많다.

그 외에 포토샵 등의 디자인을 위한 프로그램과 플래쉬, 프리미어 등 큰 프로젝트의 타이틀인 경우 많은 제작 도구가 동원된다.

-프로그래밍 도구: Macromedia Director

-디자인을 위한 프로그램: Adobe photoshop, illustrator, image Ready

-애니메이션 제작 프로그램: Macromedia Flash, Macromedia Director

-나레이션, 효과음 등의 사운드 편집: Sound Forge

-동영상 편집 프로그램: Adobe Premiere

-Web Contents 제작 Web Editor: Macromedia Dreamweaver, Nam o Web Editor

*디렉터란?

디렉터는 텍스트, 그래픽, 사운드, 동영상, 에니메이션(여러 객체들)을 효과적으로 조작하여 완성된 멀티미디어 제품(각종 CD 타이틀이나 웹연동 파일, 게임 등)을 만드는, 미국의 매크로미디어사에서 만든 멀티미디어 저작도구다.

말 그대로 영화에서의 감독과 비슷한 역할을 하는 소프트웨어로써, 그 표현력에 있어서 제약이 거의 없는 세계에서 가장 대중적인 멀티미디어(CD 타이틀) 제작툴이다. 디렉터에서는 '링고(Lingo)'라는 일종의 스크립트 언어를 쓰는데 주로 세밀한 제어가 필요한 경우에 사용되며 디렉터 학습자가 넘어야 할 산중의 하나로서 링고를 잘하는 것이 디렉터 학습의 첩경이라 할 수 있다.

■ 03차시 2강: 자료형에 따른 올바른 변수

>C 프로그램에서 수치값 기술 방법

→ C의 기본 정수는 int형.

→ C의 기본 실수는 double형.

→ 정수 리터럴(상수)은 8진수, 10진수, 16진수 표기를 사용할 수 있다.

(예: 8진수는 상수 앞에 0을 붙인다. 16진수는 상수 앞에 0x를 붙인다.)

→ 실수 리터럴은 일반적인 '소수점 표기'와 '지수 표기법'을 사용할 수 있다.

>char형 배열의 초기화 방법

→ C 문자열은 단순히 문자의 나열이 아니다.

→ C 문자열의 끝에는 '널 문자'가 붙는다.

→ C 컴파일러는 '문자열 리터럴'로부터 '널 문자'가 추가된 C의 문자열을 생성한다.

→ C 문자열을 저장할 char형 배열의 크기는 '문자열의 길이+널 문자 하나 만큼'이다.

>char형 배열의 긴 문자열 초기화 방법

→ 하나의 긴 문자열 리터럴은 여러 개의 문자열 리터럴로 분할하여 작성할 수 있다.

(예: 더블 쿼퉤이션을 각 문자열 성분을 감싸고, 맨 끝에 세미콜론을 붙인다.

char exam[] = "첫 번째 문자열\n" "두 번째 문자열\n" "마지막 문자열\n";)

■ 03차시 3강: 변수 사용 규칙

>지역 변수와 전역 변수

→ 변수 선언 시에는 '변수 선언 블록의 규칙'을 고려해야 한다.

→ 동일한 이름의 변수가 중복으로 선언되는 경우, 안쪽 변수명에 의해 바깥쪽 변수명이 숨겨진다.

>변수의 범위

→ 바깥쪽 선언 블록에서는 안쪽 선언 블록 변수가 보이지 않는다.

→ 안쪽 블록 선언 블록에서는 바깥쪽 선언 블록의 변수가 보이지 않는다.

>문자와 문자열 리터럴

→ 문자 리터럴과 문자열 리터럴을 올바르게 구분하여 사용한다.

→ 문자 리터럴은 싱글 쿼테이션('')으로 1문자를 둘러싼다.

→ 문자 리터럴은 '하나의 문자' 또는 '널 문자'를 나타낸다.

→ C 컴파일러는 문자 리터럴 끝에 '널 문자'를 붙이지 않는다.

→ 문자열 리터럴은 더블 쿼테이션("")으로 문자열을 둘러싼다.

→ C 컴파일러는 문자열 리터럴 끝에 '널 문자'를 붙여준다.

