Two Efficient Methods for Generating Depth-of-Field

효율적인 피사계 심도 생성을 위한 두 가지 기법

The depth of field is the range that the objects inside of this range treated to be focused. Objects that are placed out of this range are out of focus and become blurred. In computer graphics, generating depth of field effects gives a great reality to rendered images. The previous researches on the depth of field in computer graphics can be divided into two major categories. One of them is the distributed ray tracing that samples the lens area against each pixel. It is possible to obtain precise results without noise if enough number of samples are taken. However, to make a good result, a great number of samples are needed, resulting in an enormous timing requirement. The other approach is the method that approximates depth of field effect by post-processing an image and its depth values computed using a pin-hole camera. Though the second technique is not that physically correct like distributed ray tracing, many approaches which using this idea have been introduced because it is much faster than the first approach. But the post-processing have some limitations because of the lack of ray information. In this paper, we first present an improvement technique that corrects the previous post-processing methods and then propose another one that accelerates the distributed ray tracing by using a radiance caching method.

피사계 심도란 카메라에서 초점이 맞은 지점을 전후로 초점이 맞은 것과 유사한 선명도를 가지는 영역을 말한다. 이 영역을 벗어난 물체들은 아웃 포커싱 되어 흐릿하게 보이게 된다. 렌더링 한 이미지에 피사계 심도 효과를 내게 되면 그렇지 않은 이미지에 비해 훨씬 사실적인 영상을 얻을 수 있다. 렌더링에서 피사계 심도 효과를 내기 위한 기존 연구는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 먼저 분산 광선 추적법은 한 픽셀에 대해 주어진 렌즈 영역을 샘플링 하는 방법이다. 이 방법은 샘플링 횟수가 많아질수록 노이즈가 없는 정회한 영상을 얻게 되지만 그러기 위해서는 시간이 매우 많이 걸린다. 반면 후처리 방법은 광선 추적법 등을 이용하여 얻은 핀홀 카메라 이미지와 깊이 정보를 이용하여 피사계 심도 효과를 내는 것인데 분산 광선 추적법 만큼 정확하지는 않지만 훨씬 빠른 속도로 유사한 결과를 얻을 수 있어 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 후처리 방법은 핀홀 카메라에서 생성된 이미지만을 이용하므로 실제 렌즈에서 보이는 모든 정보를 알 수 없다는 한계가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 두 가지 형태의 방법을 각각 발전시켜 후처리 기반 피사계 심도 계산의 정확도를 높이는 방법과 분산 광선 추적법의 계산 속도를 향상시키는 방법을 제시한다.