Physical Based Lighting — Standardization & Relative Exposure

01 / OVERVIEW

왜 표준이 필요한가

기준 없는 협업 → 편차 발생 → 반복 수정의 구조적 문제

작업자마다 광량과 노출을 다르게 해석하면 같은 씬을 작업해도 결과물의 밝기와 분위기가 달라진다. 이를 맞추기 위한 반복 피드백과 수정이 쌓이면 협업 효율이 떨어지고, 룩의 일관성도 유지되지 않는다. 문제의 근원은 수치가 아니라 기준의 부재다.

이 작업은 씬 하나를 예쁘게 만드는 것이 목적이 아니었다. 물리 수치와 측정 데이터를 기반으로 라이팅 기준을 정의하고, 그 기준을 실무에서 다루기 쉬운 수치 체계로 변환해 누구든 동일한 출발점에서 작업할 수 있는 파이프라인을 구축하는 것이 목표였다.

문제 구조 — 기준 부재가 만드는 순환

기준 광량

20,000Lux

오전 7~8시 자연광

기준 노출

12.7EV

그레이볼 측정 기반

명암비

1 : 10

832 / 83 nit

Relative EV

1.73EV

10 Lux 환경 보정 노출

02 / LIGHTING STANDARDIZATION

물리 기반 라이팅 표준 수립

20,000 Lux 기준 설정 · 그레이볼 EV 측정 · 명암비 정의

Step 1 — 물리 기반 광량 기준 설정

라이팅 기준을 만들려면 출발점이 되는 광량값이 필요하다. 이 값을 임의로 정하면 다시 "감각에 의존"하는 문제가 반복된다. 현실 세계의 측정값을 그대로 가져오는 방식을 선택했다.

오전 7~8시 자연광은 조도가 약 10,000~25,000 Lux 범위다. 이 시간대를 선택한 이유는 아티스트가 직관적으로 이해하는 조명 조건이고, 극단적인 강도(정오 태양)나 약한 강도(일출 직후)가 아닌 가장 흔하게 표현하는 환경이기 때문이다. 디렉셔널 라이트에 20,000 Lux를 적용했다.

왜 특정 시간대를 기준으로 쓰는가 — "그냥 밝아 보일 때까지 올린다"는 방식은 작업자마다 결과가 다르다. 현실 물리값을 기준점으로 쓰면 팀 전체가 "오전 8시 야외" 조건을 공유하는 언어를 갖게 된다. 씬 무드를 논할 때도 수치 대신 시간대로 소통할 수 있다.

Step 2 — 기준 노출(EV) 측정 및 산출

광량을 물리 수치로 고정해도 노출 기준이 없으면 같은 씬을 다르게 볼 수 있다. 노출을 눈으로 맞추면 다시 감각 의존이 된다. 카메라 노출을 Manual 0으로 고정하고, 씬에 그레이볼을 배치해 HDR 휘도를 직접 측정 했다.

기준 EV 계산 — EV100 = Log₂(L × S / K)

측정 휘도 (L)

≈ 832 nit (그레이볼 HDR 측정값)

ISO (S)

= 100 (EV100 기준)

보정 상수 (K)

= 12.5 (ISO 반사광 측정 표준값) → S / K = 100 / 12.5 = 8

EV100

= Log₂(832 × 8) = Log₂(6,656) ≈ 12.64 EV

기준 노출

12.6 ~ 12.7 EV

× 8 의 의미 — EV100 공식에서 S / K = 100 / 12.5 = 8이다. K(12.5)는 ISO가 정의한 반사광 측정 보정 상수로, 18% 그레이카드의 반사율을 기반으로 카메라 측광 특성을 보정하는 값이다. UE5의 EV100 계산도 이 공식을 그대로 따른다. 832에 8을 곱하는 것은 수학적 편의가 아니라 물리 측광 표준 공식에서 오는 것이다.

