본 논문에서는 하이트필드 맵을 이용한 회화적 질감 표현 방법을 제시한다. 회화적 렌더링된 결과물의 하이트필드 맵을 이용하면 회화작품의 질감을 표현할 수 있다. 이를 위해 하이트필드 맵을 바탕으로 노말 매핑과 디스플레이스먼트 매핑 방법을 이용하여 회화적 렌더링을 구현하였다. 제시된 방법은 GPU 프로그래밍을 이용하여 물체의 세부적인 표면을 실시간으로 회화적 렌더링할 수 있어 3차원 가시화나 게임엔진에 응용할 수 있다.
본 논문은 3차원 컴퓨터 그래픽스(이하 3D 그래픽스)는 컴퓨터의 게임과 시각화(Visualization)등의 경교하고 복잡한 시스템 개발에서부터 단순한 그래프 출력 프로그램까지 그 응용범위가 넓다. 그래픽스 전용 웍스테이션에서부터 개인용 컴퓨터에 이르기까지 다양한 환경으로 그 응용이 점차 확산되는 추세에 있다. 이에 발안추어 기존의 그래픽스 라이브러리는 새로운 요구를 수용하기 위해 확장 및 개선되고 있으며 개인용 컴퓨터 및 웹 기반의 3D 그래픽스 응용을 위해 새로운 그래픽스 라이브러리가 개발 및 배포되고 있다. 개발목적에는 다소 차이가 있으나, VRML, Direct3D, java3D 등은 이러한 추세를 앞당기는 견인차 역할을 하고 있음에는 틀림이 없다. OpenGL이 무엇으면 사용하는 용도 및 추가하는 테크닉과 기술을 설명을 하였다.
본 연구는 패션에 대한 첨단 시뮬레이션 기술로 가상 의류 시각화를 지원하는 3D 패션 디자인 소프트웨어인 CLO 3D와 증강현실 어플리케이션 제작을 위한 모바일 플랫폼 증강현실 개발 도구인 vuforia를 활용하여 유니티 엔진 개발 환경에서 대화식 구조의 디지털 패션 콘텐츠 제작을 위한 공정을 정의한다. CLO 3D 소프트웨어를 통해 패턴, 재봉선, 텍스쳐 등의 작업을 거쳐 가상 의류 모델을 제작하는 방법과 유니티 엔진 개발 환경에서 vuforia 개발 도구의 기능과 속성 들을 활용하여 컴퓨터 비전 기술 기반의 증강현실 콘텐츠를 제작하는 방법을 정리한다. 그리고 패션 디자이너, 디렉터 등 실무 사용자의 관점에서 현실적으로 활용 가능한 새로운 방식의 증강현실 디지털 패션 콘텐츠를 정의한 제작 공정의 흐름으로 직접 제작함으로써 활용 방법을 제시한다.
건축, 토목, 의료, 컴퓨터 그래픽스 분야 등 다양한 분야에서 이용되는 3D point cloud는 최근 레이저 스캐너의 발달로 인해 그 용량이 점점 커지게 되었다. 컴퓨터 메모리의 용량을 넘어서서 모든 데이터를 한 번에 처리할 수 없는 대용량 3D point cloud를 가시화하고 편집하기 위해 여러 전처리 및 가시화 방법들이 소개되었고 본 논문에서 비교한 QSplat의 경우 3D 모델의 형상 확인과 용량 감소를 목적으로 원본 좌표를 손실 압축하여 저장하였다. 본 논문에서 제시하는 방법은 3D point cloud를 정육면체 격자로 분할하고 center sampling을 통해 가상점 집합을 생성하며 가시화 과정에서 격자에 저장된 point 집합 취득을 통한 빠른 렌더링이 가능하다. 홍익대학교 인근 지역을 측정한 약 1억 2천만 개 point의 대용량 3D point cloud를 QSplat과 다단계 정육면체 격자 기반 방법으로 비교한 결과 전처리 과정에서는 QSplat이, 가시화 과정에서는 다단계 정육면체 격자 기반 방법이 빠른 속도를 보여주었다. 또한 다단계 정육면체 격자 기반 방법은 point의 원본 좌표를 저장하기에 추후 가시화 외에 편집, segmentation 등의 작업을 고려하여 고안되었다.
최근 몇 년간 의학 분야에서는 인체의 해부학적 구조를 컴퓨터 그래픽스 기술을 통해 컴퓨터로 재구성하려는 많은 시도가 있었다. 이러한 시도는 치의학 분야에서도 이루어져 왔으며, 여러 분야에 응용되고 있다. 예를 들어, 치과 자료의 3차원 가시화와 측정, 임플란트 식립 위치 찾기, 보철학에서 인공치아 재건을 위한 곡면 재구성과 교정학에서 치아의 재위치 등이 그 예이다. 본 논문에서는 이들 치의학 응용 분야에서 가장 중요하게 사용되고 있는 교두, 능선, 열구 및 피트와 같은 치아의 기하학적인 특징을 검출하기 위한 기법을 제시한다. 제안된 방법은 석고 모형의 3차원 입력으로 만들어진 3차원 치아 모델에서 계산된 근사 곡률에 기초한다. 제안된 방법을 사용하여 검출된 결과는 기하학적인 특징을 보여주며, 제안한 방법과 다른 기존의 방법의 가시적 비교를 통해, 제안한 방법이 좀더 정확한 기하학적인 특징을 검출하는데 유용하게 사용될 수 있음을 알았다.
