• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.79-88
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• 1998

현재까지 불과 같은 유체를 렌더링하기 위한 많은 모델들이 개발되었다. 특히 메타볼은 단순성과 유동성의 특정으로 인해 눈이나 물과 같은 유체의 곡면을 모델링하기 위한 기법으로 많이 사용되어졌다. 본 논문은 중력장내에서 변형되는 물방울을 모델링하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 이전의 연구에서 물방울은 단순한 메타볼에 의해 표현되었다. 물방울에 중력이 고려되지 않았기 때문에 렌더링 결과는 실제적인 물방울의 형태를 표현할 수 없었다. 우리는 기존의 메타볼에 실세계의 중력과 마찰력을 고려함으로서 평탄한 지면위에 놓여진 물방울의 형태를 생성하는 새로운 방법을 보여준다. 본 연구의 새로운 메타볼 모델은 이전의 메타볼이 가지는 스칼라 공간의 isosurface값을 중력을 고려한 벡터 공간으로 이동하여 얻어진다. 결과로서 광선 추적 기법과 물방울의 그림자 형성을 통해 실제적인 물방울의 형태를 렌더링한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2008

본 논문에서는 동영상을 입력하여 손으로 그린 듯 한 회화적 애니메이션을 생성하기 위한 방법을 제안한다. 회화적 애니메이션에서 가장 중요한 요소 중 하나는 프레임 간 브러시 스트로크의 시간적 일관성을 유지하는 것이다. 이것은 프레임 간 브러시 스트로크들의 부드러운 움직임을 보장해주는 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 브러시 스트로크의 부드러운 움직임을 위해서 모션 영역들을 이용한다. 모션 영역은 프레임 간 객체들이 움직이는 영역을 의미하며 두 가지 타입으로 구성되어져 있다. 강한 모션 영역은 연속되는 두 장의 프레임 간 평가된 모션 벡터에 의해서 리얼 에지 및 히든 에지가 움직이는 영역을 말한다. 리얼 에지는 객체들의 윤곽선을 의미하며 히든 에지는 그라데이션 현상이 나타나는 영역에서 명암의 결의 방향을 표현하기 위한 경계를 의미한다. 약한 모션 영역은 모션이 발생한 전체 영역 중 강한 모션 영역을 뺀 영역을 말한다. 회화적 애니메이션에서 시간적 일관성은 이러한 모션 영역들을 이용하여 캔버스 위에 브러시들을 덧칠함으로써 유지될 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.21-27
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• 2018

본 논문은 모바일 디바이스에서 사용자의 입 바람을 통해 실시간으로 인터랙션 할 수 있는 기법을 제시한다. 모바일과 가상현실 분야에서 사용자의 인터랙션 기술이 중요함에도 불구하고 여전히 사용자 인터페이스 기술의 다양성이 부족하며 대부분 손을 이용한 스크린의 터치나 동작 인식이다. 본 연구에서는 사용자의 입 바람을 이용하여 실시간으로 상호작용할 수 있는 새로운 인터페이스 기술을 제안한다. 사용자와 모바일 디바이스 간의 각도와 위치를 이용하여 바람의 방향을 결정하며 사용자의 입 바람과 가중치 함수를 기반으로 바람의 크기를 계산한다. 제안하는 기술의 우수성을 보여주기 위해 입 바람 외력을 유체 방정식에 적용하여 실시간으로 벡터장의 흐름을 시각화하는 결과를 보여준다. 우리는 제안하는 방법의 결과를 모바일 디바이스 환경에서 보여주지만 인터페이스 기술을 요구하는 가상현실과 증강현실 분야에 응용할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.35-42
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• 2000

3차원 텍스춰 매핑은 얇은 종이를 부자연스럽게 물체에 붙이는 것과는 달리 마치 원래의 재료로부터 조각을 한 것과 같은 매우 자연스러운 시각적 효과를 내는 장점이 있다. 하지만 빠른 텍스춰 매핑을 위하여 샘플링을 통하여 생성한 3차원 텍스춰를 실시간 계산을 위하여 메모리에 올리는 것은 일반적으로 텍스춰의 방대한 크기 때문에 실용적이지 못하다. 최근 [11]에서는 실용적인 실시간 3차원 텍스춰 매핑 기법을 제안하였는데 여기서는 웨이블릿에 기반한 압축 기법을 사용하여 메모리 문제를 해결하려 하였다. 이 논문에서는 이러한 압축 기반 실시간 3D 텍스춰 매핑에 사용될 수 있는 또 다른 압축 기법에 대하여 살펴보았다. 특히 벡터양자화 방법과 FXT1 방법을 3차원 텍스춰 압축에 적합하도록 확장을 하고 그 성능을 비교 분석을 하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.692-704
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• 2005