Step 3 — 명암비 기준 수립

기준 노출을 정했으면 밝은 영역과 어두운 영역의 비율을 정해야 한다. 명암비가 너무 작으면 대비가 부족하고, 너무 크면 암부 정보가 손실된다. 실무에서는 1:10을 기준으로 설정했다. 그림2.png

1:10 명암비를 선택한 이유

832 nit → 83 nit

영화·게임 업계 실무 표준에 가까운 값이다. 약 3.3 stops에 해당해 SDR 디스플레이의 동적 범위 안에서 명암이 명확하게 읽히면서도 암부 83 nit는 shadow noise floor 위에 있어 정보 손실이 없다.

1:5 미만이면 대비가 부족해 평면적으로 보이고, 1:100 이상이면 SDR 환경에서 암부 디테일이 뭉개진다. 1:10은 두 극단 사이의 균형점이다.

명암비 계산

명부 / 명암비 = 암부

명부 기준

832 nit

명암비

1 : 10

암부 기준

832 ÷ 10 = 83 nit

명부 · 암부 휘도 시각화

명부 기준

832 nit

암부 기준

83 nit

Shadow floor

≈ 12 nit

83 nit는 shadow noise floor(~12 nit) 대비 충분한 여유가 있어 암부 디테일이 보존된다.

Lighting Standardization — 기준값 정리

확정된 라이팅 기준값

Directional Light

20,000 Lux

오전 7~8시 자연광. 직관적 이해 가능한 현실 물리값

기준 노출 EV

12.6 ~ 12.7 EV

그레이볼 측정 832 nit → Log₂(832 × 8)

명부 휘도

약 832 nit

Manual 0 노출 고정 후 HDR 측정값

암부 휘도

약 83 nit

명부 ÷ 10 (1:10 명암비 적용)

명암비

1 : 10

SDR 범위 내 대비 유지 + 암부 정보 보존 균형점

그레이볼 측정 프로세스

1

디렉셔널 라이트 20,000 Lux 설정

오전 7~8시 자연광 기준으로 디렉셔널 라이트 강도를 설정한다. 이것이 씬 전체의 조명 기준 광량이 된다.

Directional Light → Intensity: 20,000 Lux

2

카메라 노출 Manual 0으로 고정

카메라 Auto Exposure를 끄고 Manual 0으로 고정한다. 자동 노출이 켜져 있으면 카메라가 씬에 맞게 보정해버려 측정값이 환경을 반영하지 않는다.

Post Process Volume → Exposure Mode: Manual / EV100: 0

Manual 0 = 카메라가 보정하지 않은 날것의 씬 휘도가 측정된다.

3

그레이볼 배치 후 HDR 휘도 측정

18% 그레이에 해당하는 그레이볼을 씬 주요 위치에 배치하고 Luminance Meter로 HDR 휘도를 읽는다. 이 값이 EV 계산의 입력이 된다.

Sphere (18% Gray Material) → Luminance Meter → 측정값 읽기

그레이볼을 쓰는 이유: 반사율이 정의된 표준 표면이기 때문에 조명 환경을 객관적으로 측정 가능.

4

EV 산출 및 기준 노출 확정

측정된 휘도를 공식에 대입해 기준 EV를 산출한다. 이 값이 팀 공유 기준 노출이 된다.

EV100 = Log₂(L × 8) = Log₂(832 × 8) ≈ 12.7 EV

03 / RELATIVE EXPOSURE

Relative Exposure — 실용 수치 체계

20,000 Lux → 10 Lux로 축소 + EV 보정으로 동일 시각 결과 유지

기준이 확립됐지만 20,000 Lux 환경에는 실무적인 문제가 있다. 씬에 스팟 라이트 하나를 추가하려면 수천 단위 수치를 다뤄야 한다. 500 Lux짜리 스팟이 20,000 Lux 디렉셔널에 얼마나 기여하는지 직관적으로 파악하기 어렵고, 미세 조정이 힘들다. 수치 범위가 너무 크면 작업자가 감각으로 조정하게 되고 다시 기준이 흔들린다.