[정리노트] 3D 그래픽: 002-3차원 그래픽의 기초개념2

2009-11-12T22:10:45Z

>기본 개념

Z버퍼: 카메라의 바라보는 방향을 의미. 즉 시점 방향으로의 깊이를 의미

3차원 좌표계: X,Y축으로 구성 된 평면에 깊이 개념인 Z축이 추가된 개념

은면 소거: 숨은 면을 지워준다는 개념으로, 렌더링되는 연산 과정에서 생성된 구는 완전히 제외되는 것을 말함

>학습 내용

→ 3D 좌표계의 정의와 Z버퍼

→ 렌더링을 위한 변환과 투영

→ 텍스처 매핑

→ 안티 알리아스

01. 3D 좌표게의 정의와 Z버퍼

>3차원 좌표계

→ 3D 그래픽은 3차원 공간을 수학적인 모델로서 해석하는 것이므로, 3차원 좌표계를 사용해야 한다.

→ 이 때, 보통 Z축의 방향성에 따라 엄지손가락의 방향을 Z축으로 가정하여 왼손 좌표계와 오른손 좌표계로 해석이 나누어지며, 이 두 좌표게의 Z축 방향의 수치값은 서로 반대가 된다.

→ 또한 공간에 존재하는 각 오브젝트별로 오브젝트의 중심을 좌표축의 중심으로 하는 로컬 좌표계, 공간 전체를 포괄하는 월드 좌표계, 카메라 시점을 중심으로 하는 카메라 좌표계 등이 있다.

>Z버퍼

→ Z버퍼의 Z축은 의미상 시점 방향, 즉 카메라의 바라보는 방향을 의미한다.

→ 3D 그래픽에서 Z버퍼의 의미가 중요한 것은, 렌더링 시 물체끼리 겹치거나 가려져 있을 때 보이지 않게 되는 면을 렌더링에서 제외하는 은면 소거 등의 처리에서 위치값을 인식하는 기준이 되기 때문이다.

※ 은면 소거: 말 그대로 '숨은 면을 지워 준다'는 개념으로 카메라의 Z버퍼값에 의해 뒤쪽에 위치한 물체가 앞의 물체에 가려져 있을 경우, 실제 화면에서는 렌더링되지 않는다. 즉 렌더링 연산 과정에서 보이지 않는 물체에 대한 불필요한 렌더링 연산은 제외하는 방식. 또한 렌더링 되는 물체의 후면에 있는 면들도 실제로는 렌더링 되지 않는다.

02. 렌더링을 위한 변환과 투영

>렌더링을 위한 준비: 변환과 투영

→ 셰이딩이 물체 표면의 음영을 통한 양감 처리에 국한된 것이라면, 렌더링은 촬영될 하나 이상 모든 물체들의 종합적인 상태를 2차원적 이미지로 표현하는 작업이라 할 수 있다.

>변환 과정-월드 변환

→ 먼저 3D 모델 자체가 가진 고유의 로컬 좌표계를 월드 좌표계로 변환해 주어야 하는데, 이 과정을 월드 변환이라고 한다.

→ 로컬 좌표계는 물체마다 가지고 있는 고유 좌표이면서, 동시에 물체를 3D공간에서 회전, 이동, 스케일을 조정할 경우 변형의 중심축이 되는 좌표계이다.

→ 그러나 이러한 물체별 로컬 좌표계는 해당 물체가 3D 공간내에 정확히 어디에 배치되어 있는지에 대한 기준은 되지 않기 때문에, 이를 월드 좌표계에 맞게 변환해야 한다.

>변환 과정-시점 변환

→ 로컬 좌표계를 월드 좌표계로 변환했다면, 이 월드 좌표계를 카메라의 시점을 중심으로 변환시켜 주는 절차가 진행된다.

→ 즉 카메라의 뷰파인더를 통해 대상이 어느 지점에 보이게 되는지를 알게 해주는 작업이라 할 수 있다.

>변환 과정-투영 변환

→ 3D 공간과 물체를 최종적으로 어떻게 2D 이미지로 보일 것인가를 결정하는 것이 투영 변환.

→ 카메라를 통해 피사체의 후방에 위치한 물체가 실제로 찍히는가(보이는가)를 판단해 클리핑이라는 절차를 함께 진행한다.

→ 최종적으로 물체의 라이팅 연산 등을 통한 표면의 셰이딩 상태 등을 픽셀 단위로 출력하여 화면상에 2D 이미지 결과를 출력한다.

→ 이렇게 3D 그래픽에서는 카메라에 물체를 담고 촬영하는 순간까지의 단계를 복잡한 행렬식 등을 이용해 수학적으로 해석하는 단계를 거치며, 이러한 과정을 좌표계 변환이나 투영 변환이라 한다.