컴퓨터 하드웨어의 급속한 발전으로 그래픽 프로세서 유닛(Graphics Processor Units : GPUs)은 굉장한 메모리 대역폭과 산술 능역을 보유하게 되어 범용 계산에 많이 활용되고 있으며, 특히 계산 집약적인 물리 기반 시뮬레이션(physics based simulation)의 GPU 구현이 활발하게 연구되고 있다. 물리 기반 시뮬레이션의 기본이 되는 미분방정식 풀이 과정에서 삼중대각행렬(tridiagonal matrix) 시스템은 유한차분(finite-difference) 근사에 의해서 자주 나타나는 선형시스템으로 물리 기반 시뮬레이션 관점에서 삼중대각행렬 시스템의 빠른 풀이는 중요한 연구 분야이다. 본 논문에서는 GPU에서 삼중대각행렬 시스템 풀이를 빠르게 구현할 수 있는 방법을 제안한다. 벡터 프로세서(vector processor) 계산에서 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 널리 사용되는 cyclic reduction 또는 odd-even reduction 알고리즘을 GPU에서 구현하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 잘 알려져 있는 Thomas 방법과 GPU를 이용한 선형시스템 풀이에서 좋은 성과를 보이고 있는 conjugate gradient 방법과 비교할 때 상당한 성능 향상을 얻을 수 있었다. 또한, 열전도(heat conduction) 방정식, 이류 확산(advection-diffusion) 방정식, 얕은 물(shallow water) 방정식에 의한 물리 기반 시뮬레이션의 GPU 구현에 본 논문에서 제안한 방법을 사용하여 1024x1024 격자의 계산 영역에서 초당 35프레임 이상의 놀라운 성능을 보여주었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권3호
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• pp.184-193
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• 2010

본 논문은 생물체 표면에서 번쩍이고 다채로운 색깔의 반사특성을 보이는 훈색(暈色)현상의 양방향 반사율 분포 함수(BRDF: Bidirectional Reflectance Distribution Function)의 압축방법을 제안한다. 그래픽스 기술에서 훈색 현상의 용어를 보통 이리데센스(Iridescence) 또는 구조적 색상(structural colors)라고 부른다. 이러한 현상의 주요한 특징은 시점에 따라 다채로운 색상과 밝기를 갖는 것이다. 이것을 구현하기 위해 기존의 그래픽스 기술들은 BRDF를 이용한 방법을 사용한다. BRDF 방법은 많은 시점의 영상을 직접 활용하여 사실적인 표현이 가능한 장점이 있지만, 데이터양이 커서 연산량이 많은 단점이 있다. 본 논문에서는 훈색(暈色: Iridescence)현상의 BRDF로부터 반사맵을 작성하고, 반사맵을 여러 개의 색상 기반의 동심원으로 반사맵을 표현할 수 있는 방법을 제안한다. 이때 동심원 1개는 1개의 법선벡터에 의한 반사광의 빔폭을 의미한다. 본 논문에서는 여러 개의 가상의 광학적 법선벡터를 사용하여 울퉁불퉁한 동심원을 합성한다. 그리고 동심원의 중심을 통과하는 한 선분으로부터 1차원 스펙트럼 정보를 취득한다. 제안하는 방법은 BRDF의 막대한 데이터양을 효과적으로 줄여서 단지 1장의 텍스처를 사용하여 사실적인 밝기 차이와 스펙트럼 표현이 가능한 영상기반 렌더링 기법(IBR: image based rendering)으로 사용할 수 있다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권4호
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• pp.191-196
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• 2007

자연 현상에서 나타나는 연기나 난류의 움직임을 사실적으로 시뮬레이션하기 위해서는 Navier-Stokes 방정식을 사용할 수 있다. 이 방정식을 이용한 구현은 방대한 연산량과 계산의 복잡성으로 인하여 실시간 시뮬레이션이 어렵다. 실시간 처리를 위해서는 Navier-Stokes 방정식의 관사 형태를 사용하는 것이 일반적이다. 유체 시뮬레이션의 이류(advect) 과정을 근사화하기 위해, Semi-Lagrangian 방법을 이용하면, 연기 시뮬레이션의 경우는 시간이 지남에 따라 밀도가 현저히 줄어들고, 소규모의 소용돌이(small-scale vorticity) 현상 등을 표현하기가 어렵다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해 이류항(advection term)을 계산하는 새로운 수치해석 방법을 제안한다. 이 방법에서는 이류항의 값을 구할 때, 격자(grid) 중심의 현재 속도에 비례하는 임계영역을 격자 주변에 선정하고, 임계영역 내에 있는 격자들 중에서 현재 격자의 위치로 이류하는 속도를 가진 격자를 추적하여, 그 격자에서의 속도를 현재 격자의 이류속도 벡터로 사용한다. 이는 밀도와 소용돌이 현상의 수치적 소실을 줄여서, 사실성을 높이면서도, 실시간 처리가 가능하다. 본 논문에서는 GPU 구현을 통해 벡터 연산 등의 효율성을 높임으로써, 제안하는 방법의 실시간이 가능함을 보인다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권12호
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• pp.495-502
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• 2017

