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각 파라미터에 대한 자세한 시뮬레이션 혹은 설명은 아래 공식 문서를 확인해주십시오.

Sky Atmosphere Component in Unreal Engine | Unreal Engine 5.5 Documentation | Epic Developer Community

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스카이 애트모스피어는 미에 산란과 레일리 산란을 통해 대기 내 빛의 흡수와 산란 현상을 현실적으로 시뮬레이션해주는 언리얼에서 중요한 라이트 장치입니다.

스카이 애트모스피어를 통해서 일출과 일몰에 대한 현실적인 색상 표현이 가능해집니다. 또 한, 커스터마이징을 통해서 지구와 다른 행성의 대기 환경을 조성하는 데에도 한 몫 합니다.

행성 설정

Ground Radius: 행성 중심에서 지표면까지의 반경(km)

• 지구와 유사한 환경을 만들려면 약 6360km로 설정합니다.
• 대기의 곡률과 밀도 분포에 영향을 줍니다.

Ground Albedo: 지표면의 반사도

• 태양광이 지표면에 반사되어 대기로 물들이는 색상을 결정합니다.

대기 설정

Atmosphere Height: 지표면에서 대기 상단까지의 높이(km)

• 지구와 유사하게 설정하려면 약 60-100km로 합니다.
• 대기의 두께와 밀도 분포에 직접적인 영향을 줍니다.

MultiScattering: 다중 산란 효과의 강도 (0~2)

• 값이 높을수록 더 많은 빛이 대기 중에서 여러 번 산란되어 더 부드럽고 균일한 조명 효과를 만듭니다.

Rayleigh Scattering (레일리 산란)

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레일리 산란이란?

빛이나 전자기 복사가 그 파장보다 훨씬 작은 입자들에 의해 산란되는 현상입니다. 산란 강도는 빛의 파장의 4제곱에 반비례하기 때문에, 파장이 짧은 청색과 보라색이 파장이 긴 적색보다 더 많이 산란됩니다.

대표적으로, 낮 시간 하늘의 푸른색과 일몰/일출 시간의 붉은색의 원리를 설명할 수 있습니다.

• 낮에는 태양광이 대기를 비교적 짧은 거리로 통과하면서 청색 파장이 더 많이 산란되어 하늘이 푸르게 보입니다.
• 일출과 일몰 때는 태양광이 대기를 통과하는 경로가 길어집니다. 파장이 짧은 청색광은 대부분 산란되어 사라지고, 파장이 긴 적색과 주황색 빛만 관측자에게 도달하게 됩니다. </aside>

Rayleigh Scattering scale: 대기 중 작은 입자들에 의한 빛의 산란 정도

• 값을 높을수록, 하늘이 더 붉어지고 빛 투과율이 감소합니다.
• 값을 낮을수록, 하늘이 더 어두워지고 검은색에 가까워집니다.

Rayleigh Scattering: RGB 컬러 값으로 제어하는 레일리 산란 계수

• 대기 중 작은 입자(주로 질소와 산소 분자)에 의한 빛의 산란을 나타냅니다.
• 청색광이 더 많이 산란되어 하늘이 푸르게 보이는 현상을 설명합니다.

Rayleigh Exponential Distribution: 레일리 산란 효과가 **40%**로 감소하는 고도(km)

• 대기의 밀도 분포를 결정하며, 지구와 유사하게 설정하려면 약 8km로 합니다.

Mie Scattering (미에 산란)

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미에 산란이란?

물 머티리얼 에서 사용되는 Single Layer Water Material에 활용되는 산란 모델입니다.

입자의 크기가 빛의 파장과 비슷할 경우 일어나는 빛의 산란 현상입니다.

다음과 같은 자연 현상에서 미에 산란을 살펴볼 수 있습니다.

• 구름의 색상: 구름의 작은 물방울이 모든 빛을 산란시키며 흰색이나 회색으로 표현됩니다.
• 폭포와 분수 : 수직으로 낙하하며 튀어 오르는 작은 물방울들에 의해 산란을 하게 됩니다. </aside>

Mie Scattering: RGB 컬러 값으로 제어하는 미에 산란 계수

• 대기 중 큰 입자(먼지, 수분 등)에 의한 빛의 산란을 나타냅니다.
• 미에 산란은 파장에 덜 민감하여 주로 흰색 또는 회색 빛을 만듭니다.

Mie Absorption: 미에 입자에 의한 빛의 흡수를 나타냅니다.

• 대기의 혼탁도에 영향을 줍니다.

Mie Anisotropy: 미에 산란의 방향성을 결정합니다. (-1~1)

• 1에 가까울수록 전방 산란이 강해져 태양 주변의 후광 효과가 강해집니다.

Absorption (흡수)

Absorption: RGB 컬러 값으로 제어하는 오존 층의 흡수 계수.

• 주로 자외선을 흡수하여 지표면을 보호하는 역할을 합니다.

Absorption Tent: 오존 층의 고도 분포를 나타내는 값

• 지구의 경우 약 10-40km 사이에 집중되어 있습니다.

Materials Input Value (머티리얼 입력값)

언리얼 렌더링 파이프라인에서는 스카이 애트모스피어의 데이터들을 입력 값으로 지원합니다. 언리얼 내 물리 기반 렌더링과 접목하여 현실적인 대기 효과를 활용한 커스텀 머티리얼을 구현해도록 설계되어 있습니다.

SkyAtmosphereAerialPerspective

• 대기의 원근감을 계산하는 노드입니다. 거리에 따른 대기의 산란 효과를 구현하여 멀리 있는 물체가 대기에 의해 흐려지고 색상이 변하는 현상을 표현합니다.

SkyAtmosphereDistantLightScatteredLuminance

• 먼 거리에서 오는 빛(주로 태양이나 달)이 대기를 통과하면서 산란되어 발생하는 휘도를 계산합니다. 하늘의 전반적인 밝기에 영향을 줍니다.

SkyAtmosphereLightDirection

• 대기 조명의 방향 벡터를 제공합니다. 주로 태양이나 달의 방향을 나타내며, 이 방향에 따라 대기 산란 효과가 달라집니다.

SkyAtmosphereLightDiskLuminance