>변환 과정-클리핑 및 은면 소거

→ 현실에서의 카메라를 통한 촬영은 실제로 렌즈를 통해서 보이는 영역에 한하여 이미지로 저장된다. 이와 같이 3D 그래픽에서도 화면에 어떠한 물체가 표시될지, 혹은 물체의 어느 부분까지를 렌더링까지를 포함시킬지를 정의해주는 처리가 필요한데, 이를 클리핑(Clipping)이라 한다.

→ 클리핑 처리를 통해 렌더링될 영역 외의 부분은 렌더링 연산에서 제외시켜, 불필요한 연산을 하지 않게 된다.

>변환 과정-최종 이미지

→ 이러한 단계의 연산 과정들이 매우 복잡하고 시간이 오래 걸릴 것 같지만, 실제로 컴퓨터의 연산 능력이 매우 우수하기 때문에 그 결과물을 바로 화면에 출력할 수 있다.

>렌더링의 방법적 분류-스캔 라인(Scan-Line)

→ 3D 그래픽을 2D 이미졸 변환하는 렌더링에는 화면에 어떠한 방식으로 표현하는가에 의해 크게 두 가지로 분류된다.

→ 스캔라인 방식은 가장 보편적인 렌더링 방식으로 모니터의 주사선 방향으로 순차적인 렌더링 이미지를 적층해 주는 방식이다.

>렌더링의 방법적 분류-레이트레이싱(Ray-Tracing)

→ 레이트레이싱 방식은 3D 물체와 카메라 간의 마치 철망과 같은 작은 망눈이 있다고 정의하고, 이 망눈을 단위로 카메라 시점의 연장선을 그리고 카메라 시점에 어떤 물체가 닿으면 이를 렌더링하는 방식이다.

03. 텍스처 매핑

>텍스처 매핑(Texture Mapping)

→ 텍스처 매핑이란 3D 오브젝트 표면에 색이나 질감 등을 표현하는 텍스처를 입혀주는 작업을 말한다.

→ 이 때 사용되는 텍스처는 사진이나 스캔된 이미지, 그림 등 비트맵 방식의 모든 이미지를 사용할 수 있다.

→ 3D 물체의 표면에 이미지를 입히기 위해서는 이미지가 입혀질 정확한 좌표가 필요한데, 물체가 지닌 xyz 좌표와 구분을 하기 위해 uvw 좌표라고 부른다.

→ 텍스처 매핑의 좌표 지정 단계를 uvw 매핑이라고도 한다.

→ 실제로 3D맥스나 마야와 같은 그래픽 프로그램에서 폴리곤의 표면에 텍스처가 입혀질 위치를 지정해 주는 작업을 언랩(Unwrap)이라고 부른다.

→ 언랩 작업은 간단하게 표현해, 폴리곤을 표주어 이곳에 텍스처를 정확히 매칭시키는 작업을 의미.

→ 게임 상에서는 텍스처 파일의 해상도와 사용 가능한 파일 종류의 일정한 규격을 지니고 있다.

→ 텍스처 매핑은 모델링만을 통한 디테일 묘사에 비해 효율적이고 제작상의 이점이 있으나, 텍스처의 크기가 현격히 커지거나 그 개수가 많아지면 연산에 상당한 시간이 필요함.

04. 안티 알리아스

>안티 알리아싱(Anti-Aliasing)

→ 모니터에 출력되는 이미지는 픽셀 단위로 표현하는 방식이기 때문에 해상도에 의해 3D물체의 디테일에 큰 영향을 줄 수 있다.

→ 고해상도에서는 화면상의 이미지 디테일이 높아지지만, 상대적으로 높은 하드웨어 사양을 요구하고 연산 시간이 길어진다는 단점이 있다.

→ 때문에 해상도를 올리지 않고도 물체의 외곽 라인을 부드럽게 만들어 작은 이미지로도 고품질의 이미지와 같은 곡선과 외곽 라인을 처리할 수 있게 하는 기술이 바로 안티 알리아스다.

→ 안티 알리아스 역시 연산 시간을 증가시키는 방법이므로, 게임에서는 매우 한정적으로 적용되고 있다. 그러나 최근 그래픽카드의 비약전인 발전으로 인해 연산 능력이 상당한 수준에 이르러 더 보편화될 것으로 예상.

