• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.1-9
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• 2010

물체 표면의 재질을 실물에 가깝게 렌더링 하는 것은 그래픽 콘텐츠의 사실감을 위한 중요한 요소이다. 본 논문은 속성이 다른 여러 구성 물질에 의해 복잡한 무늬가 형성된 표면을 한 장의 스틸 사진만을 이용하여 셰이딩하는 기법을 제안한다. 기존 방법들은 이와 같은 이종물질에 의한 불규칙한 텍스처의 렌더링을 위해 많은 이미지를 필요로 하거나 특수 촬영 장비를 사용했으며, 수작업에 의해 물질별 표면 영역을 나누어 주어야 했다. 본 연구에서는 영상의 히스토그램 분포 특성에 따른 물질별 텍스처 영역 분할법의 자동 선택 방식을 제시하였고, 그 결과로 구분된 물질별 레이어에 대해 근사화(approximate)된 양방향 반사도 분포함수(BRDF) 값을 구함으로써 주어진 사진과 다른 조명 조건이나 시야(view)에 대해서도 대응되는 렌더링 및 셰이딩 결과를 생성할 수 있음을 보였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제10권6호
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• pp.169-178
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• 2010

본 논문은 실시간 응용 프로그램에서 사실적인 금속 재질을 렌더링하기 위한 효과적인 기법을 제안한다. 제안된 기법은 금속면의 미세한 흡집을 표현하기 위해 법선 벡터를 섭동(perturbation)하는 방법을 사용한다. 법선 벡터를 섭동하는 일반적인 방법은 범프(bump) 매핑이나 법선(normal) 매핑 등의 방법을 사용하는 것이다. 그러나 이러한 방식은 이방성 반사 특성을 갖는 표면에서는 사실적인 빛의 산란을 보이지 못한다. 금속 특유의 반사를 표현하기 위해서는 미세면 분포 함수를 이용하여 이방성 반사 특성을 모델링하는 것이 일반적이므로 일반적 법선 섭동만으로는 만족스런 결과를 얻지 못한다. 본 논문은 법선 벡터의 섭동과 함께 미세면 분포 함수를 변형하는 기법을 통해 매우 사실적인 금속면 재질 렌더링이 가능한 기법을 제안한 다. 제안된 기법은 쉽게 GPU 프로그램으로 구현되며, 실시간 환경에서 동작한다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제10권4호
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• pp.81-90
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• 2010

본 논문에서는 측정된 양방향 반사 분포 함수(BRDF)와 같은 데이터 없이 사실적인 직물 표면 렌더링이 가능한 효율적인 방법을 제안한다. 제안된 기법은 광선 추적 기반의 오프라인 렌더러와 게임과 같은 실시간 응용에 모두 적용할 수 있다. 제안된 기법은 교호적(alternating) 이방성 반사와 변형된 미세면 분포 함수를 이용하여 직조 표면을 표현한다. 실에 대한 절차적 모델링은 직물의 표면을 효과적이며 효율적으로 표현할 수 있게 한다. 실험결과는 제안된 기법을 통해 상호작용적 응용에서도 다양한 직조물 표면을 사실적으로 렌더링할 수 있음을 보이고 있다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제35권2호
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• pp.84-93
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• 2008

영상 산업 분야에서 옷감의 질감 모델링과 렌더링은 영상에 사실감을 부여해주는 중요한 요소로 여겨진다. 지금까지는 옷감이나 실의 반사모델을 이론적인 방법으로 계산하거나 계측장비를 통하여 옷감의 전반적인 반사 모델을 구하여 옷감의 재질감을 표현하였다. 이론적인 방법으로는 다양한 옷감의 특성을 재현하기가 어렵고, 옷감 패턴을 견사 레벨에서 자세히 모델링해야 하므로 엄청난 계산 시간을 요한다. 기존의 계측장비를 사용할 경우, 획득된 반사모델 데이타가 너무 크고 한 점에서 측정된 반사모델을 옷감 전체의 반사모델로 사용해야 하므로 옷감의 패턴이나 결의 모양을 제대로 표현할 수 없다. 본 논문에서는 손쉽게 제작할 수 있는 측정장치를 사용하여 실제 옷감을 촬영하고 분석하여 옷감의 직조패턴까지 재현하는 사실적인 질감 모델링 및 렌더링 방법을 제안한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.106-115
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• 2011

본 논문에서는 기존에 제시된 쉐이딩 알고리즘들이 음영 표현을 통해 3차원 물체의 형태를 효과적으로 전달하는지 평가하고 검증한다. 8가지 스타일로 쉐이딩된 10개의 3차원 물체 중의 한 개의 이미지를 사람들에게 보여주고 물체 표면의 여러 곳의 위치에서 곡면의 법선 벡터와 일치하도록 측정기(gauge)의 방향을 조정하도록 요청하는 스터디를 수행한다. 이 실험에서 수집한 법선 벡터 추정치가 사람들 간에 서로 일치하는지 비교하고 또한 실제 3차원 곡면 모델의 법선 벡터와 일치하는지도 비교한다. 본 논문의 실험을 통하여 물체의 음영을 표현하는 방법에 따라서 사람들이 물체의 형태를 다르게 해석한다는 사실을 보인다. 또한, 기존의 쉐이딩 알고리즘들 중에서 음영 톤의 단계수가 많고 톤 단계가 전반적으로 균일하게 분포되어 있는 특성을 가지는 알고리즘이 물체의 형태를 보다 효과적으로 표현하는 것으로 나타났다. 본 논문에서 수집한 실험 데이터 및 분석 결과는 물체의 형태를 효과적으로 전달하는 것을 목적으로 하는 새로운 CG 쉐이딩 알고리즘을 설계하는데 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.691-702
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• 2011

