• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제8권11호
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• pp.154-161
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• 2008

급속하게 발전하는 3D 렌더링 기술은 사실적인 렌더링을(Photorealistic Rendering) 넘어서 비사실적 인 렌더링-NPR(Non-Photorealistic Rendering)으로 그 표현영역을 빠르게 확장시켜 나가고 있다. 전통적인 2D 애니메이션 시각양식의 전형인 카툰 애니메이션 스타일도 이제는 3D 애니메이션으로 표현하는 것이 가능해졌다. 3D 애니메이션 통합 패키지 Maya에서 Toon-Shading을 사용하여 렌더링 된 결과물들은, 2D 애니메이션의 제작공정에 따라 만들어진 검은색 외곽선과 두 음영 단계 혹은 그 이상의 색채움을 재현하는데 무리가 없다. 3D 애니메이션이 보편적인 애니메이션 제작 방법의 한가지로 자리 잡은 현실에서, 그동안 관객들의 눈에 익숙한 카툰 애니메이션의 시각 스타일을 3D 애니메이션으로 구현하는 기술은 여러 면에서 유용하다. 이에 본 연구에서 최적화된 Toon-Shading의 속성 적용 방법과 기술을 연구하여 효과적인 카툰 스타일 3D 애니메이션 제작과정에 도움이 되고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.492-502
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• 2011

국내의 수많은 화석산지 중 20곳이 국가지정문화재 천연기념물로 지정되어 보호 및 보존되고 있다. 천연기념물 화석산지 중 많은 지역이 인위적인 훼손과 함께 자연적 풍화 침식이 활발한 해안가에 위치하여 훼손이 진행되어 점차 원형을 잃어가고 있다. 따라서 이들에 대한 원형 보존 및 원형 기록 자료의 확보가 시급히 필요하다. 본 연구에서는 천연기념물 제394호 해남 우항리 공룡 익룡 새 발자국 화석산지에 대한 항구적인 원형 기록 자료의 확보를 위하여 3차원 디지털 기술을 적용하였다. 이를 통해 이 지역의 2개 지점에 대한 정밀 기록 작업을 완료하였고, 정확도가 높은 분포도를 작성하였으며, 앰비언트 어클루젼(Ambient occlusion) 렌더링 기법에 의한 렌더링 기법을 적용하여 발자국 화석에 대한 보다 정확한 분석자료를 확보하였다. 발자국 화석에 대한 3D 데이터는 보존과 연구 자료로서의 가치 이외에도 3차원 브로셔와 인터랙티브 컨텐츠 제작 등의 다양한 분야에 활용 가능한 콘텐츠로서의 가치를 지닌다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.137-146
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• 2011

스마트폰과 태블릿 PC 같은 모바일 기기의 보급과 콘텐츠 사용 증가로 모바일 환경에서의 컴퓨터 그래픽스 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 아직까지 수묵화 및 담채 렌더링 기법과 같은 비실사적 기법을 모바일 기기 상에서 효과적으로 구현하기 위한 연구는 부족한 편이다. 모바일 기기는 데스크 탑 환경에 비해 하드웨어적 한계를 가지고 있기 때문에 비실사적 렌더링 기법이 적용된 콘텐츠를 렌더링 하기 위해서는 단말기의 제약성을 고려한 특화된 렌더링 파이프 라인이 필요하다. 본 논문에서는 비실사적 기법중에서도 수묵화 기법과 담채화 기법을 모바일 환경에서 구현하기 위한 3차원 그래픽스 렌더링 파이프라인과 쉐이딩 파일 전처리 기법을 제안한다. 제안하는 기법을 이용하면 비사실적 렌더링이 적용된 다양한 3D 모바일 콘텐츠를 생성할 수 있고 사용자는 모바일 디스플레이 환경에서 실시간으로 수묵 담채 렌더링 된 콘텐츠를 볼 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제7권2호
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• pp.21-32
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• 2007

