[Blender] 프레넬(Fresnel)이란 무엇인가

3D 툴을 다루다 보면 언젠가 한 번쯤은 들어보았거나, 반드시 이해해야만 하는 문제에 봉착할 수 있는 개념이 Fresnel이다. 아무래도 3D 물체에 재질을 입힐 때 여러가지 값을 설정해야만 되는데, 재질이란 것이 결국은 빛에 대한 물체의 반응이라고 볼 수 있다.Fresnel은 프랑스의 물리학자 이름이고 이 학자는 광학에 관한 공식을 내놓았다. 그것은 재질과 관련한 핵심 개념이라고 볼 수 있는 반사와 투과에 관한 것이다. 프레넬 공식은(Fresnel's Formulas) 굴절률이 다른 재질(매질, 빛이 투과하는 재질)의 표면에서 반사와 투과의 진폭을 입사 진폭으로 나눈 값을 의미한다.

우리의 눈으로 어떤 물체를 보았을 때, 그 물체가 어떤 재질을 가지고 있는지 알(추측할) 수 있는 것은 결국 물체에 반사된 빛이 우리 눈의 망막에 맺히는 것으로부터 기인한 것이다.

그렇다면 3D 툴에서 Fresnel 및 이 용어와 연관된 쉐이더와 관련된 것들은 반사와 투과에 관한 것이고 그것들의 수치를 조절함을 통해서 반사율과 투과율에 따른 물체의 재질을 설정할 수 있음을 추측해 볼 수 있다.

위의 이미지를 보면 구체는 주변 배경을 반사하는 재질로 되어있다. Roughness를 0.1로 설정한 값인데, 구체의 중심부는 배경을 약간 흐릿하게 반사하고 있는데에 반해 구체의 가장 외곽부분은 중심부 보다 선명한 것을 알 수 있다.

프레넬(Fresnel)의 현상은 어떤 물체를 바라 볼 때 정면에서 바라보면 반사되는 부분이 작아서 빛이 적게 반사되고, 측면으로 이동할 수록 반사되는 빛이 많아져 더 많은 빛을 받아들이게 되는 것으로 이해하면 된다.

어떤 프로그램에서 Fresnel의 값을 조정하는 부분이 있다면 대체로 빛을 반사하는 값의 정도를 조절하는 것이 되겠다. 0 ~ 1의 정규화 값이 있다면 0은 굴절률의 차이에 따른 빛을 표현하지 않을 것이며, 1의 수치로 가까워지면 외곽부의 빛이 많이 반사되는 부분부터 도드라지게 밝아지며 중심부는 서서히 빛을 받아 나타나는 형국이 된다.

많이 사용하는 쉐이더 중에 림(Rim) 혹은 림라이트(Rim Light, Rim Lighting) 이란 것이 있다. 이것은 Fresnel 개념과 크게 다르지는 않다. 어떤 사물에 뒷면에 엄청 강력한 빛을 쏜다면(예를 들면 일식처럼 달이 해를 가리는 현상) 사물의 외곽부부분에는 후광을 받게 되어 하얀 테두리가 생길 것이다. 그것이 바로 림 또는 림라이트이다. 테두리 부분은 온통 하얀색으로 빛나다가 빛의 세기가 약해지면서 원래 빛을 받는 물체가 가지고 있던 재질의 색상을 띄게 될 것이다. 이것이 Rim 라이트의 조절값이 될 것이다.

림라이트 쉐이더와 관련된 것은 물체가 어느정도 눈에 띄는 형태를 보이려면 외곽부분이 배경에 묻히지 않고 약간의 경계가 있어야 하는데, 이 때 인위적으로 사실적인 표현을 위해 사용할 것 같다.

결국 Fresnel 개념 혹은 현상은 림 혹은 림라이트를 포함하는 개념이다. 모든 물체는 Fresnel의 현상을 보이는데 그것을 따로 떼어서 역광을 쏘아 물체를 부각시키는 것을 림으로 보면 될 것 같다.

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