• Journal of the Korea Computer Graphics Society
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• v.18 no.1
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• pp.11-21
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• 2012

Point-based rendering has gained much attention as an alternative to polygon-based rendering because of its simplicity and flexibility. However, current point-based rendering techniques do not provide a sufficient rendering quality for translucent materials such as human skin. In this paper, we propose a point-based rendering framework with subsurface scattering of light, which is important to create the soft and semi-translucent appearance of human skin. To accurately simulate subsurface scattering in multi-layer materials, we present splat-based diffusion to apply a linear combination of several Gaussian basis functions to each splat in object space. Compared to existing point-based approaches, our method offers a significantly improved visual quality in rendering human faces.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.8 no.1
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• pp.88-100
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• 2005

In computer graphics, realistic skin rendering has been regarded as difficult tasks and remains as an important research subject. Translucent materials like skin have some complicated optical properties including subsurface scattering. In this paper, we proposes a skin shader based on subsurface scattering to render realistic skin and it has been implemented as a plug-in for Maya, 3D Package. The rendered image using this proposed skin shader appears more realistic than the rendered image using classical shading techniques. Furthermore, we could model sebum, epidermis, dermis using specular reflection, multiple scattering, single scattering respectively.

• Proceedings of the Korea Multimedia Society Conference
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• 2003.11b
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• pp.585-588
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• 2003

최근의 영화나 애니메이션에 자주 등장하는 디지털 인간 캐릭터의 제작에서 사실적인 피부 렌더링을 위하여 다양한 공학적, 예술적 접근이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 사실적인 피부렌더링을 위해 subsurface illumination 테크닉을 이용한 쉐이더를 구현하고 아티스트들의 효율적인 제어를 위해 보다 직관적인 인터페이스를 제안하였다. 구현한 쉐이더는 3D 그래픽 응용 프로그램인 Maya의 플러그인 형태로 제작되었으며 기존의 전통적인 쉐이딩 인터페이스와의 조화를 고려하여 제안된 매개변수들을 확장 형태로 제공하였다.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.16 no.4
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• pp.520-528
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• 2013

Makeup simulation is a tool that tests various makeup methods on a virtual digital face using input and display devices. Although several simulation systems supporting various makeup styles have been recently developed, most systems have many limitations on realistic skin representations because they use 2D facial images. We develope a realistic makeup simulation method which can control skin reflectance and roughness parameters. The method allows a user to simulate makeup applications while changing skin parameters using high-resolution facial data acquired by 3D scanners. Besides we use a point-based shape representation which enables simple and flexible 3D rendering, and provide a more realistic makeup simulation by applying different skin parameters on each part of the face.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2014.04a
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• pp.840-843
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• 2014

사실적 피부 렌더링은 피부 표면에서 일어나는 확산반사(Diffusion) 및 경면반사(Specular) 뿐 만 아니라 피부층 내에서 산란되어 나오는 산란광과 얇은 피부층을 통과하는 투과광 등을 고려하여 렌더링 되어야 한다. 이를 물리적인 개념들을 사용하여 실시간으로 계산하여 표현하는 것은 많은 계산량과 시간을 필요로 하므로 확산 반사 및 경면 반사 등을 미리 계산하여 텍스쳐로 저장하고 재사용하는 사전정의 BRDF 방법으로 근사화하여 표현할 수 있다. 하지만 사전정의 BRDF를 통해 생성된 피부 투과광색상 텍스쳐 맵은 그 색상이 고정되어있어 조명의 색상이 바뀌어도 피부를 투과하는 빛의 색상이 변하지 않아 부자연스러움을 보인다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 물체와 조명간의 거리를 이용하여 빛의 감쇠비율을 구하고 조명의 색상 값과 감쇠비율을 이용하여 피부 투과광 색상 텍스쳐 맵의 RGB채널 수정을 통해 피부 렌더링에서의 자연스러운 투과광 표현이 가능함을 보였다.

• Journal of the Korea Computer Graphics Society
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• v.18 no.2
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• pp.55-62
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• 2012

This paper presents a new method to represent the secondary deformation effect using simple mass-spring simulation on the vertex shader of the GPU. For each skin vertex of a 3D character, a zero-length spring is connected to a virtual vertex that is to be rendered. When a skin vertex changes its position and velocity according to the character motion, the position of the corresponding virtual vertex is computed by mass-spring simulation in parallel on the GPU. The proposed method represents the secondary deformation effect very fast that shows the material property of a character skin during the animation. Applying the proposed technique dynamically can represent squash-and-stretch and follow-through effects which have been frequently shown in the traditional 2D animation, within a very small amount of additional computation. The proposed method is applicable to represent elastic skin deformation of a virtual character in an interactive animation environment such as games.

