• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 3부
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• pp.19-24
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• 2008

본 논문은 원격제어(teleoperation)시스템에서 카메라로부터의 실시간 영상정보를 이용하여 조작대상이 되는 물체의 물리기반모델(physically-based model)을 만들고 이를 기반으로한 햅틱 렌더링 알고리즘의 개발에 관한 것이다. CCD 카메라를 통한 영상정보와 물성치(mechanical properties)를 이용하여 변형체(deformable object)의 물리적 기반 모델이 구현되고 햅틱장치로 조종되는 평면 로봇(planar robot)을 제어하여 변형체에 변형을 가하면 구현된 물리적 모델에 의해 햅틱 피드백을 위한 반력값이 계산된다. 스네이크 알고리즘을 이 용하여 영상정보로부터 변형체의 외형정보(geometry information)를 추출하며, 변형체의 경계(boundary)에서의 반력값을 계산하기 위해 경계요소법(boundary element method)을 사용한다. 제안된 햅틱 렌더링 알고리즘을 이용하여 원격조작간에 힘센서를 사용하지 않고 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.40-51
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• 2004

최근 활발하게 진행되고 있는 물리 기반 유체 애니메이션에 관한 연구 결과 다양한 형태의 유체 시뮬레이션 데이터가 빈번히 생성되고 있다. 이러한 데이터를 사용하여 고급 애니메이션을 제작하기 위해서는 사실적인 유체 렌더링 기법의 적용이 필수적이다. 본 논문에서는 자연 현상 중에서 컴퓨터 애니메이션 제작에 있어 매우 유용하게 사용할 수 있는 폭발이나 화염과 같은 부류의 유체에 대하여 렌더링의 사실성을 향상 시킬 수 있는 기법을 제안한다. 본 기법은 물리 기반 시뮬레이션을 통하여 산출되는 유체의 여러 물리적 성질에 대하여 포톤 매핑 기법을 적용함으로써, 연기 데이터에 대하여 유체 광원이나 섬광 등과 같은 특수 효과를 구현하는 데에 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2002년도 가을 학술발표논문집 Vol.29 No.2 (1)
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• pp.706-708
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• 2002

3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 렌더링 기법은 추가적인 하드웨어가 필요 없기 때문에 개발비용이 적다는 장점이 있지만 다각형 기반 렌더링에 최적화 된 범용 그래픽 하드웨어를 그대로 사용하기 때문에 성능이 낮다는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 병렬 구조의 고성능 볼륨 렌더링 시스템에서 사용되던 볼륨 정보 분한 기법을 범용 그래픽 하드웨어에 적용하는 새로운 3차원 텍스쳐 기반 볼륨 그래픽 구조를 제안한다. 제안하는 구조를 통해 볼륨 정보를 분할하여 처리하면, 번용 그래픽 하드웨어가 갖고 있던 물리적 메모리 크기의 한계성을 극복할 수 있다. 또한 전체 해상도의 알파 블렌딩이 아닌 분할된 볼륨 정보 하나가 차지하는 크기만큼의 작은 해상도로 알파 블렌딩을 수행함으로서 렌더링 단계와 프레임 버퍼간의 데이터 전송량을 1/30로 줄이고 픽셀 캐시의 적중률을 99.9%에 근접하게 높일 수 있다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 1부
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• pp.414-419
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• 2008

최근 컴퓨터 그래픽스 분야에서 3차원 렌더링은 영화 제작, 광고, 인테리어 시뮬레이션, 의료 영상 등 많은 분야에서 중요하게 사용되고 있으며 기술의 발달로 인해 그 사실성이 매우 높아지고 있다. 또한 렌더링 기술의 발달과 하드웨어의 비약적인 발전에 의해 실시간 게임 등에도 물리 기반 3차원 렌더링 기법들이 응용되어 사실성을 더해 가고 있다. 그러나 영화 제작 등에 사용될 수 있는 정도의 고품질 영상을 생성하기 위해 아직 적지 않은 시간을 필요로 하는 한계를 가기고 있다. 본 논문에서는 가상의 3차원 공간에 만들어진 복잡한 장면에 대하여 고품질 영상의 매우 중요한 요소 중의 하나인 물리 기반 전역 조영을 빠른 시간 안에 사실적으로 생성할 수 있는 렌더링 기법을 제안한다. 특정 제약 속에서 빠른 계산을 가능하게 하는 프로그래밍 가능한 그래픽스 하드웨어를 사용하여 물리 기반 전역 조영 알고리즘을 가속하고 포톤 매핑 기법을 적용한 광선 추적법 기반에서 효과적으로 동작할 수 있도록 렌더링 시스템의 구조를 최적화 하였다.

• 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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• 제30권3호
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• pp.141-147
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• 2024

점진적 광자 매핑 방식은 복잡한 전역 조명 효과를 효율적으로 렌더링할 수 있다. 그러나 샘플이 유한한 경우, 반경 축소비율 변수에 의해 분산과 편향 값이 크게 영향 받는다. 유한한 샘플을 사용한 렌더링 결과의 픽셀 오류 및 기울기를 추정하여 추정된 기울기를 기반으로 반경 축소비율을 결정하는 최적의 매개변수를 학습할 수 있다면, 렌더링 된 이미지의 오류를 줄일 수 있을 것이다. 본 논문에서는 점진적 광자 매핑 방식을 통한 렌더링과 매개변수 학습이 동시에 될 수 있도록 기울기를 추정하고 추정된 기울기를 유한 차분법을 통해 계산된 기울기와 비교하여 검증한다. 본 논문에서 추정된 기울기는 향후 점진적 광자 매핑 방식의 렌더링과 매개변수 추정을 동시에 수행하는 온라인 학습 알고리즘에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.7-18
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• 2008

