3차원 체적데이터의 광선추적법에서는, 영상을 구성하는 각 화소의 색깔을 보통 각 화소점에서부터 발사한 광선 위의 각 표본점들이 미치는 영향의 합으로 구한다. 이 합을 자연스럽게 표현하는 법은 적분이다. 그러나, 대부분의 방법에서는 적분을 통한 분석적 해법을 찾기 어렵기 때문에 수치누적계산법을 통하여 구한다. 본 논문에서는 체적데이터의 광선추적법을 위한 분석적 해법을 구할 수 있다는 것을 보여준다. 끝으로 우리의 접근법에 대한 의의와 유용함에 대한 가설적인 결론을 실험에 근겋여 이끌어낸다.

파티클시스템은 비정형적 물체를 표현하기 위해 모인 기본 파티클들의 집합으로 정의된다. 파티클시스템은 시간에 대해 동적인 성질을 가지므로 연기, 구름, 폭포, 폭발 등과 같이 비정형적이고 시간의 흐름에 따라 변화하는 물체를 표현하기 적합한 모델링방법이다. 그러나 표현하고자하는 물체의 모양이나 변화의 양상이 복잡한 경우 이를 조정하기 위하여 많은 수의 파라미터가 필요하게 되고, 이들 파라미터들의 상호영향을 고려하며 적절히 조절하기가 매우 어려워지게 된다. 또한 파티클의 움직임과 변화를 계산하기 위하여 운동방정식 및 변화함수를 근사화하여 사용하는데 이는 근원적인 부정확성(inaccuracy)을 내포하므로 이런 부정확성을 포함하고 있는 다수의 요인이 결합되었을 때 나타나는 궁극적 결과를 파악하기 어렵다. 본 논문에서는 이런 문제를 해결하기 위하여 기존의 파티클시스템에서의 파티클의 운동 및 변화를 제어하는 데에 퍼지제어기법을 도입하는 새로운 접근방식을 제안하고, 시스템을 구현하여 폭발장면 등을 대상으로 하여 실험한다.

범프 맵핑(bump mapping)은 나무껍질과 같은 울퉁불퉁한 물체를 표현하기 위한 방법으로서 텍스쳐 맵핑(texture mapping)보다 더욱 사실적인 영상을 얻을 수 있는 렌더링(rendering) 기법이다. 본 논문에서는 기존의 범프 맵핑 알고리즘의 단점을 보완한 새로운 알고리즘을 제시하며, 또한 이 알고리즘을 실시간으로 처리하기 위한 하드웨어 구조를 제시한다. 이는 기존의 구조에 비해 구현하기가 더욱 간단한 것이다.

광추적표현(ray tracing rendering) 기법은 컴퓨터를 이용하여 현실감 있는 영상을 얻기 위한 음영처리 방법의 하나로 오랜 컴퓨터 처리시간을 필요로 한다. 병렬처리 기법을 적용함으로서 컴퓨터 처리시간을 효과적으로 줄일 수 있어, 본 논문에서는 광추적 기법을 위한 병렬 알고리듬을 구현하고 트랜스퓨터시스템 상에서 실험하였다. 또한 알고리듬의 확장성과 부하균형을 위하여 프로세서 farm 모델을 응용하였다. 전체의 영상을 균일한 크기로 분할하고 각각의 프로세서 farm에 분배하는 방식을 사용하였기 때문에 제안된 알고리듬에서는 병렬시스템의 확장성과 부하의 균형문제를 자연스럽게 해결하였다. 구현된 병렬 알고리듬은 가변의 일꾼을 가지는 트랜스퓨터에서 실행하였으며 효율은 9개의 프로세서를 사용하였을 때 65% 이상으로 나타났다. 가장 우수한 성능을 가지는 경우는 작업의 분할 크기가 256~1024개의 화소를 가질 때인 것으로 측정되었다. 이와 같은 높은 효율과 우수한 확장성 이외에도 트랜스퓨터시스템이 지니고 있는 가격 대 성능비의 우수성으로 인하여, 트랜스퓨터는 확장성 있는 병렬시스템으로 적합한 것을 알 수 있다.

주어진 제약조건을 만족시키는 부드러운 곡선과 곡면을 찾으려는 많은 시도와 노력이 계속되어 왔고, 보간과 근사 이론의 발달과 컴퓨터의 등장은 이러한 요구를 충족시키기 위한 중요한 역할을 하게 되었다. 곡선과 곡면을 모델링하는 지금까지의 많은 연구가 매개변수에 의한 방법에 집중되어 왔으나 모델링 시스템에서 물체를 표현할 때, 몇가지 문제에 직면하게 되었다. 따라서 최근에는 다항 방정식의 형태로 표현되는 음대수 곡선, 곡면에 대한 연구에 많은 관심을 갖게 되었고, 상대적으로 낮은 차수를 갖는 곡면을 만들 수 있게 되었다. 본 논문에서는 음대수 함수를 이용하여 표현된 곡선 및 곡면에 대한 기하학적 성질과 수학적인 계산 과정을 정리하고 이런 기본 배경을 바탕으로 여러 가지 방법을 이용하여 사용자가 원하는 곡선과 대칭성을 갖는 회전체 곡면을 쉽게 설계할 수 있는 도구의 구현에 대해 설명한다. 이렇게 구현된 회전체는 CAD나 CAM과 같은 실용적인 분야에서 대칭성을 갖는 복잡한 물체를 설계할 때, 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

다양한 라이프스타일을 추구하는 소비자의 니즈(needs)는 첨단 컴퓨터 기술을 활용한 디자인 연구과정의 개발을 통하여 체계적으로 파악될 수 있다. 특히 제품 디자인의 가장 중요한 요소인 색채는 그 복합적 특성으로 인하여 정확한 정보를 파악하여 분석하는 것이 어려웠다. 본 연구에서는 WWW을 이용한 디자인과 색채 기호조사 방법을 개발하고, 이의 실험을 통하여 시간적, 경제적, 지역적 한계를 지닌 기존의 색채조사 방법을 보완할 수 있는 새로운 디자인 연구방법의 가능성을 제시하고자 한다. 이는 기존의 언어적이고 추상적인 색채조사를 구체적 제품의 3D 모델링을 이용한 시각적이고 구체적인 색채 조사로 대체함으로서, 보다 신뢰도가 높은 정보의 획득과 분석을 가능하게 한다는 점에 연구의 의의가 있다.