>안티 알리아스의 기본 원리

→ 안티 알리아스의 기본 원리는 외곽 라인을 형성하는 픽셀들을 인접해 있는 주변 픽셀들의 색과 블랜딩(혼합)해 주는 방식이다.

[정리노트] 3D 그래픽: 001-3차원 그래픽의 기초개념1

2009-11-11T01:25:22Z

>기본 개념

바이트: 비트를 일정한 단위로 묶어서 표현하는 말로, 정보를 표현하는 기본 단위

픽셀: 그림을 표현하는 작은 세포와 같이 컴퓨터에서 색상 정보를 표현하는 최소 단위

빛의 삼원색: 파장값이 서로 다른 적색, 녹색, 청색으로 구성되며, 이 3가지 색상을 혼합할 수록 빛이 밝아짐

>학습 내용

→ 컴퓨터 그래픽(CG)의 기본 표현 방식

→ 2D CG와 3D CG 방식의 차이점

→ 3D CG의 특징

01. 컴퓨터 그래픽(CG의) 기본 표현 방식

>픽셀 기반의 컴퓨터 그래픽

→ 컴퓨터는 모티어와 같은 디스플레이 장치를 통해 최종적으로 이미지를 출력.

→ 이 때 모니터는 픽셀(Pixel)이라는 작은 단위의 사각형으로 각각의 색채 정보를 표현함.

※ 픽셀: Picture Element의 줄임말. 컴퓨터에서 색상 정보를 표현하는 최소 단위

>해상도에 따른 디스플레이

→ 컴퓨터상의 이미지는 픽셀의 집합체임.

→ 픽셀 집합체의 수를 화면 해상도라고 함.

(예: 640*480 해상도란 가로 640개의 픽셀과 세로 480개의 픽셀로 표현된다는 뜻)

→ 고해상도일수록 계산해야 할 픽셀 수가 많아져서 연산 시간이 오래 걸림. 고성능 그래픽 카드 지원 필요.

>픽셀의 색상 정보

→ 픽셀의 정보는 빛의 삼원색, 즉 RGB 값을 갖고 있음.

※ 빛의 삼원색:

· 파장값이 서로 다른 적색(파장값 700나노미터, 나노미터는 10억분의 1미터), 녹색(파장값 546.1나노미터), 청색(파장값 435.8나노미터)으로 구성

· 이 세 가지 색상을 많이 혼합할 수록 빛은 밝아지며, 가장 큰 값으로 혼합하면 백색의 빛이 만들어짐(가산/가법혼합법)

· 반대로 현실에서 물감이나 잉크 등은 삼원색에 해당하는 컬러를 혼합할 수록 검은색에 가까워짐(감산/감법혼합법)

· 일반적으로 빛의 색상 정보로 구성되는 영상 매체는 가법혼합법, 인쇄 매체 등은 감법혼합법으로 만들어짐

→ 색상 정보의 범위는 1byte, 즉 8bit로 표현할 수 있는 256단계의 정보값으로 변환하여 해석.

→ 즉 서로 다른 256단계의 R, G, B 색상값을 혼합하여 최종 색상이 결정됨.

→ 3개의 8bit 컬러 조합은 24비트 컬러라고도 하며, 육안으로 식별 가능한 진정한 색상이라 하여 트루컬러(True Color)라고도 한다. 따라서 컴퓨터로 표현 가능한 컬러는 모두 16,777,216가지다.

02. 2D CG와 3D CG의 차이점

>2D CG 방식의 특징

→ 2D 그래픽은 눈에 보여지는 최종적 이미지를 그대로 그리는 형태임.

→ 즉 2D 그래픽은 컴퓨터를 통해 그림을 그리는 작업이며, 이러한 방식은 작업자가 지니고 있는 감각에 따라 결과물의 완성도가 결정됨

>3D CG 방식의 특징

→ 3D 그래픽은 가상의 3차원 공간에 어떠한 물체를 만들어 놓고 이 물체를 촬영하는 것과 같음.

→ 이러한 과정을 축약하여 ‘렌더링(Rendering)’이라고 함.

→ 렌더링이란 3D 공간 상의 물체의 위치와 라이팅 등의 복잡한 정보를 수학적으로 해석하고, 이를 변환하여 최종적인 2D 이미지로 출력하는 것.

03. 3D CG의 특징

>3D 그래픽의 장점

→ 3D 방식의 가장 큰 장점은 2D 방식에 비해 사물이나 풍경 등을 실감나게 묘사하고 표현한다는 것.

