A Simple and Fast Algorithm for Real-time Pencil Strokes

In this paper, we present a new algorithm which imitate real pencil strokes. The purpose of research on NPR(Non-Photorealistic Rendering) is simulating automatically manmade artistic expressions such as pen-and-ink illustrations, watercolor paintings, pencil sketches and pastel drawings with computers. Recently, there has been a great deal of research works on NPR. One of them is researching in pencil illustration methods for NPR, and a lot of researchers have investigated into the LIC(Linear Integral Convolution) techniques which would change the initial images into the output images by directional vector field images for generating effects of pencil. However, the LIC techniques can not be applied to real-time drawing tools because they are post processing techniques. This paper presents a real-time pencil strokes algorithm which is based on an observation of how pencils(from 6B to 6H) draw lines. Although this algorithm using some pencil variables and noise generation is simple, it is fast and also can draw real-time pencil strokes similar to real manmade pencil strokes in a GUI drawing tool.

간단하고 빠른 실시간 연필 스트로크 알고리즘

본 논문은, 연필을 이용하여 종이에 선을 그렸을 때에 나타나는 효과를 모방하는 연필 스트로크 알고리즘을 제안한다. 비사실적 렌더링(NPR, Non-Photorealistic Rendering)에 대한 연구는 사람이 직접 그린 펜화나 수채화, 연필화, 파스텔화 등의 효과를 컴퓨터를 통해 자동으로 표현함을 목적으로 하고 있으며, 현재 그래픽스 분야에서 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 연필에 대한 효과에 대한 연구는 LIC(Linear Integral Convolution)를 이용하여 최초 입력영상을, 방향성을 가진 벡터 영역이 반영된 출력 영상으로 변환하는 방식에 대한 연구가 대부분이었다. 그러나 이러한 변환 방식은 후처리방식이므로 사용자가 실시간으로 그림을 그리는 드로잉 툴에 적용하기 불가능하다. 본 논문에서는 무름의 정도에 따라 6B에서부터 6H의 연필들에 의해 실제 선이 그려지는 것을 관찰하고 이를 모방한 새로운 실시간 연필 스트로크 알고리즘을 제시하였다. 본 알고리즘은 연필상수, 스트로크 상의 픽셀 위치에 따른 노이즈 발생 등을 이용한 간단한 형태의 알고리즘임에도 불구하고, 구현 결과, 사용자가 일반 그래픽 에디터와 같은 환경에서 실제 연필 스트로크와 유사한 형태의 스트로크를 실시간으로 그릴 수 있음을 확인할 수 있었다.