• 한국가시화정보학회지
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• 제2권2호
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• pp.8-15
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• 2004

With all the recent progresses in computer hardware and software technology, the animation of fluids in real-time is still among the most challenging issues of computer graphics. The fluid animation is carried out in two steps - the physical simulation of fluids immediately followed by the visual rendering. The physical simulation is usually accomplished by numerical methods utilizing the particle dynamics equations as well as the fluid mechanics based on the Navier-Stokes equations. Particle dynamics method is usually fast in calculation, but the resulting fluid motion is conditionally unrealistic. The methods using Navier-Stokes equation, on the contrary, yield lifelike fluid motion when properly conditioned, yet the complexity of calculation restrains this method from being used in real-time applications. This article presents a rapid fluid animation method by using the continuum-based fluid mechanics and the enhanced particle dynamics equations. For real-time rendering, pre-integrated volume rendering technique was employed. The proposed method can create realistic fluid effects that can interact with the viewer in action, to be used in computer games, performances, installation arts, virtual reality and many similar multimedia applications.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 추계 학술대회논문집
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• pp.158-162
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• 1999

This thesis presents applications of three dimensional visualization technique based on shear-warp volume rendering to medical information. Volume rendering is compared to surface rendering and acceleration technique is also presented. The presented rendering techniques by using three-dimensional arrays of data are a widely used representation for computational fluid dynamics and geological structures as well as medical information.

• 한국가시화정보학회지
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• 제15권1호
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• pp.32-40
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• 2017

Interaction between fluid and a rigid object is frequently observed in everyday life. However, it is difficult to simulate their interaction as the medium and the object have different representations. One of the challenging issues arises especially in handling deformation of the object visually as well as rendering haptic feedback. In this paper, we propose a real-time simulation technique for multimodal interaction between particle-based fluids and soluble solids. We have developed the dissolution behavior model of solids, which is discretized based on the idea of smoothed particle hydrodynamics, and the changes in physical properties accompanying dissolution is immediately reflected to the object. The user is allowed to intervene in the simulation environment anytime by manipulating the solid object, where both visual and haptic feedback are delivered to the user on the fly. For immersive visualization, we also adopt the screen space fluid rendering technique which can balance realism and performance.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권1호
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• pp.29-38
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• 2005

유체 애니메이션은 물리적 시뮬레이션과 시각적 렌더링으로 구성된다. 물리적 시뮬레이션은 입자 동역학을 이용한 해석 방법과 나비어-스토크스(Navier-Stokes) 방정식을 이용한 연속체 유동해석 방법이 많이 사용된다. 입자 동역학을 이용한 시뮬레이션은 연산 속도는 빠르나 유체의 움직임이 경우에 따라 부자연스러우며, 나비어-스토크스 방정식을 이용한 방법은 적절한 조건 하에서 사실적인 유체의 움직임을 표현할 수 있으나 방대한 연산량과 계산의 복잡성으로 인하여 실시간 응용이 어렵다. 우수한 품질의 렌더링 영상은 주로 전역적 조명 방법을 사용하여 얻을 수 있는데, 이 역시 실시간 응용에 적합한 속도론 내기에는 부적합하다. 본 논문에서는 개선된 입자 동역학 시뮬레이션과 선적분 볼륨 렌더링을 이용한 고속유체 애니메이션 방법을 제안한다 레나드-존스(Lennard-Jones) 모턴을 이용한 입자동역학 해석기법을 이용하여 유체의 움직임을 고속으로 시뮬레이션 하였으며, 적은 수의 입자만으로도 충분한 유체의 부피를 표현할 수 있도록 연산효율을 개선하였다. 또한 실시간 렌더링을 위하여 적은 수의 슬라이스로도 우수한 품질의 영상을 빠르게 얻을 수 있는 선적분 볼륨 렌더링 방식을 사용하였다. 본 제안 방법을 사용하여 실시간 응용에 적절한 속도와 화질을 보여주는 유체 애니메이션이 가능하다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제12권5호
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• pp.57-66
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• 2012

