본 논문에서는 3D 게임이나 가상현실, 인터렉티브 아트 등의 실시간 환경의 컨텐츠 제작에 활용가능한 수묵담채화풍의 렌더링 기법을 제안한다. 제안된 기법은 기존의 3차원 수묵화 렌더링 연구에서는 다루지 않았던, 색채표현법과 그 합성법을 중심으로 연구되었다. 색채표현법의 경우, 일반적으로 삼색을 단계적으로 겹쳐서 표현하는 수묵담채화의 특성에 따라, 실제 그림을 그릴 때에 적용되는 삼색의 혼합방법과 순서가 자동으로 적용될 수 있는 삼색기반 구조를 통해 농담과 질감효과를 표현했으며, 또한 이러한 삼색레이어의 합성을 위해서는 안료의 광학적 성질을 반영하여 실제 회화매체에 가까운 색상을 재현할 수 있는 Kubelka-Munk(KM)모델을 적용한다. 기존의 KM모델은 비사실적 렌더링 연구 분야에서 수채화, 유화 등 서양화를 대상으로 한 색채 합성에 적용되어 왔기 때문에 기존의 연구에서 제시한 방법만으로는 삼색레이어가 겹쳐질 때 나타나는 수묵담채화의 특징과 천연 재료를 사용하는 동양 안료의 색상을 정확히 반영할 수 없었다. 따라서 본 논문에서는 실제 수묵담채화에 이용되는 전통안료의 색상 분석을 통해 KM모델에 적용할 파라미터들을 추출하고, 앞에서 설계한 삼색 기반 구조에 따라 색상을 합성하는 방법을 제시한다.

본 연구에서는 영상에 간단한 공간 필터를 적용하여 연필 해칭 효과를 갖는 영상을 만들어 내는 방법을 제안한다. 해칭 스타일의 톤 생성을 위하여 모션 블러링을 이용해서 입력 영상에 방향성을 주고, 샤프닝과 블러링으로 연필 해칭 효과를 만들어 낸다. 이렇게 만들어진 영상은 영상 전체에 같은 방향으로 해칭한 것 같은 효과를 가진다. 모션 블러링을 각기 다른 방향으로 적용한 영상들을 합성하면 크로스 해칭의 효과를 만들 수 있다. 여기에 소벨 필터를 사용해서 원본 영상의 에지를 검출해서 함께 합성하여 해칭을 이용한 연필화를 생성한다.

본 연구는 3차원 삼각 메쉬의 기하 데이터 압축을 위해 지역 좌표계를 이용한 알고리즘을 소개한다. 기존의 지역 좌표계를 이용한 기하 데이터 처리 방식은 전역 좌표계를 이용한 방식에 비해 높은 압축률을 보여준다. 하지만, 각 메쉬에 적합한 지역 좌표계 3개의 축에 대한 양자화 수(quantization number)를 결정하는 어려움 때문에 실용성 측면에서 문제가 있다. 본 연구에서 새로 제안하는 지역 좌표계를 이용한 방법은 지역 좌표계 안에서 점의 위치를 기술할 때에 오직 분할 깊이(subdivision level)만을 필요로 한다. 분할 깊이 값을 크게 할수록 점의 위치를 정확하게 기술할 수 있다. 본 연구는 보다 정밀한 점 위치의 기술을 위해 $16(2{\times}2{\times}2{\times}4)$개의 subcell을 갖는 균일하지 않은 분할을 가지고 실험을 하였다. 본 연구의 새로운 압축/압축해제기는 기존 기하 데이터 압축과 비슷한 효율성을 유지하면서 실용성 면에서 중요한 압축률과 왜곡간의 제어를 직관적이고 단순하게 할 수 있도록 한다.

그래픽, 오디오, 텍스트 정보 등의 저작권 보호를 위해 사용되어오던 디지털 워터마킹은 이제 기하 정보의 저작권을 보호하는데에도 중요하게 쓰이게 되었다. 스펙트랄 영역에서의 다각형 모델에 대한 워터마킹은 여러가지 공격에 대하여 강건함을 갖는다. 우리는 기존의 스펙트랄 영역에서의 워터마킹 기법을 일반화하고 이에 기반한 새로운 방법을 제시한다. 워터마크를 삽입 할 때에 라플라시안 행렬의 고유값과 고유벡터를 찾지 않는다. 대신 스케일링 함수로 부터 얻어진 선형 작용소를 사용한다. 테스트 결과는 서로 상충되는 워터마크를 삽입하고 추출하는데 드는 비용과 공격에 대한 강건성을 어떻게 조정하였는지 보여준다.

