GN⁺: 모든 구간에서의 모션 블러 현상 (2022)

모션 블러의 극단적 탐구

• 모션 블러를 극단적으로 적용하면 어떤 결과가 나타나는지에 대한 관찰과 아이디어 제시.
• 영화나 비디오에서 모션 블러는 자연스러운 장면과 비슷한 인식을 돕기 위해 사용됨.
• 자연 장면에서의 움직임 인식과 비디오에서 재현된 장면의 인식 간 차이 최소화가 목표.

자연 장면에서의 움직임 인식

• 인간의 시각은 빛이 망막에 닿고 광전환 과정을 거치면서 시작됨.
• 광전환은 즉각적이지 않으며, 이 지연을 시간에 따른 빛 자극의 평활화로 모델링 가능.
• 이미 존재하는 자연스러운 흐림 현상인 '모션 스미어'를 비디오에 인위적인 모션 블러를 추가하는 이유와 연관성 탐구.

스크린 상의 장면 인식

• 제한된 프레임 속도를 가진 스크린에서 장면을 볼 때 인식되는 이미지 분석.
• 모션 블러 없는 비디오는 겹쳐진 프레임으로 보이지만, 모션 블러가 적용된 비디오는 자연 장면에 더 가까운 인식을 제공.

스크린을 자연스럽게 만들기 위한 셔터 함수

• 전통적인 모션 블러에 셔터 함수를 적용하여 움직임의 연속성을 개선.
• 셔터 함수는 프레임 내 모든 순간을 평균화하는 대신, 프레임의 중앙 순간에 더 큰 가중치를 부여하여 인식 차이를 최소화.

토러스피어와 비이성적인 접근

• 실시간 셰이더로 무한 모션 블러 애니메이션을 만드는 것을 목표로 함.
• 볼륨 레이 캐스팅을 사용하여 시간에 따른 밀도 함수를 통합하여 '통합 볼륨 모션 블러'를 구현.

모션 블러가 적용된 구체

• 궤도를 도는 구체의 모션 블러 밀도를 찾기 위해 2D 슬라이스로 문제를 단순화.
• 궤도 내의 특정 지점에서 구체가 언제 들어가고 나가는지를 결정하는 밀도 함수를 통해 모션 블러를 계산.

모션 블러가 적용된 토러스

• 토러스에 대해서도 같은 과정을 적용하여 모션 블러를 계산.
• 토러스의 2D 수직 슬라이스는 '스피릭 섹션'이라고 하며, 이를 통해 밀도 함수를 구함.

모든 요소 결합

• 표준 볼륨 레이 캐스팅을 사용하여 요소들을 결합하고 기본 마우스/터치 상호작용을 통해 애니메이션 실행.
• 모든 장치에서 잘 작동하지 않을 수 있으므로, 사전 렌더링된 비디오와 Shadertoy에서 셰이더를 찾을 수 있음.

GN⁺의 의견

• 모션 블러는 영상이나 애니메이션에서 움직임을 자연스럽게 보이게 하는 중요한 기술이며, 이 기사는 모션 블러를 극단적으로 적용했을 때의 시각적 효과와 기술적 접근을 탐구함.
• 실시간 그래픽스에서 모션 블러의 구현은 게임이나 인터랙티브 미디어에서 중요한 요소로, 이 기사는 실시간 셰이더를 통한 모션 블러 구현에 대한 통찰을 제공함.
• 볼륨 레이 캐스팅과 같은 기술은 복잡한 3D 장면에서의 렌더링에 사용되며, 이 기사는 이를 모션 블러와 결합하여 새로운 시각적 효과를 창출함.
• 이 기술을 도입할 때는 성능과 실시간 처리 능력을 고려해야 하며, 이 기사에서 제시된 접근법은 특히 빠르게 움직이는 객체에 대해 자연스러운 모션 블러를 제공할 수 있는 잠재력을 가짐.
• 유사한 기능을 제공하는 업계의 다른 프로젝트나 제품으로는 Unity나 Unreal Engine과 같은 게임 엔진에서 제공하는 모션 블러 효과가 있으며, 이들은 개발자들에게 이미 널리 사용되고 있음.