→ 3D 방식은 카메라로 피사체를 찍는 것과 유사하므로, 3D 개체의 위치, 카메라, 라이트 등의 세팅값만 바꿔줘도 다양한 모습을 정확하게 렌더링할 수 있음.

→ 3D 그래픽은 퍼스펙티브(원근 투영), 입체감, 물체 표면의 질감, 원근감 등을 매우 정확하게 표현.

※ 퍼스펙티브(원근 투영):

→ 3D의 모델은 벡터 방식이므로 크기를 자유자재로 조정할 수 있으며, 수정이나 변형도 용이함.

※ 벡터 그래픽스(Vector Graphics)

-객체 지향 이미지라고도 하며, 어떠한 물체나 형상으로 이미지가 형성되는 것

-점과 점을 연결하는 선을 그릴 때 수학적 연산에 의해 계산된 직선이나 곡선을 사용하므로 이러한 선이나 그림은 크기를 줄이거나 확대해도 용량의 차이나, 그림이 깨지거나 변형되지 않음

-점과 점들에 대한 간격이나 위치 변형이 가능하며 이로 인해 그림의 전체적인 수정이나 변형이 매우 쉬움

-대표적인 벡터 방식의 그래픽 프로그램으로는 Adove사의 일러스트레이터, Corel사의 코렐드로우 등이 있음

※ 비트맵 그래픽스(Bitmap Graphics)

-레스터(raster) 그래픽 방식이라고도 하며, 여러 색소로 구성된 작은 화소들의 집합

-즉 픽셀 단위로 구성된 색채값을 이용하여 이미지를 구성하는 방식으로, 대부분의 컴퓨터로 표현되는 이미지 방식. 섬세하고 부드러운 이미지 표현이 가능하여 페인팅이나 포토 리터치 작업 등에 많이 사용됨

-3D 그래픽 자체의 구성은 벡터 방식이나, 최종적인 렌더링 이미지는 비트맵임

-벡터 방식과 다르게 축소/확대했을 때 이미지가 깨지거나 손실이 발생함

-Adove사의 포토샵, 페인터 등이 대표적인 비트맵 기반 그래픽 프로그램임

>3D 그래픽의 기본 구현 절차

→ 3D 그래픽의 기본적인 구현 절차는 모델링, 라이트 매핑, 렌더링 순이다.

→ 모델링이란 3D 공간에 물체를 만드는 절차로, 입체를 표현하는 기본적인 단계라 할 수 있다. 모델링은 3Ds MAX와 같은 3D 소프트웨어에서 버텍스(Vertex)나 에지(Edge), 폴리곤(Polygon) 등을 수정/변형하는 작업을 통해 이루어진다. 이렇게 만들어진 폴리곤 집합체를 통상 '메시(Mesh)'라고 칭하기도 한다.

→ 모델링이 완성되면 가상의 라이트를 세팅해 주어, 물체의 질감을 표현할 수 있게 텍스처 매핑과 재질을 3D 모델의 표면에 입힌다.

→ 최종적으로 렌더링 시점의 기준이 되는 카메라 값을 세팅하고, 이 카메라 시점을 기준으로 3D 상태를 이미지화시켜주는 절차를 렌더링이라 한다.

>3D 모델링의 기본 요소

→ 3D 개체를 이루는 최소 단위는 정점(Vertex)며, 이후 이 점들을 연결하는 선(Edge)이 만들어진다. 그리고 이러한 선들이 3개 이상 만나면 면(Polygon)이 만들어진다.

→ 따라서 면의 최소 형태는 삼각 폴리곤이 된다.

→ 이러한 과정으로 폴리곤이 집합하여 하다의 덩어리가 되면 이를 메시(Mesh)라고 부른다.

>3D 모델의 이론적 분류

와이어프레임(Wireframe) 모델:

→ 3차원 모델의 가장 기본적인 표현 방식. 면과 면이 만나는 경계선(Edge)으로 표현하는 방식임. 마치 철사 줄을 엮은 것과 같은 형태로 보인다고 해서 와이어프레임이라고 함.

→ 데이터 구성이 간단하므로 매우 빠르게 물체를 화면상에 그려낼 수 있음.

→ 물체를 구성하는 주요한 내외곽 선들을 후면부까지 모두 투영해서 볼 수 있으므로 주로 데이터 모델링 시 많이 이용하는 데이터 표시 방식.

→ 표면이 없으므로 물체의 양감 표현은 되지 않음.

