Real-time Rendering of Realistic Grasses Using Fractal and Shader-Instancing

The grass is one of important components that cover the wide surfaces in the application such as game or real time simulation. Actually, it not easy to render effectively numerous grasses that grow over the wide terrain. To solve the difficulty, we must find a solution to the two contradictions in terms : quality and calculation cost. As a solution to the above-mentioned task, in this paper, we propose an efficient method to represent the natural grasses by introducing fractal theory and instancing technique. Although the existing grass representation methods make use of a simple rule of applying a basic grass model repeatedly in rendering process, on the contrary we take advantage of the basic property of fractal's self-similarity and we devise a natural representation method suited to the given environment by introducing two important growth factors such as nature of terrain and quantity of light, and finally we apply a GPU-based shader instancing technique to rendering numerous grass models in real-time.

프랙탈과 셰이더 인스턴싱 기법을 이용한 자연스러운 잔디의 실시간 렌더링

게임이나 실시간 시뮬레이션 시스템과 같은 분야에서 잔디는 광범위한 지표면을 구성하는 중요한 요소 중 하나이다. 실제 넓은 지형에 자라나는 많은 수의 잔디를 효율적으로 렌더링 하는 작업은 결코 쉬운 일이 아니다. 이러한 문제를 해결하려면 모델의 질과 계산 비용 절약의 두 가지 문제에 늘 직면하게 된다. 본 논문에서는 이러한 두 가지 문제를 해결하기 위한 방안으로 프랙탈 이론과 인스턴싱 기법을 도입하여 자연스러운 잔디의 효율적인 표현 방법을 제안한다. 기존의 잔디 표현의 경우 동일한 모델을 반복적으로 적용하였지만 본 연구에서는 프랙탈의 자기 유사성의 기본 이론을 활용하되 지형의 성질과 빛의 양을 인자로 도입하여 조건에 맞는 다양한 잔디의 자연스러운 표현 방법을 설계하고 또한 많은 수의 잔디 모델을 실시간으로 렌더링하기 위하여 GPU를 활용한 셰이더 인스턴싱 기법을 적용한다.