[neo]

Hacker News 의견

• 모션 블러의 트레이드오프에 대한 논의

  • 화면상의 움직이는 객체를 눈으로 따라갈 때 실제로는 객체가 선명해져야 함.
  • 눈의 움직임을 추적하고 상대적인 움직임에 따라 블러를 적용하거나, 무한한 리프레시율로 모션 블러 없이 처리해야 함.
  • 현재 기술로는 어느 쪽도 실용적이지 않아 항상 잘못 보일 수밖에 없음.
  • 좋은 감독이나 게임 디자이너는 관객의 눈이 어떻게 움직일지 예상하여 셔터 속도나 렌더링 블러를 선택함.

• 모션 블러가 비현실적으로 느껴지는 경우

  • 게임에서 모션 블러를 사용하면 영화의 과도한 편집을 연상시키는 저렴한 근사치처럼 보일 수 있음.
  • 빠르게 움직이거나 가까이 있는 객체에 대해서는 모션 블러가 의미가 있지만, 캐릭터가 빠르게 돌아설 때 과도하게 사용됨.
  • 머리나 눈을 빠르게 움직일 때 흐릿한 이미지가 아닌 새로운 이미지를 보게 되며, 중간 데이터는 뇌가 무시함.
  • 게임에서 시점을 이동할 때 모션 블러를 추가하면 새로운 시야의 제시가 지연되어 방해가 되고 비현실적임.

• 모션 블러 렌더링에 대한 역사적 개요

  • 2005년 셔터 효율성 모델링에 관한 고전 논문이 나오기 전, 모든 VFX 프로덕션 렌더러는 박스 셔터를 사용함.
  • "쥬라기 공원"이나 "더 마스크"와 같은 영화에서 볼 수 있는 극단적인 모션 블러는 PhotoRealistic RenderMan의 박스 셔터로 만들어짐.
  • 논문 발표와 동시에 3Delight에서 처음으로 1:1 구현을 하였고, "샬롯의 거미줄"에서 처음 사용됨.
  • 픽사도 몇 년 후에 이 기능을 추가하고 "셔터 커브"라고 부르는 기능을 현재 많은 오프라인 렌더러들이 사용함.

• 모션 블러 시뮬레이션의 비현실성

  • sRGB 공간에서 비선형 밝기 값으로 계산되어 모션 블러의 비현실적인 느낌이 생김.
  • 물리적 현상을 시뮬레이션하려면 선형 밝기 값으로 처리해야 하며, 최종적으로 sRGB로 변환해야 함.

• 고주사율 디스플레이에서의 모션 블러 인식 변화

  • 240Hz 디스플레이 사용 시 모션 블러의 인식이 달라짐.
  • 전통적인 셔터 옵션과 사인 셔터 옵션 간의 차이를 움직임 상태에서 구분하기 어려움.
  • 마우스 움직임의 부드러움과 낮은 지연 시간을 위해 240Hz 디스플레이 사용을 추천함.

• 모션 블러에 대한 이론과 셰이더 작동 원리

  • 모션 블러가 무엇인지, 이론적으로 어떠해야 하는지에 대한 상세한 설명과 특정 "토러스피어" 애니메이션의 셰이더 작동 원리에 대한 설명이 있음.
  • 코드가 이해하기 어려울 수 있으므로 해당 부분은 유용함.

• 모션 블러로 구성된 객체의 투명성 문제

  • 모션 블러로 구성된 토러스와 구체가 어느 시점에서 불투명해 보이는 것이 이상함.

• 인간 시각 시스템 시뮬레이션으로의 발전

  • 필름 카메라 시뮬레이션을 넘어 인간 시각 시스템을 시뮬레이션하는 것은 현실에 한 걸음 더 다가가는 것임.
  • 셔터 타입의 모션 블러는 세피아 톤 인쇄, 16 FPS 흑백 영화, 기계 셔터의 타원형 바퀴와 같은 구식 기술로 간주될 수 있음.

• 모션 블러 온/오프 비교 데모의 인상적인 경험

  • 모션 블러를 켜고 끌 수 있는 데모를 통해 차이를 명확하게 인식할 수 있음.

• 모션 블러를 적용한 애니메이션의 시각적 효과

  • 공의 음영이 이상해 보이는 이유는 실제로는 회전하는 "토러스"이기 때문임.
  • 마지막과 첫 번째 단계 사이에 더 긴 기간이 있으면 공이 더 좋아 보일 수 있지만, 놀라움의 효과가 줄어들 수 있음.