• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.158-167
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• 2015

This study presents a new method to improve the speed of high quality volume rendering. We improve the speed of ambient occlusion which is one of the global illumination techniques used in traditional volume visualization. Calculating ambient occlusion takes much time because it determines an illumination value of a sample by integrating opacities of nearby samples. This study proposes an improved method for this by using local statistics such as averages and standard deviations. We calculate local statistics for each volume block, a set of nearby samples, in pre-processing time. In the rendering process, we efficiently determine the illumination value by assuming the density distribution as a normal distribution. As the results, we can generate high quality images that combine ambient occlusion illumination with local illumination in real time.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.27-35
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• 2015

본 연구는 전역 조명 기법 중 하나인 환경-광 가림(ambient occlusion)을 이용한 볼륨 렌더링 방법을 설명한다. 볼륨 밀도 분포를 정규 분포로 가정하여, 환경-광 가림을 불투명도 전이함수의 변경과 무관하게 실시간 가시화할 수 있다. 전처리 과정에서 각 복셀 주변의 일정 크기 영역의 평균과 표준편차를 계산하여 두고, 가시화 단계에서 근방의 불투명도를 추정하여 밝기를 계산한다. 이 논문은 본 연구자들의 기존 연구를 발전시켜 이론적 모델을 일반화하고 출력 영상의 화질을 향상시킨다. 구체적으로 다양한 형태의 불투명도 전이함수를 사용할 수 있는 계산 모델을 제안한다. 그리고 영역의 크기를 다양하게 통계량을 생성하여 근처의 물체에 더 높은 가중치를 부여할 수 있도록 하였다. 최종적으로 환경-광 가림 효과와 지역 조명 효과를 혼합하여, 더 현실감 있는 화질의 볼륨 가시화 영상을 실시간으로 생성할 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 춘계학술발표대회
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• pp.851-854
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• 2015

게임, 영화, 애니메이션 분야에 이르기까지 3D 렌더링 기술은 많은 분야에 걸쳐 활용되고 있으며, 이러한 3D 렌더링 기술의 발전으로 현실감있는 표현이 점차 가능해지고 있다. 영화나 애니메이션이 많은 시간과 비용을 들여 고품질의 영상을 만들어 내는 반면에, 게임은 실시간으로 고품질의 영상을 만들어 내며, 이를 위해서는 많은 연산을 필요로 한다. 그래서 게임에 고품질의 렌더링 기술을 적용하기 위해서는 상당히 높은 성능의 하드웨어를 필요로 하며, 현재 점차 높은 성능의 하드웨어가 개발되고 보급되기 시작하면서, 게임에 실시간으로 적용 가능한 다양한 렌더링 기술이 개발되고 있는 상황이다. 하지만 이것은 PC 플랫폼만 국한된 상황이며, 모바일 기기가 가지는 성능상의 제약으로 인해서 모바일 기기에 이러한 PC 플랫폼 기반에서 적용되는 3D 렌더링 기술을 적용하기란 여간 힘든 일이 아닐 수 없다. 본 논문에서는 3D 렌더링 기술 중에 하나인 Ambient Occlusion 기법을, 모바일 디바이스가 제공하는 하드웨어적인 한계를 극복하고 보다 향상된 렌더링 속도로 기존 PC 환경과 유사한 효과를 표현하기 위한 렌더링 기법을 제안하고자 한다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제19권3호
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• pp.248-254
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• 2015

In this paper we propose an improved version of the computational integral imaging reconstruction (CIIR) for visualizing a partially occluded object by utilizing an image inpainting technique. In the proposed method the elemental images for a partially occluded three-dimensional (3D) object are recorded through the integral imaging pickup process. Next, the depth of occlusion within the elemental images is estimated using two different CIIR methods, and the weight mask pattern for occlusion is generated. After that, we apply our image inpainting technique to the recorded elemental images to fill in the occluding area with reliable data, using information from neighboring pixels. Finally, the inpainted elemental images for the occluded region are reconstructed using the CIIR process. To verify the validity of the proposed system, we carry out preliminary experiments in which faces are the objects. The experimental results reveal that the proposed system can dramatically improve the quality of a reconstructed CIIR image.

• 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.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.740-749
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• 2017

금석문(金石文)이란 금속이나 석재에다 새긴 글씨 또는 그림을 말한다. 금석문(金石文) 판독에 널리 사용되고 있는 탁본은 간편하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 해상도나 노이즈 관점에서 볼 때 탁본은 금석문 판독에 최적의 방법이라고 할 수는 없다. 본 연구에서는 각자된 글자의 입체적 특징을 반영하여 판독 가능성을 높여주는 새로운 조사기법을 제시하였다. 금석문에 각자된 글자의 정밀한 입체 데이터를 얻기 위해 3차원 스캐닝 기술을 적용하고 획득된 3차원 깊이 데이터에 따라 음영을 표현하는 Ambient Occlusion 시각화 기법을 적용하였다. 이 과정에서 훼손 및 마모가 포함된 바탕영역정보와 글자영역정보를 분리하여 판독 가능성을 향상시켰다. 개발된 방법은 국보318호인 포항중성리신라비의 판독에 적용하여 그동안 판독에 논란이 있어왔던 특정 문자의 판독 뿐 아니라 추독 범위를 좁히는데 기여하였다.