음함수 표면을 이용한 모델링 방법은 부드러운 곡면을 나타내기에 적합하며 날카로운 부분을 표현하기 위해서는 CSG 연산을 적용한다. 기존의 방식을 이용해서 얻은 매쉬에서는 흔히 음함수의 표면과 상당한 오차를 가지는 매쉬 첨점(vertex)을 얻거나 겹쳐지는 삼각형 또는 날카로운 부분의 표현이 안 되는 점 등의 문제가 나타난다. 본 논문에서는 타원체의 특성을 이용해서 타원체 기반 음함수 표면을 정확하게 샘플링하고 동시에 날카로운 부분을 효과적으로 표현할 수 있는 매쉬를 얻기 위한 폴리곤화 방법을 제안한다. 이러한 목표를 위해 타원체의 투사 특성과 표면 법선 벡터의 연속 특성을 이용해서 음함수 표면 위에 정확하게 위치하는 첨점(vertex)의 위치를 찾고 날카로운 부분을 효과적으로 표현하기 위해 점진적인 방법으로 정확한 첨점(vertex) 위치를 찾는 방법을 제안한다. 지금까지 약점으로 지적되어 왔던 음함수 표면 모델링의 시각화 절차를 이 방법을 통해 개선함으로써 음함수 표면 모델링 기법이 제공하는 다른 장점들을 적극 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

Several optimization techniques have been proposed for volume ray casting, but these cannot achieve real-time frame rates. In addition, it is difficult to apply them to some applications that require perspective projection. Recently, hardware-based methods using 3D texture mapping are being used for real-time volume rendering. Although rendering speed approaches real time, the larger volumes require more swapping of volume bricks for the limited texture memory. Also, image quality deteriorates compared with that of conventional volume ray casting. In this paper, we propose a data structure for real-time volume ray casting named PERM (Precomputed dEnsity and gRadient Map). The PERM stores interpolated density and gradient vector for quantized cells. Since the information requiring time-consuming computations is stored in the PERM, our method can ensure interactive frame rates on a consumer PC platform. Our method normally produces high-quality images because it is based on conventional volume ray casting.

본 논문은 관상동맥의 구조와 그 움직임을 사실적으로 표현하기 위한 매개변수적 모델링기법을 제안한다. 매개변수적 기법으로 생성된 모델은 메쉬 정점의 인덱스만으로 모델간 매칭을 위한 대응점을 찾을 수 있으므로, 시간대별로 달라지는 정점의 위치를 쉽게 추적함으로써 모델의 움직임을 표현할 수 있다. 그러나 이러한 기법으로 생성된 모델은 분리, 접합 등의 변형 조작이 어렵고, 트리형태 객체에 적용하기 힘든 단점이 있다. 본 논문에서는 이를 극복하기 위해 분할된 혈관영역의 골격데이타에서 찾아낸 분기점을 중심으로 Generalized Cylinder를 이용하여 실린더 형태의 각 혈관세그먼트를 모델링 한 후, 분기영역을 3 개의 하프파이프(half pipe)와 2 개의 삼각형 패치로 연결하여 모델링하였다. 완성된 모델은 다시점 관상동맥데이터에 적용하였고, 각 시점에서 구해진 정점의 위치를 선형보간함으로써 부드러운 혈관의 움직임을 나타내었다.

본 논문에서는 가상협업환경에서의 텔레프레센스를 제공하기 위하여 실사 기반 사용자 모습을 가상세계에 투영하여 가상객체와 함께 보여주는 사용자 미러링 기법을 제안한다. 가상협업환경 구축 시 널리 이용되는 $CAVE^{TM}-like$ 시스템과 같은 프로젝션 기반 가상환경에서는 스크린으로 투사되는 빛의 변화로 인하여 강건한 사용자 영역 정의가 쉽지 않다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 적외선 반사 영상을 이용하여 사용자 영역을 정의하고 이 영역의 텍스처 정보를 칼라 카메라 영상을 통해 제공할 수 있도록 하였다. 제안 기법을 이용하면 가상환경 내에 존재하는 사용자를 상대측 가상세계에 미러링 하여 보여줄 수 있으므로 효과적인 텔레프레센스를 제공이 가능하다. 제안된 기법은 이화여자대학교 컴퓨터 그래픽스/가상현실 연구센터에 설치된 $CAVE^{TM}-like$ 시스템 상에서 실험하여 검증하였다.