본 논문에서는 게임 엔진에서 사용되는 노말맵(Normal Map)의 원리와 그 응용 방식에 대해 연구하였다. 노말맵은 게임에서 하이 폴리곤 모델링에 적용되는 조명 적용 데이터를 로우 폴리곤에 적용할 수 있는 기술로, 하이 폴리곤 모델링의 벡터 방향 데이터를 텍스쳐로 저장하여 로우 폴리곤에 적용해서 벡터 방향을 텍셀단위로 조정할 수 있게 한다. 여기에서는 게임에서의 노말맵 저장 방식과 연산 방식에 대해 소개하고 이를 응용하여 최적화 시킬 수 있는 방법에 대해 연구한다.
본 고는 사단법인 일본기계공업연합회 및 일본옵토메카트로닉스협회에서 2003년도 3월에 발행한“옵토메카트로닉스 로드맵 작성 조사연구보고서(정밀가공 및 계측요소기술)”로서 국내 광학산업 발전에 도움이 되고자 한국광학기기협회에서 일부 자료를 번역한 것이다. 3월호의 정밀가공 기술로드맵에 이어 5월호와 7월호에서는 계측요소기술 로드맵을 2회 나누어 게재한다.
깊이맵은 현재 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 깊이맵을 인공 신경망으로 생성하는 연구가 최근 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 기존의 기 제작된 깊이맵 생성 알고리즘을 합성곱 신경망으로 구현할 수 있는지에 대한 타당성을 검증한다. 먼저 깊이맵은 관심맵과 운동 히스토리 영상의 가중치 합으로 얻는다. 실험영상과 깊이맵을 합성곱 신경망의 입력과 출력으로 하여, 신경망을 학습시킨다. 정성적, 정량적 실험 결과는 제안한 합성곱 신경망이 깊이맵 생성 방법을 대체할 수 있다는 것을 보여준다.
진화연산은 최적화와 기계학습에 널리 사용되지만 또한 창조적이고 새로운 것을 만드는 데에도 사용될 수 있다. 본 논문에서는 지식을 표현하는 유연한 구조인 토픽맵에 주목하여, 새롭고 창의적인 토픽맵을 생성하는 토픽맵의 진화 시스템을 제안한다. 여기서는 만들어진 토픽맵이 유효한지에 대한 사람의 평가를 활용하는 대화형 진화 연산 방법(Interactive Evolutionary Computation)이 사용된다. 본 진화하는 토픽맵 시스템은 창의성을 도모하는 도구로서, 사용자들에게 새롭고 창의적인 지식을 떠올릴 수 있도록 도울 수 있을 것이다. 앞으로는 이 시스템에 보다 토픽맵에 정교한 사용자 인터페이스와 시각화 방법을 도입하고 기계학습을 활용하여 시스템의 진화 중에 나타나는 사용자의 피로를 크게 줄이는 방법을 연구할 것이다.
본 논문에서는 두 가지 혼돈맵들 -톱니맵 $S_2(x)$ 와 텐트맵 $T_2(x)-$ 을 연결시킨 하나의 합성맵을 기초로 사용하는 독립된 하나의 합성상태머신을 설계하는 방법 및 그 결과을 제시하였다. 두 가지 다른 혼돈맵들 -톱니맵과 텐트맵- 의 합성 논리를 이용하여 설계된 독립된 하나의 합성상태머신에서 발생하는 혼돈적인 상태들을 그래프적으로 보였으며, 발생하는 의사 난수적인 상태들의 주기는 이산화된 진리표의 정밀도에 따른 길이를 갖는다는 것도 보였다.
본 논문에서는 대상자의 체력상태에 따른 군집과 운동처방 과정 전반을 시각화 하는 방법을 비쥬얼패스맵이라 명명하고, 비쥬얼패스맵을 이용하여 운동처방사의 처방과정을 시각화하는 것을 목표로 한다. 비쥬얼패스맵은 대상자의 체력상태에 따른 군집 분포, 대상자의 현재 상태와 목표 상태, 운동처방에 따라 어떤 군집에 속하게 될지를 보여준다. 그래서 비쥬얼패스맵은 운동처방 안에 따라 현재 상태에서 목표 상태에 이르기까지의 경로를 나타내게 된다. 비쥬얼패스맵에서 대상자의 특성 간 군집을 표현하기 위해 인공신경망 SOM을 이용했고, 일반인 1,500명의 체력검사 결과값, 비만도, 나이 정보를 학습하여 군집형태를 시각화했다. 또한 운동처방사의 운동처방 자료를 이용하여 운동처방 과정을 비쥬얼패스맵으로 시각화했다.
