• 융합정보논문지
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• 제9권1호
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• pp.92-98
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• 2019

홀로그램 디스플레이 기술의 발전으로 인하여 증강현실에 대한 실감형 콘텐츠를 제공하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 홀로그램용 HMD의 경우 소형의 프로세서에서 증강현실의 객체를 랜더링하여 제공하여야 하기 때문에 저용량의 콘텐츠를 사용해야하는 문제점이 있어 이를 해결하고자 네트워크를 통해 콘텐츠의 리소스를 제공하여 랜더링하는 기술이 필요하다. 기존의 증강현실 시스템의 경우 내부 저장 공간에서 리소스를 불러와 랜더링하기 때문에 콘텐츠 변조의 문제점이 없으나 네트워크를 통해 리소스를 제공할 경우 콘텐츠의 변조, 악의적인 코드 삽입 등 보안의 문제점을 고려해야 한다. 따라서 본 논문에서는 홀로그램 HMD 디바이스에서 증강현실 콘텐츠를 제공함에 있어 보안 기법을 적용한 네트워크 랜더링 기법을 제안한다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제12권4호
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• pp.361-369
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• 2023

Achieving realistic visual quality while maintaining optimal real-time rendering performance is a major challenge in evolving computer graphics and interactive 3D applications. Normal mapping, as a core technology in 3D, has matured through continuous optimization and iteration. Hybrid normal mapping as a new mapping model has also made significant progress and has been applied in the 3D asset production pipeline. This study comprehensively explores the hybrid normal techniques, analyzing Linear Blending, Overlay Blending, Whiteout Blending, UDN Blending, and Reoriented Normal Mapping, and focuses on how the various hybrid normal techniques can be used to achieve rendering performance and visual fidelity. performance and visual fidelity. Under the consideration of computational efficiency, visual coherence, and adaptability in different 3D production scenes, we design comparative experiments to explore the optimal solutions of the hybrid normal techniques by analyzing and researching the code, the performance of different hybrid normal mapping in the engine, and analyzing and comparing the data. The purpose of the research and summary of the hybrid normal technology is to find out the most suitable choice for the mainstream workflow based on the objective reality. Provide an understanding of the hybrid normal mapping technique, so that practitioners can choose how to apply different hybrid normal techniques to the corresponding projects. The purpose of our research and summary of mixed normal technology is to find the most suitable choice for mainstream workflows based on objective reality. We summarized the hybrid normal mapping technology and experimentally obtained the advantages and disadvantages of different technologies, so that practitioners can choose to apply different hybrid normal mapping technologies to corresponding projects in a reasonable manner.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.713-720
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• 2017

We present a non-photo realistic pen-ink drawing method for outlining and shading of the input image. Especially, we focus on the detailed illustration of the image of which stroke's direction is important. The pen-ink renderer is an alternative display models user can generate traditional illustration renderings of their photo realistic image. The previously proposed pen drawing methods produce feasible description in general image but it is difficult to express in detail for the sophisticated images that need to consider the direction of stroke for each image region. In order to overcome the disadvantages of the conventional method, a direction vector is extracted from a tensor field and we determine a stroke's direction in consideration of not only an edge area but also a gradient of a surrounding area in the image. For more detailed description for the sophisticated image, we generate white noises based on the light and shade of the input image and determine the direction and length of the stroke by using the tensor field for each generated white noise. The proposed method works particularly well for traditional architectural images where the direction and detailed description of the pen is important.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.53-61
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• 2016

본 논문에서는 번개의 물리적 특성을 고려하여 기존의 랜덤 트리 기반의 번개 경로 생성 알고리즘보다 사실적이며, 물리 기반 시뮬레이션 알고리즘보다 빠른 번개 경로 생성 알고리즘을 제시한다. 절연 파괴 현상을 물리적으로 접근한 Dielectric Breakdown Model을 사용하고, 전위장(Electric potential field)의 특징을 빠르게 근사하여 번개의 경로를 생성하는 알고리즘을 제시한다. 또한, 장애물이 있는 복잡한 장면에서 번개가 장애물을 회피하는 가이드 경로 방법을 제시한다. 마지막으로, 번개 잔가지의 두께와 밝기의 물리적 특성을 고려하여 빠르고 사실적인 번개를 렌더링한다. 본 논문에서 제시한 번개 경로는 약 1.56의 프랙탈 차원(Fractal dimension)을 가져 자연 현상의 번개와 유사한 결과를 보여주고, 기존의 물리 기반 알고리즘에 비해 월등히 빠르게 경로를 생성한다. 다만, 실시간 게임에 적용 가능한 성능을 위한 추가 적인 작업이 필요하고, 향후 GPU를 활용하여 번개 경로 생성 알고리즘을 개선하면 실시간 게임에 충분히 적용할 수 있을 것이라 판단한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.79-88
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• 1998