• Journal of Korea Game Society
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• v.7 no.1
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• pp.31-42
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• 2007

In the natural world, most materials such as skin, marble and cloth are translucent. Their appearance is smooth and soft compared with metals or mirrors. In this paper, we propose a new GPU based hierarchical rendering technique for translucent materials, based on the dipole diffusion approximation, at interactive rates. Information of incident light, position, normal, and irradiance, on the surfaces are stored into 2D textures by rendering from a primary light view. Huge numbers of pixel photons are clustered into quad-tree image pyramids. Each pixel, we select clusters (sets of photons), and then we approximate multiple subsurface scattering term with the clusters. We also introduce a novel hierarchical screen-space interpolation technique by exploiting spatial coherence with early-z culling on the GPU. We also build image pyramids of the screen using mipmap and pixel shader. Each pixel of the pyramids is stores position, normal and spatial similarity of children pixels. If a pixel's the similarity is high, we render the pixel and interpolate the pixel to multiple pixels. Result images show that our method can interactively render deformable translucent objects by approximating hundreds of thousand photons with only hundreds clusters without any preprocessing. We use an image-space approach for entire process on the GPU, thus our method is less dependent to scene complexity.

• Journal of Korea Game Society
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• v.9 no.5
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• pp.137-144
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• 2009

This paper predicts 6 facial regions that may have sharply different scattering properties, rendering the face more realistically based on their diffusion profiles. The scattering properties are acquired in the form of high dynamic range by photographing the pattern formed around an unit ray incident on facial skin. The acquired data are fitted to a 'linear combination of Gaussian functions', which well approximates the original diffusion profile of skin and has good characteristics as the filter. During the process, to prevent its solutions from converging into local minima, we take advantage of the genetic algorithm to set up the initial value. Each Gaussian term is applied to the irradiance map as a filter, expressing subsurface scattering effect. In this paper, to efficiently handle the maximum 12 Gaussian filterings, we make use of the parallel capacity of CUDA.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.500-506
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• 2007

얼굴에 대한 시각적 인지는 오랫동안 인간에게 중요한 문제로 인식되어 왔다. 수 세기 동안 이루어져 왔던 미용 화장과 성형, 치아 교정 등의 다양한 연구는 사람의 얼굴을 감성적 측면에서 어떻게 하면 아름답게 만들 수 있는 가에 초점을 두었다. 본 논문에서는 휴먼 입출력 인터페이스로서 햅틱 장치와 스테레오 디스플레이를 혼합한 다중 감각 인터랙션 기반의 감성적인 3차원 얼굴 메이크업 시뮬레이션 프레임워크를 개발한다. 본 연구는 3차원 스캐너 장비로부터 사용자의 얼굴 모델을 추출하고, 그 데이터를 이용하여 자연스럽고 직관적인 얼굴 메이크업 시뮬레이션을 수행하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 surface elements 표현 기반의 3차원 얼굴 필터링 방법과 얼굴 메이크업을 지원하는 페인팅 방법을 개발한다. 우선 사용자의 얼굴 모델을 3차원 스캐너로 획득한 후, 전처리 얼굴 필터링을 수행하여 조명, 그리고 사용자 얼굴 피부 상태에 기인하는 에러 및 속성들을 보정하고 피부 톤을 사용자가 선호하는 색으로 변경한다. 최종적으로 사용자는 햅틱 및 스테레오 디스플레이 장치를 이용하여 두 개의 레이어로 구성된 페인팅 표면 모델에 메이크업을 수행한다. 본 연구에서 적용한 surface elements 표현 기반의 그래픽 렌더링은 일반적인 메쉬 기반 페인팅의 문제점인 텍스쳐 왜곡 현상을 완화하고, 3차원 스캐너 장치에 기인하는 표면 에러를 보정한다. 그리고 전처리 얼굴 필터링과 메이크업 페인팅 방법은 사용자 중심의 감성적인 3차원 얼굴을 재구성하도록 한다. 결과적으로 본 연구에서 개발한 이러한 기술들이 다중 감각 인터페이스 기반의 메이크업 시뮬레이터의 기본 프레임워크가 되어, 차후 메이크업이나 코디네이션 분야 등의 디지털 콘텐츠 산업에서 활용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06c
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• pp.410-412
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• 2012

메이크업 시뮬레이션은 입력 장치와 디스플레이를 사용하여 가상의 얼굴에 다양한 화장법을 시험해 볼 수 있는 도구이다. 최근 다양한 환경을 고려한 여러 메이크업 시뮬레이션이 개발되었지만, 대부분의 시스템은 2차원 영상에서 이루어지며 제한된 조건에서의 시뮬레이션 결과만 확인할 수 있다. 본 연구에서는 측정된 피부의 거칠기와 반사도를 적용하고 적용된 반사도를 조절할 수 있는 사실적인 메이크업 시스템을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 방법을 사용시 3차원 스캐너로 획득한 고해상도의 얼굴 데이터 상에서 측정된 반사도를 사용하여 빛을 고려한 메이크업을 시뮬레이션 할 수 있다. 정점 기반 형상표현을 사용하여 3차원 모델의 렌더링 과정을 간단하고 유연하게 표현하였으며, 반사도를 얼굴 부위에 따라 달리 적용하여 보다 사실적인 메이크업 시뮬레이션을 가능하게 하였다. 또한 사용자에게 반사도를 직접 조절 가능하게 함으로서 보다 사실적인 3차원 메이크업을 가능하게 하였다.