본 논문에서는 장면에 어울리도록 유체를 카툰 스타일로 표현할 수 있는 실시간방법을 제안하고자 한다. 실제로 유체는 석양, 낮, 밤에 서로 다른 색상 톤을 보여주고 있고 수심이 낮은 곳에서의 반사 굴절 정도와 수심이 깊은 곳에서의 정도가 상이하며 색상 조차 다르다. 본 논문에서는 광원 수심 지형 시점 등에 적응적으로 유체를 카툰 스타일로 표현하는 방식을 제안한다. 실험은 기존의 방법을 구현하고 제안된 결과와 비교 분석하였다. 이러한 연구는 기존의 카툰 스타일렌더링 방법과 제안하는 카툰 스타일 방법과 동시에 사용하면 게임을 카툰 스타일로 표현할 수 있는 전체 시스템을 제시할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.934-943
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• 2007

컴퓨터 그래픽스 분야에서 다뤄지는 유체 시뮬레이션은 사실적인 애니메이션에 있어서 필수적인 요소이기는 하지만 그 계산량이 너무 많아서 실시간 시뮬레이션과 렌더링을 위해서는 많은 시스템 자원을 필요로 하여 주로 PC 환경에서 수행되어 왔다. 최근 휴대 전화의 성능이 빠르게 발전함에 따라 3D 게임과 같은 고급 콘텐츠를 모바일 환경에서 사용 가능하게 되었다. 본 논문에서는 PC 환경보다 비교적 성능이 제한적인 모바일 장치에서 위피 플랫폼의 MF3D API를 사용하여 실시간 유체 시뮬레이션을 구현하였다. 유체 시뮬레이션을 구현하기 위하여 나비에-스토크스 식의 풀이가 필요하며, 빠르고 안정적으로 수치해를 시뮬레이션하기 위해서 Stam의 Stable Fluid 기법을 빌보드에서 구현하여 사용하였다. 시뮬레이션 결과는 빌보드 기법을 통해 화면에 나타냈으며, "루피 스토리"라는 모바일 3D 게임 콘텐츠에 적용하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.323-328
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• 2009

게임이나 가상현실 등에서 사용자들에게 사실성과 몰입 감을 주기 위해서 자연 현상들을 시뮬레이션하고 있다. 게임이나 가상현실에서 물이나 바다와 같은 유체를 3차원으로 시뮬레이션 하는데 있어서 중요한 요소는 실시간 처리와 사실성이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터 값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션 하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화 된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션 하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌 시 발생하는 유체 표면의 움직임을 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.51-54
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• 2003

Fluid is an effective element in computer animation. Recently, the techniques from CFD have been actively applied to CG production. In this paper, we describe our fluid animation system which implements a variety of established simulation and rendering methods. We also explain our new techniques such as chemical reaction and hardware-assisted fluid animation that are being developed to enhance the features of our software system.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2006년도 추계 종합학술대회 논문집
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• pp.264-268
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• 2006

본 논문에서는 안정적 유체 애니메이션 기법을 이용한 불과 연기 애니메이션에 대해서 기술한다. 휴대전화의 연산 성능이 발전하면서 3D 콘텐츠와 고급 어플리케이션의 구현이 가능하게 되었다. 이러한 배경을 활용하여 지금까지 PC 기반에서 주로 개발되었던 유체 시뮬레이션을 모바일 장치에서 구현하였다. 안정적 유체 애니메이션 기법을 사용한 불 시뮬레이션은 실시간 렌더링을 목표로 하였으며 외부환경과 불 시뮬레이션 사이의 상호작용을 구현하였다. 그리고 모바일 3D 게임 콘텐츠에 불 애니메이션을 결합하여 게임의 객체 혹은 배경으로 사용 가능하도록 실용성을 더하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제9권11호
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• pp.1515-1528
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• 2006

물리기반 유체 애니메이션 시스템들이 시각 특수효과 산업계에서 빠르게 발전하고 있고, 이를 이용해 매우 높은 화질의 영상을 제작하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 컴퓨터 게임과 같은 실시간 응용 분야의 경우, 화질보다는 시뮬레이션 속도가 더 중요한 문제이다. 본 논문은 프로그래머블 그래픽스 파이프라인을 이용하여 유체에 대한 애니메이션을 수행하는 실시간 기법에 대해 설명한다. 두 개의 키-프레임이 주어졌을 때, 본 기법을 이용하여 원시 프레임으로부터 목적 프레임으로 변하는 연속 영상을 대화식으로 생성할 수 있음을 보인다.