이 논문은 실감나는 컴퓨터 그래픽 애니매이션을 하기위한 새로운 방법을 제시하는데, 이것은 forward dynamic simulation 과 비선형 방정식 해법을 사용한 것이다. 이 방법을 사용하여 시뮬래이션할 경우, 물리학적 기하학적 기구학적 제약을 쉽게 만족시킬 수 있다. 이러한 forward dynamic simulation 기법은 특히 비 자발적인 동작에 대하여 아주 실감나는 동작을 제공한다. 이러한 시뮬래이션 기법에 비선형 방정식 해법을 사용하여 컴퓨터 그래픽 애니매이션 기법을 만든다. 기본적인 방법은 동작 제어 기능을 추가하여 사용자가 애니매이션 하고자 하는 목적을 만족 시키는 것인데, 비선형 함수의 문제로 변환하여 최적값만 찾으면 되는 것이다. 이러한 forward dynamic simulation 을 사용한 애니매이션을 작동기를 가진 경우와, 작동기를 가지지 않은 경우로 나누어 두개의 제어방법을 제시하는데, 특히 선형 작동기(근육)를 가진 경우에 대하여 보다 현실에 가까운 제어법을 제시한다. 이상의 두 동작 제어에 관한 예를 "마술주사위" 와 "사람의 일어섬" 예로 보여준다.

3차원 컴퓨터 그래픽스 응용 프로그램은 그래픽 객체(graphical object)들의 관리와 디스플레이(display), 그리고 객체들에 발생하는 이벤트(event)등을 처리해야만 한다. 하지만, 이들은 상당히 복잡한 일일뿐만 아니라 많은 그래픽스 응용 프로그램에 공통되는 내용들이기 때문에, 이런 응용 프로그램들에게 유연성을 제공하는 툴을 개발하려는 시도가 계속되어져 왔다. 본 논문에서는 사용하기 편리하고 쉽게 모델링과 렌더링을 할 수 있는 기능을 제공하며, 객체 지향 기법으로 설계되었기 때문에 확장이 용이한 그래픽스 툴킷의 설계 및 구현에 대해 설명한다.

지리 정보 시스템에서 발생하는 중요한 문제 중의 하나는 3차원 지형 자료 획득이다. 기존의 야외 조사나 항공 사진 분석 방법은 비용 문제가 수반되어, 기존 등고선 지도로부터 지형 자료를 획득하는 방법이 주목을 받고 있다. 이 방법을 위해서는 등고선 추출, 등고선 높이값 부여, 3차원 지형 복원의 처리 단계가 필요하다, 본 논문에서는 등고선 지도로부터 3차원 지형 자료를 획득하기 위한 처리 절차를 체계적으로 개발하고, 이에 필요한 문제들을 파악하고 해결방법을 기술한다. 위의 세가지 처리 단계중 앞의 두 단계에 대해서는 필요한 연산 및 기존 방법론을 검토하며, 세 번째 지형 복원 단계에 대해서는 래스터 기반 알고리즘을 제안하고 실제 지도에 대한 실험 결과를 기술한다.

단층 촬영한 영상을 삼차원적으로 재구성해서 가시화 또는 자동처리와 분석을 하기 위해서는 등방 해상도의 삼차원 영상 자료를 생성하는 보간이 필수적이다. 최근에 제시된 형태기반 보간 방법은 먼저 형태를 분할한 이후, 보간을 행하므로 구조적으로 객체간 뚜렷한 보간 영상을 생성하는데는 유리하지만 대부분 이진 영상을 대상으로 보간을 수행하므로 영상을 이루는 주요 객체들을 표현할 수 없으며 내부 구조를 가시화할 수 없으며 방법상 보간을 위하여 행하는 최소거리 계산시 많은 수행시간을 소모한다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영상을 이루는 주요 구성 객체를 표현할 수 있는 그레이-스케일 영상을 대상으로 보간 영상을 생성하고 이차원 평면상의 최소거리 맵 구성과 삼차원 공간 개념을 고려한 최소거리 맵 수정으로 계산시간을 효율적으로 단축시키면서 고질의 보간 영상을 생성할 수 있는 새로운 형태기반 보간법을 제시하였다.

전세계적으로 초고속 통신망 구축이 활성화됨에 따라 네트워크에서의 멀티미디어 서비스가 현실화되어 가고 있다. 인터넷의 보급과 함께 앞으로 네트워크 상에서의 비지니스가 일반화될 것이며 그래픽스 및 애니메이션을 이용한 텔레마케팅 시스템 개발이 활성화되리라고 본다. 멀티미디어 텔레마케팅 시스템 개발에 있어서 이러한 3차원 고급 이미지로 구성한 VR(Virtual Reality)을 응용하면 사용자에게 보다 첨단의 서비스를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 통신망에서의 멀티미디어 텔레마케팅을 위한 클라이언트/서버 시스템과 이를 기반으로 하여 각종 응용서비스를 개발하는데 이용할 사용자 인터페이스로서의 대화형 VR 저작도구의 구성에 대해 기술한다.