최근 컴퓨터 그래픽스와 사용자의 인지를 결합한 다양한 연구들이 진행되고 있다. Cole 등은 미술가들의 라인 드로잉 데이터를 수집하여 기존의 CG(Computer-Generated) 라인 드로잉 알고리즘들이 미술가들의 드로잉 특성을 반영하고 있는지 비교하고, 사용자들이 어떤 라인 드로잉 알고리즘의 결과에서 형태를 효과적으로 인지하는지 평가하는 실험을 수행하였다. 그러나 라인 드로잉 알고리즘의 결과보다 BRDF 쉐이딩 모델이 적용된 결과에서 형태를 더욱 효과적으로 인지한다는 결과를 보였는데, 이는 음영이 형태 정보를 전단하기에 더욱 효과적인 요소임을 반증한다. 따라서 본 논문에서는 물체에서 인지한 음영과 미술가들의 음영 표현, 그리고 CG 쉐이딩 알고리즘 간의 상관관계에 대해서 연구한다. 특히, 미술가들의 음영 표현 특성과 CG 쉐이딩 알고리즘에서 나타나는 특성에 초점을 맞추고 이를 정량적으로 분석한다. 본 논문에서 수집한 실험 데이터 및 분석 결과는 효과적인 형태 전달을 목적으로 하는 새로운 CG 쉐이딩 알고리즘을 설계하는데 활용한 것으로 기대된다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제9권5호
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• pp.137-144
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• 2009

이 논문은 피하산란의 정도가 다를 것으로 예상되는 얼굴의 6개의 부위를 촬영하여 각각의 산란특성을 추출하고 렌더링에 반영하여 얼굴의 사실감 있는 표현이 가능한 방법을 제안한다. 각 부위별 산란이미지는 프로젝터로부터 피부에 입사된 단위광선이 내부 산란을 거쳐 밖으로 드러나는 모양을 여러 노출로 촬영하여 HDR 이미지로 합성하고, 비선형 최소제곱합의 해법 중 Sequential Quadratic Programming을 이용하여 광선의 입사지점을 지나는 단면이 이루는 곡선에 '가우스 함수의 선형결합'을 적합한다. 가우스 함수는 산란곡선을 잘 근사하면서 필터로서 적용이 쉬운 장점을 가진다. 우리는 최소제곱합의 해가 지역 해에 빠지는 않도록 유전알고리듬을 이용해 초기 값을 설정한다. 근사된 식의 각 가우스 항은 얼굴에 입사되는 복사조도를 렌더링한 텍스처에 가우스 필터로 적용되어 피하산란효과를 표현. 이 논문에서는 최대 12회의 가우스 필터링을 효율적으로 처리하기 위해 쿠다의 병렬처리능력를 활용하였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제9권3호
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• pp.97-105
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• 2009

본 논문에서는 빛이 옷감 내부에서 산란되어 나타나는 패턴을 측정하고 이를 이용해 옷감을 표현하는 새로운 형태의 렌더링 방법을 제안한다. 지금까지는 BTF(Bidirectional Texture Function)가 옷감과 같은 구조를 표현할 수 있는 최적의 방법으로 생각되어져 왔다. 하지만 BTF에 의한 재질 복원은 그 품질이 측정된 데이터의 양에 비례하고, 측정된 데이터를 각종 빛의 현상이 통합된 상태로 사용해야 한다는 단점을 지닌다. 우리는 옷감 구조 내에서의 빛의 산란현상이 옷감의 색감을 드러내는데 중요한 역할을 하고 있음을 확인하였다. 이러한 사실을 이용하여 어떤 지점에 입사된 단위광선이 옷감 내부의 메소구조와 섬유를 통과하면서 외부로 나타나는 산란패턴(산란이미지:Scatter Image)을 샘플의 충분히 많은 지점에서 획득하고, 각 임의의 지점의 밝기는 그 주변 지점에서 현 픽셀까지 도달하는 빛의 양을 합하여 결정한다. 본 논문은 제안하는 방법은 옷감의 각 지점에 입사되는 광선을 개별적으로 조절 가능케 하여 옷감과 같이 내부 산란이 불규칙한 패턴을 보이는 재질을 더욱 사실적으로 표현할 수 있도록 하는 단서를 제공한다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제43권6호
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• pp.46-56
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• 2006

본 논문에서는 라이팅 환경을 구성하고 있는 광원과 물체의 광학적인 특성을 모델링하여 특정 위치의 관찰자의 시야에 들어오는 3차원 영상을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 이전의 논문에서 제안했던 기법을 개선하고, 실제의 자동차 리어램프를 실험에 적용하여 추정한 빛자극과 측정된 빛자극을 비교하여 검증하였다. 랜더링 알고리즘으로는 컴퓨터 그래픽에서 많이 사용되고 있는 광선추적기법을 이용하고, 정확한 실사영상(realistic image)을 재현하기 위하여 물체의 물리적 특성을 반영하는 분광분포를 고려하였다. 물체의 빛 표면반사 및 투과특성과 광원의 빛방출 기하특성을 모델링하여 시점으로 들어오는 빛에너지 추정의 정확도를 개선하였다. 또한 추정된 빛에너지를 인간시각이 느끼는 동일한 색자극으로 디스플레이에 표시할 수 있도록 모니터특성화기법을 적용하여 실사영상에 근접한 영상을 재현하였다.