서페이스(Surface) 모델:

→ 표면 모델이란 뜻으로, 물체를 면의 집합체로 구성하는 모델. 후면은 보이지 않는 은선과 은면을 제거할 수 있음.

→ 표면이 있기 때문에 물체가 양감을 지닌 것으로 보이지만, 내부가 비어 있는 것으로 해석하므로 물체에 대한 물리 법칙의 부여는 불가능함.

→ 처리 속도는 빠르나 면을 뒤집거나 삭제하면 안쪽 면은 아무 것도 없는 비어 있는 공간. 말 그대로 껍질, 즉 표면만 존재하는 방식

→ 현재 일반적으로 사용되는 3D 모델링 프로그램인 맥스나 마야도 이러한 서페이스 모델 방식의 모델링 툴.

솔리드(Solid) 모델:

→ 표면 모델과 흡사하나, 물체가 내부와 외부로 이루어진 것으로 해석하여 가장 진보한 형태의 3D 모델.

→ 안이 실제로 꽉 차 있는 입체로 모델을 해석하는 방식이므로, 연산 시간이 서페이스 방식에 비해 오래 걸림.

→ 물체에 질량이나 관성 등의 물리 법칙 등도 적용할 수 있고, 불린과 같은 물체끼리 체적을 합치고 빼 주는 처리도 완벽하게 할 수 있음.

>3D 모델의 면에 대한 해석법: 법선 벡터

→ 3D 그래픽의 베이스는 모두 수학적인 해석을 기반하므로, 법선 벡터가 존재한다.

→ 법선 벡터란 버텍스나 폴리곤과 90도의 수직을 이루는 방향성 및 크기를 가진 선분이다.

→ 번선 벡터는 셰이딩 처리의 차이를 만드는 기본적 요소.

>셰이딩(Shading)

→ 셰이딩이란, 3차원 공간 좌표계에서 생성 된 폴리곤의 집합체, 즉 3D 개체를 시각적으로 입체감 있어 보이도록 처리하는 기술.

→ 일반적인 경우, 셰이딩이란 텍스터 매핑이 이루어지지 않은 3D 프로그램이 수학적으로 제공하는 폴리곤의 표면 매핑 상태, 즉 컬러 정보와 이 표면에 라이트 효과만 지닌 경우의 렌더링 이미지를 말함.

→ 셰이딩 처리한 이미지에 추가적인 텍스처 매핑 등을 통해 재질감을 부여하고, 복잡한 라이팅 연산 등으로 그림자 효과, 반사 등의 다양한 효과를 주는 것이 렌더링.

→ 셰이딩은 이러한 최종 렌더링 단계 이전에 기본적인 개체의 양감만을 제공하는 방식임.

→ 셰이딩 물체를 곡면처럼 부드럽게 보이게 해 주는 셰이딩 처리를 스무스 셰이딩(Smmoth Shading)이라고 한다.

→ 스무스 셰이딩의 기본 원리는, 법선 벡터의 방향성에 대한 보정을 통해 면과 면 사이의 연결 상태를 매끄럽게 보이도록 해주는 것.

>3D에서의 라이트

→ 3D 그래픽에서 가상의 라이트에 의해 발생한 광원이 물체의 표면에 영향을 주게 되고, 빛의 컬러 성분 중 어느 부분을 많이 반사하게 되는가에 의해 물체의 컬러값이 결정된다.

→ 3D 개체가 가진 색상 정보는 라이트가 물체의 표면에 닿았을 때 튕겨져 나가 난반사(Diffuse)되는 현상에 의해 결정된다.

→ 로컬 일루미네이션(Local Illumination)은 물체가 받는 라이트 정보의 처리를 각 개체마다 별도로 분리하여 해석하는 방식. 연산값만을 계산하므로 비교적 가볍고 처리가 빠르다는 장점이 있다.

→ 글로벌 일루미네이션(Global Illumination)은 라이트가 해당 물체 외에 주변 물체나 환경에 의해 영향을 받는 난반사, 주변광 등을 모두 포함하여 복잡한 단계를 거쳐 정밀하게 라이트의 영향값을 뽑아내는 방식. 반면 연산 시간이 매우 길지만, 현실과 가장 흡사한 라이트 해석 방식으로 세밀한 라이트 반사와 간섭 효과들을 정밀하게 연산한다.