현재까지 불과 같은 유체를 렌더링하기 위한 많은 모델들이 개발되었다. 특히 메타볼은 단순성과 유동성의 특정으로 인해 눈이나 물과 같은 유체의 곡면을 모델링하기 위한 기법으로 많이 사용되어졌다. 본 논문은 중력장내에서 변형되는 물방울을 모델링하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 이전의 연구에서 물방울은 단순한 메타볼에 의해 표현되었다. 물방울에 중력이 고려되지 않았기 때문에 렌더링 결과는 실제적인 물방울의 형태를 표현할 수 없었다. 우리는 기존의 메타볼에 실세계의 중력과 마찰력을 고려함으로서 평탄한 지면위에 놓여진 물방울의 형태를 생성하는 새로운 방법을 보여준다. 본 연구의 새로운 메타볼 모델은 이전의 메타볼이 가지는 스칼라 공간의 isosurface값을 중력을 고려한 벡터 공간으로 이동하여 얻어진다. 결과로서 광선 추적 기법과 물방울의 그림자 형성을 통해 실제적인 물방울의 형태를 렌더링한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권5호
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• pp.56-70
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• 2010

현실감 있는 3차원 그래픽 영상을 지원하기 위해서는 3차원의 그래픽 데이터를 기반으로 사실감을 부여하여 2차원 영상을 생성하는 렌더링 기술과 방대한 양의 데이터에 대해 복잡한 연산을 효율적으로 처리할 수 있는 고성능 그래픽 프로세서가 요구된다. 이로 인해 그래픽 하드웨어는 급속히 발전하였고 기존에 실시간 처리가 불가능했던 여러 고급 렌더링 효과들을 가능하게 하고 있다. 과거에 비해 셰이딩 기술이 발전하면서 사실적인 영상의 렌더링이 가능하게 되었으나 아직 많은 계산 시간을 필요로 하고 있다. 실사와 같은 영상을 빠르게 처리하기 위해서 그래픽 프로세서는 많은 데이터에 대해 복잡한 부동소수점 연산을 효율적으로 처리 할 수 있도록 다수의 연산유닛이 집적되는 방향으로 발전하고 있다. 본 논문에서는 프로그램어블 통합 셰이더 프로세서에서 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위해 특수 함수 유닛을 설계하고 구현하였다. 설계한 특수 함수 유닛에 대해 기능적 레벨의 시뮬레이션을 하여 동작을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4(xc4vlx200)에 구현하여 하드웨어 리소스 사용율과 동작속도를 확인 하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.127-140
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• 2020

미국의 애니메이션 제작사인 픽사(Pixar)에서 제작된 <토이 스토리 Toy story>(1995) 1편 이래로 3D 애니메이션은 사실적인 움직임과 렌더링 기법을 지향해 왔다. 하지만 2018년에 개봉한 <스파이더맨 뉴 유니버스 Spider man : into the spider-verse>는 일러스트 기법을 통해 구현된 독특한 배경과 수작업을 통해 제작된 듯한 캐릭터의 역동적인 움직임을 통해 기존의 3D 애니메이션과는 많은 차이점을 보여주며 좋은 평가를 받았다. 본 연구에서는 <스파이더맨 뉴 유니버스>에서 구현된 특유의 스타일을 중심으로, 새로운 제작기법과 표현법에 대해 만화책 같은 아트 스타일과 그 이외에 애니메이션의 완성도를 높이는데 기여한 효과로 두 가지 영역으로 분류해 분석을 진행했다. 만화책 같은 스타일에서는 다시 첫째, 수작업 느낌을 도와주는 효과, 둘째, 만화적인 FX 디자인, 셋째, 코믹스 기법을 직접 활용한 예로 나누었고, 두 번째 영역은 첫째, 독특한 애니메이션 스타일, 둘째, 캐릭터별 다른 렌더링 기법, 셋째, 특유의 편집 스타일로 분류하였다. 기존 할리우드의 다소 정형화된 스타일의 3D 애니메이션 시장에서의 <스파이더맨 뉴 유니버스>는 애니메이션의 다양성 및 예술적 표현의 확장이라는 측면에서 긍정적인 의미를 부여할 수 있다고 판단되며, 본 연구는 관련 분야에서 새로운 제작기법과 표현법을 연구하는 연구자들에게 기초 학술자료나 연구자료로 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

