본 연구는 가상 조경을 구성하는 다양한 종류의 디지털 잎을 쉽고 직관적으로 제작할 수 있는 저작도구 개발방법을 제안한다. 제안하는 저작도구의 핵심 시스템은 영상 워핑기반의 잎몸 윤곽선 변형 방법, 잎맥의 절차적 모델링 그리고 잎의 색과 명암 등을 표현하기 위한 수리모델기반 시각화 방법으로 구성된다. 우선 잎 영상을 입력으로 받아 잎몸에 대한 윤곽선 정보를 찾고, 특징기반 영상 워핑을 활용하여 다양한 잎몸 형상을 직관적인 구조에서 쉽게 생성할 수 있는 잎몸 변형 방법을 설계한다. 그리고 계산된 잎몸 윤곽선을 기반으로 잎몸 형상에 적합한 자연스러운 잎맥 패턴을 생성하는 일반화된 절차적 모델링 방법을 저작도구에 맞게 구현한다. 마지막으로 약수 함수의 합성 기반의 수리모델을 활용하여 잎의 색, 명암 그리고 시간에 따른 변화를 표현할 수 있는 시각화 기능을 적용한다. 제안한 저작도구를 활용하여 제작된 디지털 잎이 다양한 3차원 디지털 콘텐츠 분야에 활용 가능하도록 텍스쳐 지원 기능을 제공한다.

본 논문은 실제 블랙박스 영상을 통해 추적한 차량의 실제 경로 또는 사용자가 UI를 통해 그린 차량의 이동 경로를 이용하여 사실적인 3차원 차량 충돌 장면을 물리 시뮬레이션을 통해 생성하는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션에 사용될 차량의 3차원 경로의 획득, 물리 기반 시뮬레이터 상에서 사용자가 원하는 경로대로 3차원 차량 모델을 적은 오차로 제어하는 경로 추적 알고리즘, 그리고 남아있는 오차를 보다 더 줄여주는 경로 최적화 알고리즘을 조합하여 사용자의 의도에 맞는 정확한 경로에서의 차량 충돌 장면을 재현하도록 도와준다. 또한 차량 충돌로 인한 차체의 변형을 차량 모델 골격의 세분화를 통하여 실시간으로 시뮬레이션 하여 실제 교통사고 시의 차량의 충돌 장면이 최대한 가상공간에서 사실적으로 재현되도록 한다.

본 논문에서는 방송국 그린 스튜디오에 서 있는 연기자와 CG로 표현되는 스페셜 이펙트(물, 불, 연기 등)와의 상호작용을 제공하는 시스템을 제안한다. 기존의 가상 스튜디오는 주로 CG 배경과 연기자 촬영 영상을 정합하는 방법에 초점을 맞추고 있다. 기존의 연구와 달리 본 논문에서는 실제 연기자와 상호작용하는 비주얼 이펙트를 시뮬레이션하는데 집중함으로써 TV 화면에서 새로운 영역을 표현하고자 한다. 연기자 동작에 비주얼 이펙트를 연동하기 위하여 깊이 카메라를 이용하여 연기자 동작을 추출한다. 이를 3차원 벡터 필드로 변환하고 Navier Stokes 방정식의 외력으로 적용하여 물, 불, 연기의 유체를 시뮬레이션한다. 특히, 물의 상호작용을 사실적으로 표현하기 위하여 물에 연동되는 스플레쉬의 상호작용도 함께 시뮬레이션하여 물이 등장하는 비주얼 이펙트의 사실감을 극대화시켰다. TV의 실시간 녹화를 지원하기 위하여 GPU 프로그래밍을 도입하여 VFX의 실시간 상호작용을 지원하는 기능도 추가하였다. 제안된 방법의 유용성은 물, 불, 연기, 바다 속 물고기 떼 등의 VFX 시뮬레이션과 연기자와의 상호작용 실험을 통하여 확인할 수 있었다.

사람의 손가락은 도구를 다루는 세밀한 동작을 하기 위해 필수적인 부위이며, 캐릭터 애니메이션에 있어 자연스러운 손가락 움직임 표현은 중요한 이슈 중 하나이다. 그 중에서도 키보드 타이핑 모션은 다양한 관절을 자연스럽게 사용하는 고난도 동작이며, 기존 애니메이션 파이프라인을 활용해서는 만들기 쉽지 않다. 본 논문에서는 물리 시뮬레이션을 이용하여 사실적인 키보드 타이핑 모션을 자동으로 생성하는 방법을 제시한다. 물리 기반 시뮬레이션에서 타이핑 모션을 잘 수행하기 위해서는 손과 키보드 모델이 허용된 범위를 벗어나지 않아야 하며, 사용자의 입력에 맞는 키만 정확히 타건해야 한다. 또한 실제 키보드 타건을 관찰한 결과 항상 손의 위치 및 자세는 키보드 위의 특정 기본 자세를 유지하려고 하며, 타건하는 손가락 이외의 움직임을 최소화하려는 경향을 확인할 수 있었고 이를 반영하고자 하였다. 이러한 다양한 제약 조건을 하나의 해결기에서 다루어 실시간으로 자연스러운 키보드 타이핑 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있고, 이러한 결과는 애니메이션 및 가상 현실 기반 인터랙션 컨텐츠 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

본 논문에서는 전통적으로 삼차원 모델 복원에 사용되는 볼륨 기반 자료 구조의 한계점을 극복하기 위해 평면 해시 구조를 볼륨 구조와 상호보완적으로 사용하는 하이브리드 모델 표현을 제안한다. 실내 환경에 대한 삼차원 모델 복원은 좁은 공간에 대한 정밀한 복원 결과를 얻기 위해 볼륨 기반의 자료 구조를 사용하였으나, 이러한 볼륨 기반의 자료 구조는 메모리의 사용량이 많아 대규모 공간에 대한 삼차원 복원으로 확장이 용이하지 못하였다. 본 논문에서는 이러한 기존 삼차원 모델 복원의 확장성을 증가시키기 위해 메모리를 효율적으로 사용하는 평면 해시 모델 구조를 제안한다. 또한 이러한 제안된 평면 해시 모델 구조를 넓고 단순한 평면 복원을 위해 사요하고, 좁고 디테일한 공간 복원에는 기존 볼륨 구조를 동시에 사용하는 하이브리드 복원 방법을 사용한다. 제안된 기법은 GPU 상에서 구현되어 공간을 실시간으로 복원 가능하다.