연기와 같은 유체의 모습을 영화나 애니메이션에서의 특수 효과에 활용하기 위해는 연기를 사실적으로 모델링하는 과정과 모델링 된 연기 내부에서의 빛의 흐름이 잘 반영된 렌더링 과정이 필요하다. 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 연기 모델링의 사실성을 살리기 위해 물리 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 많이 차용하고 있는데, 그동안 시뮬레이션 기법으로 주로 연구되어 온, 격자 기반의 Euler 방법과는 근본적으로 다른, 파티클 기반의 Lagrange 방법이 시뮬레이션 단계에서 얻을 수 있는 장점 때문에 최근 관심이 높아지고 있다. 연기 렌더링은 연기 모델링 방법에 종속적일 수밖에 없으므로, 결과적으로 격자 기반의 시뮬레이션 결과에 대한 렌더링 방법은 많이 연구되고 있는 데 비해, 파티클 형태로 산출된 연기 데이터에 대하여 사실적인 영상을 생성해주는 랜더링 기술에 대한 연구는 아직 부족한 상황이다. 이에, 본 논문에서는 Lagrange 기법을 적용하여 생성한 파티클 집합 형태의 연기 시뮬레이션 데이터를 사실적으로 렌더링하기 위해, 전역 조영을 위한 최신 랜더링 기술인 포톤 매핑 기법을 파티클 데이터에 맞게 변형 및 확장한 파티클맵 기법을 소개하고, 개선된 파티클템 기법을 제시하여, 기존 연구와의 차이점을 보여준다. 또한 렌더링 과정에서 효율성을 높이기 위해 볼륨 렌더링 방정식의 다중 산란 항을 미리 계산하는 광도맵이라는 방법을 제시한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.21-26
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• 2006

악성 종양은 현대인을 괴롭히는 대표적인 질병의 하나로 이를 치료하는데 흔히 이용되는 것이 방사선치료이다. 방사선 치료에서는 종양세포만을 찾아 방사선을 조사하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 논문에서는 입자 시뮬레이터 Geant4와 볼륨렌더링을 이용하여 이러한 것을 가능하게 하는 방사선조사계획시스템을 제안하고 시스템의 논리적 구조와 구현 시 고려할 사항에 대하여 알아본다. 본 시스템은 Geant4에 있는 다양한 물리(physics)이론을 적용하여 방사선의 물성을 다양하고 정확하게 시뮬레이션 하고, 시뮬레이션으로 구한 방사선량 분포를 볼륨렌더링으로 생성한 영상과 함께 표시하여 사용자가 방사선 치료 계획을 용이하게 세울 수 있도록 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.238-246
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• 2018

최근 3D 디지털 렌더링 및 CGI 소프트웨어의 급격한 발전으로 디지털 렌더링 이미지에서 매우 사실적인 포토리얼리즘의 구현이 가능해졌다. 건축 시각화 분야는 영화, 게임, 가상현실 등 다른 디지털 렌더링이 응용되는 분야의 기반 환경을 창조하는 역할을 하므로 디지털 건축 렌더링 이미지의 포토리얼리즘에 관한 심도 갚은 논의가 필요한 상황이다. 이에 본 연구는 건축 시각화 분야에서 디지털 렌더링 이미지의 포토리얼리즘을 구현하기 위한 원칙을 정립하고 세부 요소들을 분석하였다. 이를 위하여 기존의 선행 연구를 이론적으로 분석하여 서로간의 상관관계를 밝히고 이후의 신기술을 이용한 건축 렌더링 이미지로부터 포토리얼리즘의 4가지 원칙(물리적으로 정확한 빛의 계산, 정확한 오브젝트 형상의 재현, 사실적인 재질과 텍스쳐의 표현, 사진에 나타나는 카메라의 특성 재현)을 도출하였다. 이 원칙들의 세부 항목들을 포토리얼리즘을 구현하기 위한 필수적인 요소들과 아티스트의 판단에 따라 취사선택이 가능한 요소로 분류하였으며, 선택적 요소들은 무작위성과 관련이 깊으며 이것이 포토리얼리스틱 건축 렌더링의 다양한 스타일을 결정하는 원인임을 고찰하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.416-422
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• 2019

본 논문은 절차적함수를 이용하여 실시간으로 3차원 구름을 모델링하고 렌더링하는 알고리즘을 제안한다. 구름 모델링은 절차적 노이즈 함수인 fbm(Fractional Brownian Motion)을 변형하여 사용하며, 이 값을 대기의 수증기 밀도 값으로 이용한다. 이 밀도 값은 파라미터로 주어진 3가지 구름의 형태를 위해 변형되며 렌더링단계의 입력 값으로 들어간다. 레이마칭(ray marching)기법을 이용한 렌더링 단계에서는 이 밀도 값을 이용하여 구름의 색상을 결정하며 이때 밀도에 따른 빛의 감소 및 산란현상은 물리적으로 계산된다. 대기모델로 렌더링 된 하늘 위에 제안한 알고리즘에 의해 구현된 구름들이 블랜딩되며, 이 때 바람의 방향에 따라 구름이 움직이도록 한다. 제안된 구름 생성 및 렌더링은 GLSL언어를 이용해서 GPU상에서 구현되었다.