• 만화애니메이션 연구
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• 통권36호
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• pp.493-510
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• 2014

게임 콘솔에서부터 TV, 그리고 헐리우드 영화에 이르기까지 3D 렌더링 테크놀러지는 많은 분야에 쓰이고 있다. 컴퓨터로 이미지를 렌더링하는 방법은 90년대 후반까지는 Phong Shading을 위주로 하는 Rasterization 방식의 렌더링이 주를 이루었으며 이 방식은 최근에까지 영화나 극장용 애니메이션의 렌더링에 주력으로 쓰여 왔다. 21세기에 들어서는 레이 트레이싱(Ray Tracing)과 그 발전형인 글로벌 일루미네이션(Global Illumination)이 사실감과 퀄러티로 대두되면서 건축 렌더링부터 시장을 점유해갔으나, 글로벌 일루미네이션은 극장용 애니메이션이나 영화에 주력으로 사용되기에는 렌더링 시간이 비현실적으로 느린 경우가 많았다. 따라서 본 논문은 각 렌더링 방식의 개념적, 수학적 이해를 살펴본 후 앰비언트 어클루전(Ambient Occlusion)의 함수를 Rasterization방식에서 사용하는 Illumination Loop 식에 접목시켜서 글로벌 일루미네이션처럼 다양한 색의 조명을 반영하면서도 Rasterization처럼 빨리 렌더링 할 수 있는 알고리즘 수식과 이 수식을 사용한 RenderMan Shader 사용 예를 제시하였다. 이는 글로벌 일루미네이션이 나타낼 수 있는 사실적인 표현, 그리고 Rasterization방식의 빠른 속도, 이 두 가지 렌더링 방식의 장점만을 조합하여 짧은 렌더 타임을 유지하면서도 쉽게 좋은 퀄러티를 얻을 수 있는 새로운 개념으로써 이러한 방법은 이후 애니메이션이나 영화 VFX 제작에 있어서 제작비의 절감과 함께 좀 더 완성도 있는 결과물을 만들어 내는 역할을 할 수 있는 계기가 되길 바란다.

• ETRI Journal
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• 제35권6호
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• pp.969-979
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• 2013

Various simulation applications for hair, clothing, and makeup of a 3D avatar can provide more useful information to users before they select a hairstyle, clothes, or cosmetics. To enhance their reality, the shapes, textures, and colors of the avatars should be similar to those found in the real world. For a more realistic 3D avatar color reproduction, this paper proposes a spectrum-based color reproduction algorithm and color management process with respect to the implementation of the algorithm. First, a makeup color reproduction model is estimated by analyzing the measured spectral reflectance of the skin samples before and after applying the makeup. To implement the model for a makeup simulation system, the color management process controls all color information of the 3D facial avatar during the 3D scanning, modeling, and rendering stages. During 3D scanning with a multi-camera system, spectrum-based camera calibration and characterization are performed to estimate the spectrum data. During the virtual makeup process, the spectrum data of the 3D facial avatar is modified based on the makeup color reproduction model. Finally, during 3D rendering, the estimated spectrum is converted into RGB data through gamut mapping and display characterization.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권2호
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• pp.103-109
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• 2004

가상 관절경은 무릎, 어깨 둥 관절에 대한 단층촬영 영상으로부터 관절 내부의 해부학적 구조를 3차원으로 재구성함으로써 광학 관절경을 모사 하는 기법이다. 이 논문에서는 볼륨 렌더링 기법의 일종인 등위면 광선투사법을 이용하여 3차원 영상을 신속하게 생성하는 가상 관절경 기법을 제안한다 여기서 제안하는 등위면 광선투사법은 최대-최소맵을 이용하여 전처리 과정 없이도 실시간에 가까운 속도로 고화질의 영상을 얻을 수 있다. 또한 물리 기반 카메라 제어 모델을 이용함으로써 사용자가 복잡한 해부구조를 가진 관절강 내부에서 가상 카메라를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이러한 고속 렌더링 방법과 현실감 있는 카메라 제어기법을 이용하여 대화식 가상 관절경을 개발하였다.