# Part 14 | Fresnel(프레넬)

## 01 Fresnel(프레넬) 이란?

모든 일반적인 사물은 기울어질수록 심하게 반사가 된다.\
즉, **시선 벡터(카메라 벡터)와 노말 벡터가 90도에 가까워질수록 반사가 심해진다.**

금속 재질은 비금속 재질보다 확연하게 반사율이 다르다.\
이런 반사 공식을 Fresnel(프레넬)이라고 부른다.

역광이 있다거나, 털이나 반투명의 재질이라거나 하면 프레넬 현상의 정도가 달라진다.\
사진에서는 이것을 림 라이트(Rim Light)라 부른다. (같은 개념은 아니지만, 림 라이트를 프레넬로 많이 만든다)

림 라이트 게임 사용 예시

* 배경과 캐릭터의 분리나 강조
* 선택되었을 때나 특이한 상태 표현
* 툰 셰이딩

## 02 Fresnel을 구현해 봅시다

이전에 배운 램버트 공식을 간단히 정의하면,\
Normal Vector와 Light Direction의 각도가 같으면(0도) 밝고, 90도가 되면 어두워져 검은 색이 된다.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/5db9a006-3b41-470b-94b5-f8692dc19169/image.png)

램버트 공식에서 Light Direction을 View Direction으로 치환하면,\
마치 카메라가 조명인 것처럼, 카메라를 바라보는 면이 밝아지고 카메라와 각도가 벌어질수록 어두워진다.\
('언제나' 어두운 부분은 존재하지 않는다고 생각해도 될듯)

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/062511f2-17c3-48fa-a632-4c1429a6dade/image.png)

one minus 노드를 이용해 결과를 뒤집으면\
보는 각도를 바꿔도 언제나 외곽이 밝아보이면서 림 라이트처럼 보이기 시작한다.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/10961b9b-779d-4218-ac58-72921c10d29a/image.png)

두께를 얇게 만들어주기 위해 3제곱을 해준다.

## 03 Fresnel을 다듬어 완성해 봅시다

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/de046086-d37f-4e7c-9789-e3636e18a7df/image.png)

림 라이트의 두께와 색깔을 커스텀할 수 있게 프로퍼티로 만들고 컬러를 곱해줬다.\
거기에 이전 단원에서 만들었던 램버트 라이트를 더해줬다.

Fresnel 기능은 자주 쓰이므로, Fresnel Effect라는 이름으로 노드가 만들어져 있다.

> **Troubleshooting**\
> 책에서처럼 고급스럽게 빛나지를 않아 예제 씬을 Import해서 비교했는데, Global Volume의 Tone Mapping이 ACES로 돼있었다. 나도 ACES로 바꿔주니 해결됨.

## 04 Fresnel을 응용한 이펙트를 만들어 봅시다

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/6e5cab90-d048-41be-be72-51d45af6b3b9/image.png)

여기 Emission 맵이 있는 가로등이 있다. Intensity를 올리면 Bloom 효과와 함께 발광할 것이다.\
하지만 저사양의 모바일 게임이거나 레트로한 느낌을 주기 위해 HDR이나 Bloom을 사용하지 않고 이런 효과를 내야 한다고 생각해보자.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/0ccb40c9-3dcc-465f-8e38-07346f9cc5ad/image.png)

Fresnel Effect 노드를 이용하면 색상을 굳이 HDR로 하지 않아도 빛나는 것처럼 보이는 이펙트를 만들 수 있다.

이 방법은 모델링을 이용해서 빛나는 효과를 만드는 것이기 때문에, 모양대로 빛나게 만드는 것이 가능하다.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/9a823f83-bfdd-48e1-82ae-c8edca19e10b/image.png)

조명이 깜빡이는 효과를 주기 위해, 0에서 1 사이를 오가는 값을 곱해주었다.\
하지만 그냥 곱해주면 sine의 음수 부분 때문에 이상한 색이 나온다.

**해결책**

* Saturate : 불이 꺼져 있을 때의 시간이 너무 길다
* 하프 램버트 (`*0.5+0.5`) : 부드럽게 지속적으로 반짝이는 곡선이 나온다
* 절대값 함수 : 통통 튀는 느낌이 된다

Time에 계수를 곱해주면 반짝이는 속도를 조절할 수 있다.

> \*\*애니메이션이 잘 보이지 않으면? \*\* 씬 뷰 상단의 스택에 반짝이는 효과가 붙어있는 아이콘 (Toggle skybox, fog...) 에서 Always Refresh를 체크한다.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/c09dc62b-3c74-409c-8211-cc27ea1bd593/image.png)

반짝임 효과에서 one minus를 빼주면 보호막, 비눗방울, 홀로그램같은 느낌을 줄 수 있다.\
(위에서의 깜빡임 효과를 적용하면 깜빡이는 홀로그램도 만들 수 있다)

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/24ebbbdf-1fd1-4191-952d-117a5b1e450e/image.png)

World Position을 UV 대용으로 사용하면 어떤 물체라도 World 좌표계의 기준에 맞게 텍스쳐를 입힐 수 있다.\
Time을 Negate로 음수로 만들고, 이를 Combine Y에 연결한 후 Add하여 시간에 따라 y축도 흘러간다.

> **Swizzle 노드?**\
> Vector4에서 필요한 좌표만, 순서까지 마음대로 바꾸어 출력하는 노드

> **Triplaner?**\
> xy, zy, xz 방면으로 각 면의 방향에 맞게 UV를 만들어 입혀주는 기술. 노드로도 만들어져 있다.

만들어져 있는 것을 사용하는 것은 응용의 폭에 한계가 있고, 혹시나 낭비되는 영역이 있더라도 최적화를 할 수 없다.\
각 노드를 선택한 뒤 F1이나 우클릭 > Open Documentation으로 도움말을 볼 수 있다.

Checkerboard 노드를 이용하지 않고 줄무늬를 구현해보자.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/7d0253fd-edee-4461-82c7-39eb3e9166e9/image.png)

World Position과 Fraction 노드를 이용해 줄무늬를 만들 수 있다. Power을 빼면 검은 부분이 사라진다.\
이때 Graph Settings에서 Blending Mode를 Alpha로 바꿔주어야 검은색이 투명해지지 않는다.

> **Fraction 노드?**\
> 들어온 숫자의 소수점 부분만 리턴한다. 1.1은 0.1을, 1.9는 0.9를 리턴한다.

![](https://velog.velcdn.com/images/biomatrix117/post/e45c9d29-4337-4132-b658-f1d4ae9b0d5b/image.png)

Step 노드를 추가하면, 딱 끊어져 보이는 줄무늬를 만들 수 있다.

> **Step 노드?**\
> in에 들어온 값이 Edge에 쓴 수보다 크거나 같으면 1을 반환하고, 작으면 0을 반환한다.


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