• 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.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제17권4호
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• pp.737-753
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• 2021

As the demand for high-quality rendering for mixed reality, videogame, and simulation has increased, global illumination has been actively researched. Monte Carlo path tracing can realize global illumination and produce photorealistic scenes that include critical effects such as color bleeding, caustics, multiple light, and shadows. If the sampling rate is insufficient, however, the rendered results have a large amount of noise. The most successful approach to eliminating or reducing Monte Carlo noise uses a feature-based filter. It exploits the scene characteristics such as a position within a world coordinate and a shading normal. In general, the techniques are based on the denoised pixel or sample and are computationally expensive. However, the main challenge for all of them is to find the appropriate weights for every feature while preserving the details of the scene. In this paper, we compare the recent algorithms for removing Monte Carlo noise in terms of their performance and quality. We also describe their advantages and disadvantages. As far as we know, this study is the first in the world to compare the artificial intelligence-based denoising methods for Monte Carlo rendering.

• 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.

• 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.

• 태양에너지
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• 제11권1호
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• pp.3-15
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• 1991

본 연구에서는 자연채광 설계용 천공의 조건을 (1) clear sky (2) partly cloudy sky (3) cloudy sky로 나누어서 서울지역의 수평면에 대해서 전천공조도와 함께 반원형의 띠를 이용하여 확산조도를 측정한다. 천공 상태의 분류는 프랑스의 낭뜨 측정에서의 방법을 이용하였다. 본 연구에서 제시된 자연채광 설계용 기상자료는 (1) 태양고도에 따른 수평면 조도 (2) 조도의 월변화 (3) 조도의 누적표현율 (4) 하루중의 주광 강도의 변화 (5) 특정 조도 이상을 기록한 시간수이다.

• 한국디지털건축인테리어학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.9-16
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• 2005

In Interior design, light is the most important factor in deciding color, texture and illumination level which are the basic factors of spatial design. To apply rendering technologies on prediction of illuminating effect, it is important to understand and analyse the basic properties of the illumination models that are local illumination model and global illumination model. The illumination models in computer graphics express the factors which determine the surface color, texture and light distribution through the reflection. The purpose of this study is to propose the best way of shading algorithm in interior space provided by the computer, based on the experimental analysis that 5 shading methods are applied to the interior space. The results of this study were as followed. 1) Local illumination models that are Lambert shading, Ground shading and Phong shading are not suitable to the prediction of interior illumination effect. 2) Ray tracing that is global illumination model could be adopted to interior illumination effects. Ray tracing is a very versatile algorithm because of the large range of lighting effects it can model. 3) Neither radiality nor ray tracing offers a complete solution for simulating all interior illumination effects. 4) Radiosity excels at rendering diffuse-to-diffuse inter-reflections and ray tracing excels at rendering specular reflections. By merging both shading techniques, that offers the best of both. Using computer technologies to simulate lighting in preliminary design stage which will provide information for designers and occupants to determine the effect of using artificial light sources at each stage of their design process. Further study in illumination analysis, prediction of illumination effect, and lighting calculation is required as computer media expands.

• 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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• 제26권1호
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• pp.7-15
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• 2020

점집합을 매끄러운 다양체 표면으로 가시화하는 과정에서 전역 조명 기법을 사용하면 다양한 조명 효과로 사실적인 장면을 렌더링 할 수 있다. 광선 추적법에 대한 지속적인 요구와 그래픽스 하드웨어의 발전을 바탕으로 광선 추적법을 위한 전용 GPU와 프로그래머블 파이프 라인이 근래에 소개되었다. 본 논문에서는 광선 추적법의 가속을 지원하는 GPU와 렌더링 파이프라인을 사용하여 점집합 모델에 대한 실시간 전역 조명 렌더링을 수행하는 방법을 제시한다. 즉, 이동 최소 자승법을 적용하여 점집합을 부드러운 음함수 표면으로 근사한 후, GPU기반 광선 추적법을 이용하여 표면과의 광선 교차 검사를 수행하고 교차점에서 쉐이딩 효과를 적용하여 전역 조명 렌더링을 수행한다. 그 결과 오십만개 이상의 점으로 구성된 복잡한 점집합 모델이 포함된 장면을 실시간에 생성할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권9호
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• pp.1262-1272
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• 2009

컴퓨터 그래픽스 분야에서는 사실적인 3차원 렌더링을 위해 조명에 관한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 우리가 보는 장면은 어떤 장면내에서 한 점에 들어오는 빛과 그 빛에 의한 래디언스에 의하여 인지된다. 한 장면에서 카메라로 들어오는 빛의 성분을 직접광과 간접광으로 구분할 수 있는데, 직접광은 한 객체의 표면에 닿은 광원을 객체의 속성에 의해서 직접 반사시킨 빛 성분이고, 간접광은 복잡한 기하학적 요소간의 상호반사에 객체로부터 반사된 빛 성분이다. 이 논문은 고주파 조명 패턴을 활용하여 임의의 장면내에 있는 빛을 직접광과 간접광 성분으로 분리시킬 때의 부정확성을 개선하여 정확성을 높이는 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 물체의 속성에 따른 빛이 비춰지지 않은 영역에서 반사된 빛의 값을 측정하는 방법을 제안하고 이 방법을 통하여 장면에서 직접광과 간접광 성분의 분리의 정확도를 높일 수 있었다. 그리고 분리된 이미지의 간접광 성분을 특성을 이용하여, 육안으로 보이지 않는 장면에서의 이미지를 추출하는 향상된 방법을 제안하고 구현하였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제16권2호
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• pp.111-118
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• 2016

간접조명은 실제감에 많은 도움을 주지만 많은 계산량이 필요하기 때문에 실시간 전역조명에서는 적용되기 힘들었다. 특히 2차광원에서의 가시성을 계산하기위해서는 각 광원에 대해서 모든 물체들을 처리해야 하기 때문에 계산량이 많다. 본 논문에서는 움직이지 않는 물체들의 가시성을 재활용하여 움직이는 물체가 많지 않을 경우 효율적이면서도 2차광원의 가시성을 활용하는 간접조명 알고리즘을 제안한다. 기존 방법에 비해서 정확하면서도 효율적인 2차광원 가시성을 바탕으로 보다 복잡한 장면에서 사실적인 간접조명을 실시간에 가능하게 한다.