Arnold 렌더러를 기준으로 Diffuse Samples과 전역 조명(Global Illumination, GI)의 원리

 

이 글은 Arnold 렌더러를 기준으로 디퓨즈 샘플(Diffuse Samples)과 전역 조명(Global Illumination, GI)의 원리에 대해 설명하고 있습니다.

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1. 디퓨즈 샘플과 GI(전역 조명)의 개념

• 간접 조명(Indirect Light): 디퓨즈 샘플은 씬 내에서 실제로 튕겨 나가는 빛(GI bounce light)을 의미합니다.
• 작동 원리: 카메라 레이(Camera ray)가 디퓨즈 표면에 닿으면, 반구형 범위 내에서 무작위 방향으로 '간접 디퓨즈 레이'를 발사합니다.
• 디스플레이 모드: 텍스처나 반사 없이 빛의 계산만 확인하기 위해 디버그 쉐이딩(Debug Shading) 모드를 'Diffuse'로 설정하여 '클레이 렌더(Clay Render)' 상태에서 작업하는 것이 효율적입니다.

 

2. 샘플 값에 따른 변화

• 값 = 0 일 때: 오직 **직접 조명(Direct Lighting)**만 보입니다. 빛이 직접 닿지 않는 그림자 영역이나 구석진 곳은 완전히 검은색(Pure black)으로 표현됩니다.
• 값 > 0 일 때: 1 이상의 값을 입력하는 순간 **간접 조명(GI)**이 계산되기 시작합니다. 검게 죽어있던 영역에 빛이 보이며 렌더링이 전반적으로 밝아집니다.

 

3. AOV(렌더 패스)를 통한 확인

렌더 설정의 AOV 탭에서 다음 두 가지를 분리해서 확인하면 차이를 명확히 알 수 있습니다.

• Diffuse Direct: 광원에서 직접 오는 빛만 표현 (그림자 밑은 검은색).
• Diffuse Indirect: 튕겨 나온 빛만 표현. 디퓨즈 샘플이 0이면 이 패스는 완전히 검은색이 됩니다.

 

4. 노이즈 조절 및 샘플링 계산법

 

간접 조명으로 인해 발생하는 노이즈를 줄이는 것이 핵심입니다.

• 샘플링 전략: 카메라(AA) 샘플을 높여서 노이즈를 줄일 수도 있지만, 이는 모든 레이(반사, 굴절 등)에 영향을 줍니다. 따라서 노이즈의 원인이 GI라면 'Diffuse Samples'만 별도로 높이는 것이 효율적입니다.
• 실제 샘플 수 계산 공식: 렌더러에서 계산되는 실제 샘플 수는 입력값의 제곱끼리 곱한 값입니다.

실제 샘플 수 = (Diffuse Sample}^2 X (Camera AA Sample)^2

출처 입력

• 예: 디퓨즈 6, 카메라 4 설정 시 -> (6 X 6) X (4 X 4) = 36 X 16 = 576 개의 샘플 생성.

• 권장 설정: 안티앨리어싱이나 피사체 보케(DOF) 등을 위해 카메라 샘플을 최소 3~4 정도로 두고, 디퓨즈 샘플을 4~6 사이에서 조절하여 품질을 확보합니다.

 

5. 결론 및 주의사항

• 텍스처가 입혀지면 노이즈가 어느 정도 가려지기도 하므로, 클레이 렌더에서 완벽하게 노이즈를 없애려고 너무 높은 값을 줄 필요는 없습니다.
• 가장 중요한 점: 디퓨즈 샘플은 실제 계산량이 제곱으로 늘어나기 때문에 렌더 타임에 매우 큰 영향을 미칩니다. 따라서 필요한 만큼만 아껴서 사용해야 합니다.