효율적인 수퍼샘플링과 선-적분을 이용한 고화질 쉬어-왑 분해 볼륨 렌더링

High-quality Shear-warp Volume Rendering Using Efficient Supersampling and Pre-integration Technique

쉬어-왑 분해 렌더링은 볼륨 렌더링 방법 중 가장 빠르지만 영상의 화질이 좋지 않다는 단점이 있다. 본 연구에서는 쉬어-왑 렌더링의 빠른 속도를 유지하며 화질을 개선하는 방법을 제안한다. 화질 개선의 첫 번째 방법은 중간영상(intermediate image) 기반의 수퍼샘플링(supersampling) 기법이다. 객체 좌표와 영상 좌표간의 변환을 효율적으로 수행하여 임의 비율의 영상 확대를 빠르게 수행한다. 화질 개선의 두 번째 방법은 선-적분(pre-integrated) 렌더링을 사용하는 것이다. 기존의 선-적분 기반 쉬어-왑 렌더링은 빈-공간 도약(empty space leaping)을 하지 못하여 속도가 저하되는 문제가 있지만, 본 연구에서 제안하는 겹친 최소-최대 지도(overlapped min-max map) 자료구조를 사용하면 빈-공간 도약을 수행하여 속도 문제를 해결한다. 본 제안 방법을 통해 광선추적법(ray-tracing) 수준의 고화질 렌더링 영상을 빠른 시간에 생성할 수 있다.

As shear-warp volume rendering is the fastest rendering method among the software based approaches, image quality is not good as that of other high-quality rendering methods. In this paper, we propose two methods to improve the image quality of shear-warp volume rendering without sacrificing computational efficiency. First, supersampling is performed in intermediate image space. We propose an efficient method to transform between volume and image coordinates at the arbitrary ratio. Second, we utilize pre-integrated rendering technique for shear-warp rendering. We propose new data structure called overlapped min-max map. Using this structure, empty space leaping can be performed so that we can maintain the rendering speed even though pre-integrated rendering is applied. Consequently, shear-warp rendering can generate high-qualify images comparable to those generated by the ray-casting without degrading speed.