게임세대를 위한 효과적인 교육방법으로 게임을 통한 학습이 주목을 받고 있다. 교육용 게임은 학습 스토리 전달을 위해, 게임화면에서 객관적 시점인 전지적인 뷰가 추가적으로 필요하다. 이 전지적인 뷰는 우수한 실시간 가독성과 학습내용에 대한 전체적이고 자세한 정보들을 체계적으로 제공하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 학습스토리텔링을 위해 필요한 전지적인 뷰로서 학습맵을 제안하였다. 제안하는 학습맵은 학습내용을 전지적으로 보여주기 위해, 지역별 학습맵, 주제별 학습맵, 그리고 진행별 학습맵으로 구성되어 있다. 우수한 실시간 가독성을 위하여, 제안하는 학습맵은 비주얼 다이어그램들로 표시된다. 제안한 학습맵은 게임미니맵을 사용하는 모든 교육용게임에 적용할 수 있다.
다층 변위 매핑 기법은 여러 층으로 구성된 변위 맵들을 사용하여 단층의 변위 맵으로 표현할 수 없는 복잡한 형태를 재현할 수 있으며, 영화와 게임 등의 디지털 콘텐츠에서 보다 사실적인 표현을 저비용으로 제공할 수 있다. 하지만 다층 변위 맵 자료 구조의 특성상 표현을 자세히 할수록 여러 층의 변위 맵이 필요해지고 하단부의 변위 맵일수록 변위 정보를 저장하고 있지 않은 공간이 많이 생긴다. 본 논문에서는 저장 공간을 비효율적으로 사용하는 다층 변위맵을 비손실 압축하고 렌더링하는 방법을 제안한다. 제안하는 렌더링 방법은 비손실 압축 변위맵 정보를 사용하기 때문에 원본 변위 맵의 렌더링 결과와 동일한 화질을 보장한다.
본 논문은 저해상도의 깊이 카메라와 고해상도의 양안식 카메라를 결합한 복합형 카메라 시스템에서 관심영역(region of interest, ROI)이 향상된 깊이맵을 생성하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 깊이 카메라로 획득한 깊이 정보를 3차원 워핑(warping)하여 좌영상의 ROI 깊이맵을 생성한다. 그런 다음, 양안식 카메라로 획득한 좌우영상의 배경 영역을 스테레오 정합하여 좌영상의 배경 깊이맵을 생성한다. 최종적으로, ROI 깊이맵과 배경 깊이맵을 결합하여 최종 깊이맵을 생성한다. 제안하는 방법으로 생성한 고해상도 깊이맵은 기존의 스테레오 정합 방법보다 ROI에 정확한 깊이 정보를 제공한다.
본 논문에서는 토픽맵의 모델 특성을 고려한 토픽맵 매칭 및 통합 기법을 제안한다. 이전까지의 대부분의 스키마 매칭 연구들은 계산 시간의 효율성을 고려하지 않고 매칭 기법의 범용성 및 정확성을 높이기 위한 목적으로 개발되어 왔다. 그러나 현재 표준적인 온톨로지 언어로 RDF/OWL과 토픽맵이 사용되고 있으며 앞으로 많은 온톨로지들이 이들 언어로 구현될 것이다. 따라서 본 논문에서는 토픽맵 데이터 모델의 구조적 특성 및 제약조건을 고려하여 토픽 분할, 토픽명기반 매칭연산, 속성기반 매칭연산, 계층구조기반 매칭연산, 연관관계기반 매칭연산 및 통합 알고리즘을 개발함으로써 효과적이면서 효율적인 토픽맵 매칭 및 통합이 가능함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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