물체 내부에서의 빛의 산란 현상 (subsurface scattering)에 기반한 조명 모델은 사실적인 이미지 생성에서 매우 중요하지만, 복잡한 계산으로 인하여 게임, 가상현실 등의 대화형 환경에 적용되기 어려웠다. 우리는 빛의 단일 산란과 다중 산란 현상에 의한 조명을 이미지 상에서 근사하는 보다 실용적인 기법을 제안한다. 먼저 광원 시점에서 렌더링한 이미지의 각 픽셀에 물체 내부로 투과된 조사도 정보를 저장하고, 쉐이딩 단계에서 이 정보를 사용하여 조명을 빠르게 계산한다. 단일 산란은 그림자 매핑과 유사한 알고리즘과 적응적인 결정적 샘플링을 통해 수행 비용을 효율적으로 줄인다. 다중 산란은 빛의 확산 이론에 기반한 계층적인 샘플링을 사용한다. 복잡한 함수의 테이블화은 속도를 보다 향상 시킨다. 실험을 통해 제안된 기법이 초당 수 십에서 수 백 프레임의 빠른 속도로 사실감있는 장면을 렌더링할 수 있으며, 게임과 같은 기존의 대화형 환경에 쉽게 적용될 수 있음을 보여준다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제12B권7호
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• pp.795-802
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• 2005

본 논문에서는 일곱 가지의 기본적인 감정 정보를 자동으로 파악하고 얼굴을 PDA 상에서 렌더링할 수 있는 얼굴 표정의 인식 및 합성 시스템을 제시한다. 얼굴 표정 인식을 위해서 먼저 카메라로부터 획득한 영상으로부터 얼굴 부분을 검출한다. 그리고 나서 기하학적 또는 조명으로 인한 보정을 위해 정규화 과정을 거친다. 얼굴 표정을 분류하기 위해서는 Gabor wavelets 방법을 enhanced Fisher 모델과 결합하여 사용할 때가 가장 좋은 결과를 보였다. 본 표정 분류에서는 일곱 가지 감정 가중치가 결과로 제시되고, 그러한 가중 정보는 모바일 네트웍을 통하여PDA 상으로 전송되어 얼굴 표정 애니메이션에 이용되어진다. 또한 본 논문에서는 고유한 얼굴 캐릭터를 가진 3차워 아바타를 생성하기 위하여 카툰 쉐이딩 기법을 채택하였다. 실험 결과 감정 곡선을 이용한 얼굴 표정 애니메이션은 선형 보간법 보다 감정 변화의 타이밍을 표현하는데 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.147-153
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• 2022

현재, 다양한 형태의 메타버스 서비스 솔루션(제페토, 로블록스, 샌드박스, 디센트럴랜드)이 제작되고 서비스되고 있다. 메타버스 서비스는 360 파노라마 형태의 월드 기반에 3D 오브젝트를 배치해 구성한 솔루션이 대부분으로 게이미피케이션 형태로 구성된다. 하지만, 메타버스 형태의 웹툰 서비스는 구현 및 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 2D 평면이미지 형태의 웹툰을 3차원 공간에서 구현하는 방법과 실감형 360도 파노라마 웹툰 메타버스 서비스에 관해 연구했다. 연구 및 분석 과정은 웹툰 제작을 위한 기본적인 스토리텔링 및 설계작업, 제작된 이미지를 360도 형태로 변환하기 위한 파노라마 이미지 생성, 메타버스 공간에서 전-방향(all directional)을 보기 위한 360웹툰 콘텐츠 제작과정을 연구했다. 또한, 가상현실 기반의 웹툰을 감상할 수 있도록 쉐이딩 및 메트리얼 작업 방법을 제시했다. 현재 불모지로 여겨지는 웹툰 메타버스 분야에 초석이 될 것으로 생각한다.