광량을 줄이면 조정은 쉬워지지만 씬이 어두워진다. 광량을 줄인 만큼 노출을 함께 보정하면 시각적으로 동일한 결과를 유지하면서 수치는 다루기 쉬운 범위로 내릴 수 있다.

광량 축소 — 왜 10 Lux인가

10 Lux를 선택한 이유

Direct: 20,000 → 10

비율 2,000 → log₂(2,000) ≈ 10.97 EV로 깔끔한 정수에 가까운 오프셋이 나온다.

실용적으로 더 중요한 이유는 보조 광원의 조정 범위다. 10 Lux 디렉셔널 환경에서 스팟 라이트는 1~50 Lux 범위에서 설정된다. 직관적이고 팀 간 소통이 가능한 수치 체계가 만들어진다.

보조 광원 범위 비교

스팟 라이트 기준

20,000 Lux 환경
스팟 추가 시: 500~5,000 Lux
→ 수천 단위 수치, 미세 조정 어려움

10 Lux 환경
스팟 추가 시: 1~50 Lux
→ 직관적 범위, 팀 간 소통 가능

EV 보정 계산

광량을 20,000에서 10으로 줄이면 그 차이만큼 노출을 올려 보정한다. 두 값 사이의 EV 차이가 보정량이 된다.

광량 축소에 따른 EV 차이 계산

광량 변화

20,000 Lux → 10 Lux

비율

20,000 ÷ 10 = 2,000

EV 차이

log₂(2,000) ≈ 10.97 EV

보정 노출 계산

기준 노출 12.7 EV − 10.97 EV =

Relative EV

≈ 1.73 EV

EV 스케일 — 원본 vs Relative 위치

EV 스케일 비교 시뮬레이션

동일한 시각 결과 · 다른 수치 체계

원본 세팅 vs Relative 세팅 비교

세팅 비교

Directional Light

20,000 Lux
→ 10 Lux

시각 결과 동일. 수치 범위만 실용적으로 축소

기준 노출 EV

12.7 EV
→ 1.73 EV

광량 감소분(10.97 EV)을 노출 보정으로 상쇄

시각적 결과

동일 유지

보정이 정확하면 렌더링 결과는 변하지 않는다

보조 광원 범위

수천 단위
→ 1~50 Lux

팀 간 소통 가능한 직관적 수치 체계로 전환

04 / PIPELINE APPLICATION

파이프라인 적용 방법

새 작업자가 이 기준을 받았을 때 실제로 어떻게 쓰는가

기준을 만드는 것만으로는 파이프라인이 완성되지 않는다. 누구든 이 기준에서 시작할 수 있어야 한다. 새 씬을 작업할 때 다음 순서로 진행하면 팀 기준에서 벗어나지 않은 상태로 시작할 수 있다.

STEP 01

환경 세팅 적용

Directional Light를 10 Lux로 설정하고 Post Process Volume 노출을 1.73 EV로 고정한다. 이것이 팀 기준 출발점이다.

Directional: 10 Lux
EV (Manual): 1.73

STEP 02

그레이볼로 검증

씬 주요 위치에 그레이볼을 배치하고 Luminance Meter로 측정한다. 기준 명부(~832 nit)에 가까운지 확인한다.

Target: ~832 nit (명부)
Target: ~83 nit (암부)

STEP 03

보조 광원 추가

스팟 라이트 등 보조 광원을 1~50 Lux 범위에서 추가한다. 명암비 1:10 기준이 무너지지 않는 범위에서 조정한다.

Spot Light: 1 ~ 50 Lux
명암비: 1:10 유지

이 파이프라인이 만드는 변화 — 기준이 없을 때는 팀원 A의 씬과 B의 씬을 합치면 밝기가 달랐다. 이 기준을 공유하면 각자 독립적으로 작업해도 합쳤을 때 밝기가 맞는다. 피드백이 "너무 밝다/어둡다"에서 "이 구역의 명암비가 조금 낮다" 같은 구체적인 논의로 바뀐다.

