본 논문은 한 장 혹은 여러 장의 실세계의 사진 영상을 입력으로 받아 영상 기반 모델링 방법 중 하나인 영상 분할 모델링 방법을 통해 환경을 3차원으로 모델링을 하고 주어진 실세계 사진 영상을 비사실적 렌더링하여 환경 탐색시 환경맵으로 사용하도록 하여 비사실적 탐색 영상을 생성하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 세밀한 3차원 환경 메쉬 모델을 생성하여 2차원 환경맵의 비사실적 랜더링 과정을 통해 비사실적 애니메이션 효과를 손쉽게 만들어 낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 환경맵의 비사실적 렌더링을 통한 환경 매핑방법으로 각 프레임 간의 유사성을 유지하며 렌더링하는 특징을 가지고 있어 자연스러운 비사실적 탐색 영상을 생성 할 수 있다.

가상환경의 표현 정보가 의미있는 데이터로서 사용되게 하기 위해서는 지구상 모든 물체를 유일하게 정의하고 표현할 수 있는 데이터 구성 체계가 요구된다. 이를 위해서는 화면에 표현할 물체의 속성 정보가 표준화된 기술 방법에 따라서 표현되어야 한다. 이것은 가상환경 정보가 실세계 정보처리 분야에서 의미있는 데이터로서 유효하게 사용되도록 하기 위해서 모든 물체에 대한 고유한 물리적 정보 기술 방법이 고려되어야 함을 의미한다. 여기에는 물체 표현에 필요한 외관에 관한 정보 뿐 아니라 물체의 내부 표현을 포함하여 물체의 기능 및 성능 표현, 길이 및 무게, 지리적 위치 등의 속성 정보까지 모두 표현되고 관리될 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이와 같은 속성 기술 방법을 위해서 lSO/IEC JTC1 SC24 WG8에서 표준화작업을 진행하고 있는 SEDRIS를 이용하여 물체의 모습과 속성을 표현하는 데이터구조를 가시화하고 이 데이터구조에 따라 물체의 모습을 렌더링하고 조작하는 가상환경 표현 인터페이스 구현에 대해 설명한다.

컴퓨터 그래픽스분야에서 유체 애니메이션은 애니메이션 제작에 있어 매우 중요한 표현 기법으로 그 적용 범위가 상당히 넓다고 할 수 있다. 그 중, 물과 가스는 대표적인 유체 표현 기법이며 그 시뮬레이션에 있어 각각 중요한 특징들을 가지고 있기 때문에 다양한 방법으로 적합한 시뮬레이션 방법들이 개발되어 왔다. 본 논문에서는 그 동안 본 연구실에서 개발해온 물리 기반의 물 시뮬레이션 기법에 대해서 소개하고 이를 통해 구현된 물 시뮬레이션 소프트웨어 제작 사례를 보이고자 한다. 또한, 최근 다양한 특수 효과를 위해 사용되는 폭발이나 화염 등의 유체 시뮬레이션에 유용하게 사용될 수 있는 반응적인 가스의 시뮬레이션 기법을 새롭게 제안하고 이 기법의 소프트웨어 제작 사례도 소개하고자 한다.

본 논문에서는 자유곡면 간의 교차곡선이 갖는 위상 구조를 분석하는 방법을 제시하며, 또한 이를 이용하여 교차곡선을 효율적이고 안정적으로 계산하는 알고리즘을 제안한다. 자유곡면 간의 교차곡선 계산은 현재까지 난문제로 알려져 있으며, 그러한 가장 큰 원인 중의 하나로서 교차곡선의 위상 구조를 분석하기 어렵다는 점을 들 수 있다. 본 논문에서는 입력으로 주어지는 자유곡면 중의 하나가 매개변수 곡면 F(u, v) 이라는 가정 하에 음함수 곡면 g(x, y, z) = 0 과의 교차곡선, 그리고 또 다른 매개변수 곡면 G(s, t)와의 교차곡선 계산방법을 제시한다. 교차곡선은 uv-평면 상의 평면 곡선으로 고려되며, 이 평면곡선에서 u-방향에 대한 극점(critical point)을 먼저 계산한 뒤 이를 이용하여 위상구조를 분석한다. 또한, 분석된 위상구조를 기반으로 전체 교차곡선을 추적(tracing)하는 알고리즘을 제시한다.

물체의 반사(specular reflection)는 물체의 재질을 이해하는 중요한 실마리임과 더불어, 반사 영역의 모양은 국소적으로 물체의 기하학적 정보를 표시하는 중요한 부분이다. 기존의 비사실적 렌더링 분야에서 다루어져 왔던 만화적 표현 관련 연구들은 극도로 단순화된 쉐이딩 모델을 사용하여 모델의 상세도를 줄이는 방법을 사용하기 때문에 반사 효과와 같은 상세함을 표현하기에는 부족하다. 본 논문에서는 물체의 반사 영역을 만화적으로 표현하는 새로운 비사실적 렌더링 기법을 제안한다. 물체의 국소 반사 모델(local reflection model)을 사용하여 물체의 모든 정점에 대한 빛의 세기를 계산한 후, 반사 영역을 추출한다. 해당 반사 영역에 만화적으로 패턴화된 텍스처를 투영하여 반사 영역을 만화적인 느낌으로 표현한다. 본 논문에서 제시하는 결과는 국소 반사 모델의 계산을 사용하고 투영 텍스처(projective texture)를 이용하는 모델 공간(object space)의 계산으로, 오늘날 보편화되고 있는 그래픽 하드웨어의 가속 성능을 최대로 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 논문의 연구결과는 실시간성이 매우 중요한 게임 등의 분야에서 만화적인 렌더링 기법을 적용하는데 사용할 수 있다.

최근 활발하게 진행되고 있는 물리 기반 유체 애니메이션에 관한 연구 결과 다양한 형태의 유체 시뮬레이션 데이터가 빈번히 생성되고 있다. 이러한 데이터를 사용하여 고급 애니메이션을 제작하기 위해서는 사실적인 유체 렌더링 기법의 적용이 필수적이다. 본 논문에서는 자연 현상 중에서 컴퓨터 애니메이션 제작에 있어 매우 유용하게 사용할 수 있는 폭발이나 화염과 같은 부류의 유체에 대하여 렌더링의 사실성을 향상 시킬 수 있는 기법을 제안한다. 본 기법은 물리 기반 시뮬레이션을 통하여 산출되는 유체의 여러 물리적 성질에 대하여 포톤 매핑 기법을 적용함으로써, 연기 데이터에 대하여 유체 광원이나 섬광 등과 같은 특수 효과를 구현하는 데에 유용하게 사용될 수 있다.

This paper presents a physically based technique for simulating complex multiphase fluids. This work is motivated by the "stable fluids" method developed by Stam to handle gaseous fluids. We extend this technique to water, which calls for the development of methods for modeling multiphase fluids and suppressing dissipation. We construct a multiphase fluid formulation by combining the Navier-Stokes equations with the level set method. By adopting constrained interpolation profile (CIP)-based advection, we reduce the numerical dissipation and diffusion significantly. We further reduce the dissipation by converting potentially dissipative cells into droplets or bubbles that undergo Lagrangian motion. Due to the multiphase formulation, the proposed method properly simulates the interaction of water with surrounding air, instead of simulating water in a void space. Moreover. the introduction of the non-dissipative technique means that, in contrast 10 previous methods, the simulated water does not unnecessarily lose mass and its motion is not damped to an unphysical extent. Experiments showed that the proposed method is stable and runs fast. It is demonstrated that two-dimensional simulation runs in real-time.