• 만화애니메이션 연구
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• 통권40호
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• pp.157-176
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• 2015

본 연구는 3D애니메이션 합성기술에 있어서 그 효율성을 위해 반드시 활용되어야 하는 렌더패스 합성기법에 대해 기술하고 있다. 렌더패스는 각 속성별로 분리하여 렌더링한 후 합성하기 때문에 정교하고 신속한 합성이 가능하다. 그 중에서도 오클루전 패스는 소프트 라이트 쉐이딩을 한 듯한 화면을 연출하며 깊이감과 경계의 부드러움 등을 표현해 준다. 3D공간에서 만들어진 애니메이션 오브젝트들을 패스 렌더링 과정을 통해 2D이미지로 전환되며, 합성 소프트웨어에서 비로소 완성되게 된다. 즉, 3D애니메이션은 후반 합성과정인 컴포지팅(compositing)을 통해 애초에 계획하였던 작품의 완성도가 실현된다. 심도 있는 이미지를 완성하기 위해 3D소프트웨어에서 제작된 씬을 레이어별, 속성별 패스로 렌더링을 하여 합성 프로그램으로 불러들일 수 있기 때문이다. 오클루전 패스는 3D 그래픽스의 결과물의 GI렌더링을 하지 않고도 깊이감을 표현할 수 있기에 최근들어 포스트 프러덕션 과정에서 빠지지 않는 중요한 합성 맵이다. 그러나 그 중요성에 비해 그 속성의 특성과 원리 및 활용법을 정리, 분석한 연구 및 저서가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 오클루전 맵의 원리와 활용법을 정리하고 합성결과의 실재감의 차이에 대해 분석하도록 하겠다. 또한 렌더러를 지정하고 속성의 특징을 활용한 맵의 지정과정과 합성 소프트웨어 활용기법을 정리하였다. 앞으로도 기법의 개발이 다양해지고 있는 추세에 맞춰 그래픽적 표현 한계를 뛰어넘어 보다 효율적이고 다양한 표현방식 후반 기법들이 연구되는 계기가 되길 바란다.

• 만화애니메이션 연구
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• 통권40호
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• pp.139-155
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• 2015

애니메이션은 포스트 프러덕션 과정에 의해 애초의 기획한 시각적 연출 의도에 맞게 완성된다. 특히나, 3D애니메이션 제작에 있어서 기획의도에 적합한 다양한 시각적 표현 기법은 렌더링, 쉐이딩 등에 의해 연출된다. 따라서 이러한 시각적 효과를 어떤 방식으로 제작할 것인지에 관한 연구는 애니메이션이 출현된 이후 계속적으로 진행 되고 있다. 이 중에서도 최근 애니메이션에서 자주 등장하는 렌더링 방식은 3D로 제작하였지만 2D애니메이션의 느낌을 살린 효과이다. 3D 애니메이션은 이미지를 시각화하는 렌더링 방식에 따라 사실적으로 표현되는 포토리얼리스틱 렌더링(Photorealistic RENDERING)과 사진적 리얼리즘에서 벗어나 셀애니메이션의 경험적 감성의 화면 효과를 살린 비사실적 렌더링(NON-PHOTOREALISTIC RENDERING)으로 구분되는데 이는 2D애니메이션의 시각적 효과를 살린 렌더링 방식은 비사실적, 즉 넌-포토리얼리스틱 렌더링 방식으로 제작된 것이다. 이렇게 제작된 애니메이션은 공간과 애니메이팅에 있어서 3D애니메이션의 공간, 움직임 표현의 깊이를 보유하면서도 친화적인 아날로그 느낌의 화면을 연출할 수 있기에 많이 제작되고 있는 포스트 프러덕션 효과이다. 따라서 본 연구에서는 3D그래픽스 기법 중 넌-포토리얼리스틱(Non-photo Rendering)의 범주에 속하는 카툰렌더링(Cartoon Rendering)기법으로 제작된 디즈니의 대표적인 단편애니메이션 Paperman을 중심으로 기법적 방식을 분석하고 카툰렌더링으로 표현된 씬의 시각적 전달 효과를 분석하여 기획의도에 표현한 합성작업 과정을 살펴보도록 한다. 이어 넌-포토리얼리스틱(Non-photo Rendering)의 범주와 장르가 다양해 지고 있는 추세에 맞춰 그래픽적 표현 한계를 뛰어넘어 보다 효율적이고 다양한 표현방식 후반 기법들이 연구되길 바란다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제36권4호
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• pp.253-260
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• 2009