[KHCU] 컴퓨터 구조 1차시

2009-11-09T17:43:51Z

■ 01차시 2강: 컴퓨터 시스템의 개요와 분류

1. 컴퓨터의 개념

→ 컴퓨터는 컴퓨터를 구성하는 하드웨어, 이를 운영하고 데이터를 처리하여 정보를 얻는데 필요한 소프트웨어, 그리고 이를 이용하는 사용자와 사용자 설명서가 있다.

→ 컴퓨터의 기능에는 입력기능, 기억기능, 처리기능, 저장기능, 출력기능 및 통신기능이 있다.

2. 컴퓨터의 발전

→ MARK-1은 1944년 에이컨이 개발한 최초의 전기계식 계산기이다.

→ 최초로 프로그램 내장 방식을 이용하여 개발한 컴퓨터는 1949년 영국의 캠브리지 대학에서 폰 노이만과 윌키스가 만든 EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Computer)이다.

→ 최초의 상업용 컴퓨터는 UNIVAC이다.

3. 컴퓨터의 분류

→ 컴퓨터는 사용 목적에 따라 전용 컴퓨터, 범용 컴퓨터, 사무용 컴퓨터로 나뉜다.

→ 크기에 따라서는 대형 컴퓨터, 미니 컴퓨터, 데스크톱 PC, 포터블 컴퓨터, 랩 탑, 노트북, Palm Top, 디아니 북으로 나뉜다.

→ 또한 데이터 취급에 따라 디지털 컴퓨터, 아날로그 컴퓨터 및 하이브리드 컴퓨터로 나눈다.

→ 컴퓨터는 반도체 소자의 발전에 따라 1세대, 2세대, 3세대, 4세대, 5세대 등으로 나뉜다.

■ 01차시 3강: 컴퓨터 시스템의 구성 요소 및 주요 기능

→ 컴퓨터는 프로그램 실행, 데이터 저장, 데이터 이동, 데이터 입/출력 및 제어기능을 갖는다.

→ 컴퓨터는 프로그램 코드들을 정해진 순서대로 실행한다.

→ 컴퓨터는 중앙처리 장치(Central Processing Unit: CPU), 기억 장치(memory), 입출력 장치(I/O device)로 구성된다.

→ 중앙처리 장치(CPU)는 연산, 기억, 제어 기능을 갖는다.

→ 반도체 IC는 직접도에 따라 SSI(Small Scale IC), MSI(Medium Scale IC), LSI(Large Scale IC), VLSI(Very Large Scale IC) 및 ULSI(Ultra Large Scale IC)로 나뉜다.

[전자계산기 구조] 3.부울대수와 기본 논리 회로

2009-11-06T00:22:08Z

3장. 부울대수와 기본 논리 회로

[학습목표]

부울 대수의 개념을 알 수 있다.
카르노 맵을 이용한 논리식의 간소화에 대해 파악한다.
기본 논리 회로의 형태와 진리표에 대해서 알 수 있다.

1. 부울대수
부울대수는 0과 1로 된 두 개의 값으로만 표현하고 연산하는 대수학으로, 2진 변수와 논리 동작을 취급하는 함수다. 부울 대수는 1854년 영국의 수학자 조지 부울이 기본적인 원리를 주차하였고, 1938년에 미국의 벨연구소에 근무하던 클라우드 샤논이 전기회로의 스위치가 ON, OFF의 두 상태를 갖는 점에 착안하여, 릴레이 회로의 접점 수를 감소시키는 데 응용하여 스위칭 대수로 확립하였다.
스위칭 대수를 이용하여 디지털 논리회로의 표현과 설계에 응용할 수 있음이 증명됨으로써 디지털 논리의 수학적 기초가 되어 논리 대수라고도 불리워지게 되었다.
부울변수의 기본 논리연산은 논리합(union, OR), 논리곱(intersection, AND) 및 논리부정 (inverse, NOT)이 있다.

- 논리 회로를 설계할 때에 부울 대수를 사용하는 이유
2진 변수에 관한 진리표를 이용하여 논리회로의 입출력 관계를 부울대수 형태로 표현할 수 있고, 이 진리표를 부울 대수의 정리와 법칙 및 연산식을 이용하여 간략하게 표현할 수 있으며, 이와 같이 간략화한 식을 이용하면 같은 기능을 가진 더 간단한 논리회로를 설계할 수 있다.

- 부울 대수의 정리와 법칙

부울 대수의 정리와 법칙을 이용하면 논리식을 간략화할 수 있고, 논리회로도 간소화 할 수 있다.