이 기준의 적용 한계

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실내 씬에서는 별도 기준이 필요하다

20,000 Lux는 야외 자연광 기준이다. 실내 씬에서는 인공 조명이 주광원이 되므로 별도의 실내 기준값을 측정해서 쓴다. 이 파이프라인은 야외/반옥외 환경의 출발점이다.

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시간대가 바뀌면 기준 광량도 바뀐다

정오 태양은 100,000 Lux에 가깝고, 일몰은 수백 Lux까지 내려간다. 20,000 Lux는 아침 조건이다. 다른 시간대를 표현할 때는 해당 시간대의 물리값으로 기준을 재설정한다.

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Relative EV는 씬별로 확인이 필요하다

1.73 EV는 10 Lux 환경에서 20,000 Lux를 재현하는 계산값이다. Sky Light나 간접광 등 다른 요소가 추가되면 그레이볼 측정으로 실제 씬의 밝기를 재확인하고 미세 조정이 필요할 수 있다.

05 / SUMMARY

핵심 정리

설계 결정과 그 이유

측정 기반 라이팅 표준화 — 설계 결정

20,000 Lux — 오전 7~8시 자연광

현실 물리값을 그대로 가져와 기준을 정의한다. 임의 수치가 아니기 때문에 팀 전체가 동일한 조건을 공유할 수 있고, 시간대라는 언어로 소통이 가능해진다.

× 8 — ISO 반사광 측정 보정 상수

EV100 = Log₂(L × S/K)에서 S=100, K=12.5 → 100/12.5 = 8. 수식의 편의가 아니라 ISO가 정의한 18% 그레이카드 기반 측광 보정값에서 나오는 물리 표준이다.

명암비 1:10 — SDR 범위 내 균형점

약 3.3 stops에 해당. SDR 디스플레이 범위 안에서 대비가 명확하게 읽히고, 암부 83 nit는 shadow noise floor 위에 있어 정보 손실이 없다. 업계 실무에서 흔히 사용하는 기준점이다.

10 Lux — 보조 광원 범위 최적화

log₂(20,000/10) ≈ 10.97 EV로 깔끔한 오프셋이 나온다. 더 중요한 것은 10 Lux 환경에서 스팟 라이트가 1~50 Lux 범위에 들어와 팀 간 소통 가능한 직관적 수치 체계가 만들어진다는 점이다.

그레이볼 측정 — 감각이 아닌 측정

18% 그레이볼은 반사율이 정의된 표준 표면이다. 측정값이 절대 기준이 되기 때문에 환경이 바뀌어도 동일한 방법으로 재측정하면 기준과의 차이를 정량화할 수 있다.

Relative EV — 표준과 실용의 분리

물리 기준(20,000 Lux)과 실무 세팅(10 Lux)을 분리한다. 기준은 측정으로 정의하고, 실무에서는 다루기 쉬운 수치로 변환해 사용한다. 두 값은 EV 보정으로 연결되어 시각 결과는 항상 동일하다.

이 파이프라인의 핵심은 물리 표준과 실무 편의를 분리한 데 있다. 기준은 현실 물리값과 측정 데이터로 정의하고, 작업은 그것을 변환한 실용적 수치 체계로 진행한다. 기준이 있는 협업에서는 편차가 줄어들고, 편차가 생겼을 때도 수치로 논의할 수 있다. 감각 의존에서 측정 의존으로의 전환이 이 작업의 실질적인 결과다.

Physical Based Lighting측정 기반 라이팅 표준화

Step 1 — 물리 기반 광량 기준 설정

Step 2 — 기준 노출(EV) 측정 및 산출

Step 3 — 명암비 기준 수립

명부 · 암부 휘도 시각화

Lighting Standardization — 기준값 정리

그레이볼 측정 프로세스

광량 축소 — 왜 10 Lux인가

EV 보정 계산

EV 스케일 — 원본 vs Relative 위치

원본 세팅 vs Relative 세팅 비교

이 기준의 적용 한계

Physical Based Lighting
측정 기반 라이팅 표준화