컴퓨터 비전이나 패턴 인식 분야에서 이용되고 있는 많은 알고리즘들이 최근 빠른 수행시간을 위해 GPU에서 구현되고 있지만, GPU를 이용하여 알고리즘을 구현할 경우 크게 두 가지 문제점을 고려해야 한다. 첫째, 컴퓨터 그래픽스 분야의 지식이 필요한 쉐이딩(shading) 언어를 알아야 한다. 둘째, GPU를 효율적으로 활용하기 위해 CPU와 GPU간의 데이터 교환을 최소화해야 한다. 이를 위해 CPU는 GPU에서 처리할 수 있는 최대 용량의 데이터를 생성하여 GPU에 전송해야 하기 때문에 CPU에서 많은 처리시간을 소모하며, 이로 인해 CPU와 GPU 사이에 많은 오버헤드가 발생한다. 본 논문에서는 그래픽 하드웨어와 멀티코어(multi-core) CPU를 이용한 빠르고 효율적인 신경망 구현 방법을 제안한다. 기존 GPU의 첫 번째 문제점을 해결하기 위해 제안된 방법은 복잡한 쉐이팅 언어 대신 그래픽스적인 기본지식 없이도 GPU를 이용하여 응용프로그램 개발이 가능한 CUDA를 이용하였다. 두 번째 문제점을 해결하기 위해 멀티코어 CPU에서 공유 메모리 환경의 병렬화를 수행할 수 있는 OpenMP를 이용하였으며, 이의 처리시간을 줄여 CPU와 GPU 환경에서 오버 헤드를 최소화할 수 있다. 실험에서 제안된 CUDA와 OpenMP기반의 구현 방법을 신경망을 이용한 문자영역 검출 알고리즘에 적용하였으며, CPU에서의 수행시간과 비교하여 약 15배, GPU만을 이용한 수행시간과 비교하여 약 4배정도 빠른 수행시간을 보였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.81-86
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• 2024

영상 신호 프로세서(Image Signal Processor, ISP)는 카메라 센서로부터 획득된 RAW 영상을 사람의 눈에 보기 좋은 sRGB 영상으로 변환한다. RAW 영상은 sRGB 영상에 비해 영상 처리에 도움이 되는 정보를 가지고 있지만 상대적으로 큰 용량으로 인해 주로 sRGB 영상만 저장되고 사용된다. 또한, 실제 카메라의 ISP 과정이 공개되어 있지 않아 그 역과정을 모사하는 것은 매우 어렵다. 이에 sRGB와 RAW 영상의 상호 변환을 위한 카메라 ISP 모델링 연구가 활발히 진행되고 있으며, 최근 기존의 단순한 ISP 신경망 구조를 고도화하고 실제 카메라 ISP의 동작과 유사하게 카메라 파라미터(노출 시간, 감도, 조리개 크기, 초점 거리)를 직접 반영하는 ParamISP[1] 모델이 제안되었다. 하지만 ParamISP[1]를 포함한 기존의 연구는 카메라 ISP를 모델링함에 있어 렌즈로 인해 발생하는 렌즈 쉐이딩(Lens Shading), 광학 수차(Optical Aberration), 렌즈 왜곡(Lens Distortion) 등을 고려하지 않아 복원 성능에 한계가 있다. 본 연구는 ISP 신경망이 렌즈로 인해 발생하는 열화를 보다 잘 다룰 수 있도록 위치 정보 인코딩(Positional Encoding)을 도입한다. 제안하는 위치 정보 인코딩 기법은 영상을 분할하여 패치(Patch) 단위로 학습하는 카메라 ISP 신경망에 적합하며 기존 모델에 비해 영상의 공간적 맥락을 반영할 수 있어 더욱 정교한 영상 복원을 가능하게 한다.