결합법칙 : X + ( Y + Z ) = ( X + Y ) + Z, X ·( Y ·Z) = ( X·Y) ·Z

배분법칙 : X ·( Y + Z ) = X ·Y + X ·Z, X + Y ·Z = ( X + Y ) ( X + Z )

결합, 배분, 흡수이해안된다. T_T 누가 설명해주실분..

다중부정 = 이중부정 -> 원형 , 삼중부정 -> 원부정 으로 이해하면 됨.

2. 드모르간 (De Morgan)의 정리
- 드모르간은 부울 대수의 중요 부분인 2개의 정리를 제안한 수학자이다.
- 드모르간의 정리는 NOR와 NAND의 상호 관계를 설정하는 데 있어 중요 한데 [AND가 갖는 모든 특성을 OR도 갖는다.]는 것을 증명하고 있다.

[1] 드모르간의 정리 증명

※ 기본 정리를 이용한 부울 대수식의 간략화 예제

X = (A + B) (A + C) + AC
= AA + AC + BA + BC + AC

   = A A + AC + BA + BC
   = A + AC + BA + BC
   = A + BA + BC
   = A + AB + BC
   = A + BC

3. 카르노 맵에 의한 논리식의 간략화
- 카르노 맵 방법은 모든 논리 변수를 인접하도록 하고 네모의 각 칸은 모든 논리 변수의 최소항을 나타내도록 한다.
- 변수가 n개이면 변수들의 가능한 조합은 2n개이므로, 카르노 맵은 2n개의 사각형으로 구성된다.
- 1로 표시된 인접한 두 개의 사각형들을 묶어서 새로운 더 큰 사각형으로 만들면, 이는 변수의 수가 줄어든 새로운 기본곱으로 표현할 수 있다.

[1] 2변수 카르노 맵
두 개의 논리 변수 A, B가 갖는 값은 각각 0과 1이다. 이것으로 조합해서 표현하는 방법은 4(22)가지 종류.

[2] 3변수 카르노 맵

3 개의 변수로 이루어지는 카르노 맵은 3개의 변수에 의한 가능한 조합수는 8이므로, 8개의 사각형으로 구성된다.

※ 00 01 11 10의 순서를 한번에 00 01 10 11로 변환 하면 3번째와 4번째항에서 0과 1의 모두 바뀌어야 한다. 그렇게 된다면 연산과정에서 논리회로에 문제가 생기게 된다.

※ 카르노 맵 보충 자료

http://blog.naver.com/undust2/100036700628

2. 기본 논리 회로

디지털 컴퓨터는 각 부품의 전기, 자기 특성상, 2개의 상태만을 표현하는 방법으로 2진수를 사용한다. 실제로 디지털 컴퓨터는 2가지의 상태를 갖게 하는 것이 두 가지 이상이 값을 다룰 수 있도록 하는 것보다 회로를 구현하기 쉽고, 신호의 송수신이 오류를 줄일 수 있어, 더 안정된 시스템을 구성할 수 있다.

- 0 또는 1로 표현되는 2진 정보에 대한 AND, OR 등의 논리 연산을 수행.
- 논리 회로의 구현 시에는 출력이 인버트되는 회로가 효율적으로 구현되므로, NAND와 NOR게이트가 AND나 OR게이트보다 더 효율적으로 구현.

[학습정리]
1. 논리회로 설계시 부울 대수를 사용하는 이유는 가단한 논리회로를 설계하기 위함이다
2. 부울대수의 정리와 법칙
항등법칙, 동일법칙, 보원법칙, 다중부정, 교환법칙, 결합법칙, 분배법칙, 흡수법칙, 드모르간 정리
3. 카르노맵 방법도 논리식을 간략화 하기 위한 방법이다.
4. 기본논리회로
AND 게이트, OR 게이트, NOT게이트, Buffer게이트, NAND게이트, NOR게이트, XOR게이트, XNOR게이트

카르노맵의 간략화방법

1. 카르노 맵 방법은 모든 논리 변수를 인접하도록 하고 네모의 각 칸은 모든 논리 변수의 최소항을 나타내도록 한다.
2 .변수가 n개이면 변수들의 가능한 조합은 2n개이므로, 카르노 맵은 2n개의 사각형으로 구성된다.
3 .1로 표시된 인접한 두 개의 사각형들을 묶어서 새로운 더 큰 사각형으로 만들면, 이는 변수의 수가 줄어든 새로운 기본곱으로 표현할 수 있다.

출처: http://blog.naver.com/coolchacha/20041989915