• 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.

• 만화애니메이션 연구
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• 통권38호
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• pp.133-144
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• 2015

3D 애니메이션에서의 라이팅 작업은 많은 노동력과 시간이 걸리는 일이다. 예를 들어서 2014년에 글로벌하게 배급된 극장용 애니메이션 Postman Pat The Movie에서는 60여명의 라이팅 아티스트가 필요했으며, 이 아티스트들은 샷의 피드백에 빠르게 대응해야 하지만, 복잡한 샷들은 많은 렌더시간을 필요로 해서 테스트 렌더링을 하며 작업 대응을 하기 힘든 문제가 있었다. 2005년 이후 이러한 상황에 대처하고자 리라이팅 기법을 사용하는 경우가 있었으나, 하지만, 기존의 리라이팅 방식으로는 그림자를 얻어낼 수가 없기 때문에 사실적이거나 자연스러운 결과물을 얻어낼수가 없어서 국내 애니메이션 제작에서 거의 사용되지 못하였다. 본 논문에서는 Rasterization된 앰비언트 어클루전을 각 라이트 별로 리라이팅 계산에 접목시켜 빠른 계산을 유지하면서도 사실적인 퀄러티를 얻어낼 수 있는 리라이팅 시스템을 구현하였다. 이 리라이팅 시스템은 2014년 글로벌하게 개봉된 헐리우드 애니메이션인 Postman Pat : The Movie에 채택되어 성공적인 제작을 해내는데 큰 기여를 하였다. 이후 애니메이션 제작에 이 방법이 더 많이 활용되어 다른 제작사에서도 제작비의 절감과 함께 좀 더 완성도 있는 결과물을 제작할 수 있는 계기가 되길 바란다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권2호
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• pp.186-200
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• 2010

전역 조명(global illumination) 효과를 사실적으로 렌더링하기 위해서는 복잡한 경로를 통해 입사하는 빛의 정보 해당하는 직접 조명 및 간접 조명을 정확하게 계산해주어야 한다. 이 과정에서 주어진 물체 표면 지점에 대해 계산되는 간접 조명 정보는 주변 환경의 기하적인 형태에 큰 영향을 받게 된다. 조화 평균 거리(harmonic mean distance)는 3차원 공간상에서 주어진 한 지점에서 보이는 물체들과의 거리를 나타내는 척도로 많이 사용되는 수학적 도구로서, 광휘 캐시(irradiance/radiance cache)나 환경 폐색(ambient occlusion) 등의 렌더링 효과를 생성하는데 주요하게 사용된다. 본 논문에서는 대표적인 고품질 전역 조명 렌더링 알고리즘인 최종 수집(final gathering) 방법 및 포톤 매핑(photon mapping) 기법을 통해 다양한 환경에서 계산되는 조화 평균 거리에 대한 근사값의 정확성에 대해 분석한다. 이러한 분석 결과를 기반으로 효과적인 조화 평균 거리 계산의 근사화 기법 개발에 있어서 고려해야 할 점들과 방향을 제시한다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권2호
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• pp.55-65
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• 2011

본 논문은 증강현실 시스템에서 마커가 가려진 상황에서도 강건한 마커 검출을 위하여 지역적인 특징 점들을 이용하는 방법을 제안한다. 가려진 마커를 효율적으로 검출하기 위하여, 첫 번째 단계로 등록된 마커와 가려진 마커가 포함된 입력 영상을 Affine-SIFT (ASIFT, Affine-Scale Invariant Features Transform) 방법을 이용해 정합된 특징 점들을 검출한다. 두 번째 단계로 정합된 특징 점들의 이상치(Outlier)를 제거하기 위하여, 등록된 마커의 특징 점들에 주성분 분석(Principal Component Analysis)을 적용하고 제 1 주축과 제 2 주축으로 사영한 후 중심으로 부터의 거리에 대한 평균값을 타원의 장축과 단축으로 지정한다. 세 번째 단계로 마커의 기하학적인 왜곡을 추정하기 위하여 특징 점들이 이루는 Convex-hull 지점들을 다각형의 꼭짓점으로 정한다. 마지막 단계로, 입력영상에 정합된 특징 점들의 기하적인 왜곡의 변화를 추정함으로써 마커의 가려진 환경에 서도 강건한 마커 검출 결과를 얻을 수 있다.