The dynamic design and evaluation of mechanisms need to be performed in a collaboration or concurrent system in order to shorten the development period of the product. A web-based system is the most suitable concurrent system to promote effective collaboration. In order to develop such a web-based system, Java Applet, which is not restrained by a computer's H/W and S/W, is widely used. This paper introduces a web-based 3D animation system for visualizing the motions of mechanisms. This web-based 3D animation system uses a JAVA Applet program method, which can be operated in a web-browser, and the Open Inventor for Java, which supports 3D graphics. It does not only allows the user to verify dynamic simulation results and design variables through the web, but it also has the advantage of supporting collaboration among a number of users through simultaneous connections.
An Interactive grid generation program(KGRID) with graphical user interface(GUI) has been improved. KGRID works on the UNLX environment and GUI has been implemented with OSF/Motif and X Toolkit and the graphics language is Open GL for visualization of the 3D objects. It supports more convenient user environment to generate 2D and 3D multi-block structured grid systems. It provides various useful field grid generation methods, which are the algebraic methods, the elliptic partial differential equations method and the predictor-corrector method. It also supports 3D surface grid generation with NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) and various stretching functions to control grid points distribution on curves and surfaces. And some menus are added to perform flexible management, for the objects. We generated surface and field grid system about full aircraft configuration using KGRID. The performance and stability of the KGRID is verified through the generation of the grid system about a complex shape.
딥러닝 기반 모델과 물리 시뮬레이션을 결합한 연구는 의료 분야에서 중요한 발전을 이루고 있다. 이는 의료영상 데이터에서 필요한 정보를 추출하고, 물리적 법칙을 기반으로 골격 및 연조직의 변형에 대한 빠르고 정확한 예측을 가능하게 한다. 본 연구는 신경 방사 필드(NeRF), 위치 기반 동역학(PBD), 병렬 리샘플링을 융합하여 3D 볼륨데이터를 쉽게 생성하고 실시간으로 변형 및 시각화하는 시스템을 제안한다. NeRF는 2D 이미지와 카메라 좌표 정보를 사용해 고해상도 3D 볼륨 데이터를 생성하며, PBD는 물리 기반 시뮬레이션으로 획득한 데이터에 대한 실시간 변형과 상호작용을 가능하게 한다. 병렬 리샘플링은 사면체 메쉬와 GPU 병렬 처리를 통해 렌더링 효율성을 높인다. 이 시스템은 광선투사방식으로 렌더링 되어 빠른 실시간 시각화를 제공하며, 비싼 장비 없이 간단하게 3D 데이터를 생성하고 변형할 수 있어 공학, 교육, 의료 등 다양한 분야에서의 활용 가능성을 보여준다.
본 논문은 운고계로부터 수집된 운고 자료와 후방산란 자료를 3차원 가상 공간에서 시각화 하는 대화형 기법을 제안한다. 운고계 관측자료는 시간과 공간 정보가 모두 연계된 다차원 대용량 정보이기 때문에 정적인 2차원 시각화 방법으로는 그 안에 내재된 전체 정보를 충분히 드러내기 어렵다. 본 논문의 시각화 방법은 실시간 3차원 렌더링 기술을 바탕으로 사용자가 원하는 대로 시점과 시야를 조절하면서 3차원 형상으로 표현된 운고계 관측자료의 전체적인 변화 양상과 국소적인 특징을 다각도로 관찰할 수 있도록 한다. 운고 및 운량 자료는 실제 지형 자료와 결합하여 다수의 구름이 지형 위에서 형성되고 소멸되는 사실적인 구름 애니메이션 형식으로 시각화 한다. 후방산란 자료는 시간과 고도에 따른 변화를 통합적으로 표현할 수 있는 3차원 지형 형태로 시각화 한다. 또한 검증하고자 하는 날짜, 지형의 상세도, 혹은 대기경계층 높이와 같은 보조자료 등을 선택할 수 있도록 함으로써 자료를 여러 관점에서 해석할 수 있도록 돕는다. 본 논문에서 제안하는 대화형 시각화 방법이 기상 자료의 분석과 검증에 활용될 수 있음을 보이기 위하여 전국 93개 관측 지점의 라이다식 운고계로부터 수집된 실제 자료를 바탕으로 다양한 실험을 수행하였다.
본 논문에서는 3차원 콘텐츠의 효율적인 병렬 시각화 프로그래밍을 위한 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 환경에서의 객체 지향 플랫폼을 제안한다. 이러한 목적을 위해 GPU 프로그래밍을 위한 CUDA 환경에서의 C++ 객체 지향 프로그래밍의 특성과 제약을 논의하고 그 해결 방안을 제시하며 MVC (Model/View/Controller) 디자인 패턴에 기초한 3차원 병렬 시각화 플랫폼의 구현을 제안한다. 또한 이 MVC 디자인 패턴에 따라 적분형 MLS(iMLS)와 부호 거리장(SDF)을 이용한 3차원 모델링 기법을 Marching Cubes 및 Raytracing으로 시각화하는 예제의 구현을 논의한다. 제안하는 방법은 간단한 인터페이스의 구현만으로 GPU 병렬 처리가 자동화된다는 특징이 있으며 개발자 입장에서 객체 지향 프로그래밍의 일반적인 장점들, 즉, 코드 관리 용이성, 코드 재활용 등의 이점을 추상화와 상속을 통해 병렬 환경에서도 실현한다. 본 논문에서는 제안하는 플랫폼에 대해 두 가지 사례만 구현했으나 다양한 모델링 기법과 시각화 기법을 조합할 수 있기 때문에 컴퓨터 그래픽스 전반에서 널리 활용 가능할 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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