현대도예는 다양한 표현장식기법으로 영역의 확장을 모색하고 있다. 다양한 표현장식기법 중 실루엣기법은 사물 형태표현의 대표적인 표현기법이다. 이는 형태의 외형을 강조하여 표현하고 내부의 형태는 생략하는 방법으로 간략함과 강렬함을 주며 미적 감수성과 상상력을 일깨우는 특성이 있다. 이에 본 연구자는 제작 작품 "도토리 이야기"를 주제로 설정하여 이야기의 핵심적인 이미지와 연관되는 소재들을 실루엣기법으로 디자인하고 이를 벡터그래픽을 활용하여 전사지 제작을 하였고 제작된 전사지는 전사기법으로 도자 접시에 표현하였다. 완성된 작품의 이미지는 보는 이로 하여금 다의적 해석을 유도한다. 따라서 도자 표현장식의 단순한 장식적 기능을 넘은 본 연구가 디지털 정보화 시대에 상상력과 미적 감수성을 일깨우는 도자디자인이 되기를 기대해 본다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권1호
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• pp.1-12
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• 2008

본 논문에서는 야외 및 실내에서 촬영된 차량 영상에 대해 실시간으로 차량 색상을 인식할 수 있는 GPU(Graphics Processing Unit) 기반의 알고리즘을 제시한다. 전처리 과정에서는 차량 색상의 표본 영상들로부터 특징벡터를 계산한 뒤, 이들을 색상 별로 조합하여 GPU에서 사용할 참조 텍스쳐(Reference texture)로 저장한다. 차량 영상이 입력되면, 특징벡터를 계산한 뒤 GPU로 전송하고, GPU에서는 참조 텍스쳐 내의 표본 특징리터들과 비교하여 색상 별 유사도를 측정한 뒤 CPU로 전송하여 해당 색상명을 인식한다. 분류의 대상이 되는 색상은 가장 흔히 발견되는 차량 색상들 중에서 선택한 7가지 색상이며, 검정색, 은색, 흰색과 같은 3가지의 무채색과 빨강색, 노랑색, 파랑색, 녹색과 같은 4가지의 유채색으로 구성된다. 차량 영상에 대한 특징벡터는 차량 영상에 대해 HSI(Hue-Saturation-Intensity) 색상모델을 적용하여 색조-채도 조합과 색조-명도 조합으로 색상 히스토램을 구성하고, 이 중의 채도 값에 가중치를 부여함으로써 구성한다. 본 논문에서 제시하는 알고리즘은 다양한 환경에서 촬영된 많은 수의 표본 특징벡터를 사용하고, 색상 별 특성을 뚜렷이 반영하는 특징벡터를 구성하였으며, 적합한 유사도 측정함수(likelihood function)를 적용함으로써, 94.67%에 이르는 색상 인식 성공률을 보였다. 또한, GPU를 이용함으로써 대량의 표본 특징벡터의 집합과 입력 영상에 대한 특징벡터 간의 유사도 측정 및 색상 인식과정을 병렬로 처리하였다. 실험에서는, 색상 별로 1,024장씩, 총 7,168장의 차량 표본 영상을 이용하여 GPU에서 사용하는 참조 텍스쳐를 구성하였다. 특징벡터의 구성에 소요되는 시간은 입력 영상의 크기에 따라 다르지만, 해상도 $150{\times}113$의 입력 영상에 대해 측정한 결과 평균 0.509ms가 소요된다. 계산된 특징벡터를 이용하여 색상 인식의 수행시간을 계산한 결과 평균 2.316ms의 시간이 소요되었고, 이는 같은 알고리즘을 CPU 상에서 수행한 결과에 비해 5.47배 빠른 속도이다. 본 연구에서는 차량만을 대상으로 하여 색상 인식을 실험하였으나, 일반적인 피사체의 색상 인식에 대해서도 제시된 알고리즘을 확장하여 적용할 수 있다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.130-136
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• 1995

본 논문에서는 자연 화상을 입력하여 점묘화풍 화상으로 자동 생성하기 위한 방 법에 대해 논한다. 점묘화풍 화상을 생성하기 위하여 두 가지 기법을 고려하였다. 첫째는 입력된 화상을 해석하여 화상내의 각 화소들의 그레디언트 벡타를 구하고 붓 이 터치되는 위치를 결정하는데 사용한다. 둘째는 색의 표현 인데, 화상 내의 RGB 성분을 이용하여 명도, 채도 등의 변환을 통해 점묘화풍의 선명하고 밝은 느낌을 나타 내도록 하였다. 이 논문에서는 컴퓨터 그래픽스 기술에 화상 처리를 접합시킨 실험적 인 방법을 제시하였으며, 그 방법에 의해 생성된 몇 개의 점묘화풍 화상을 예시하였다.