순서 독립 투명도를 이용한 스프라이트 쉐도우 생성 기법

성만규 한국게임학회 2024 한국게임학회 논문지 Vol.24 No.1

스프라이트 렌더링은 2D게임을 위해 가장 널리 쓰이는 기법이다. 하지만, 현재 대부분의 게임에서는 스프라이트를 해당하는 2D텍스처를 화면상에 배치할 뿐 사실성 증대를 위한 효과는미비한 실정이다. 본 논문에서는 스프라이트 렌더링의 사실성 증대를 위한 그림자 생성기법을제안한다. 본 기법은 스프라이트 텍스쳐를 분석 한 후, 파라미터로 입력되는 비율정보, 방향정보를 이용하여 그림자를 생성한다. 생성된 그림자는 순서독립 투명도(Order Independent Transparency) 기법을 이용하여, 프레임 버퍼에 블랜딩 됨으로서, 소프트 쉐도우가 가능하도록하였음. 실험을 통해 제안한 알고리즘의 사실성을 확인 하였다. Splite rendering technique is the one of the most popular methods for 3D games. However, because most of games just put each splite on the screen for representing game objects without post-processing effect, it lacks visual fidelity. In this paper, we propose a shodow generation technique for spites. In this work, the algorithm analyses the textures and create shadows for given size paramter and light source information. For mixing shadow with the existing back ground naturally, we use the order-independent transparency technique, which can achieve to create the soft shadows.

Space-Time Warp Curve for Synthesizing Multi-character Motions

성만규,최규상 한국전자통신연구원 2017 ETRI Journal Vol.39 No.4

This paper introduces a new motion-synthesis technique for animating multiple characters. At a high level, we introduce a hub-sub-control-point scheme that automatically generates many different spline curves from a user scribble. Then, each spline curve becomes a trajectory along which a 3D character moves. Based on the given curves, our algorithm synthesizes motions using a cyclic motion. In this process, space-time warp curves, which are time-warp curves, are embedded in the 3D environment to control the speed of the motions. Since the space-time warp curve represents a trajectory over the time domain, it enables us to verify whether the trajectory causes any collisions between characters by simply checking whether two space-time warp curves intersect. In addition, it is possible to edit space-time warp curves at run time to change the speed of the characters. We use several experiments to demonstrate that the proposed algorithm can efficiently synthesize a group of character motions. Our method creates collision-avoiding trajectories ten times faster than those created manually.

군중 시뮬레이션을 위한 그래프기반 모션합성에서의 충돌감지

성만규 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.1

In this paper we consider detecting collisions between characters whose motion is specified by motion capture data. Since we are targeting on massive crowd simulation, we only consider rough collisions, modeling the characters as a disk in the floor plane. To provide efficient collision detection, we introduce a hierarchical bounding volume, the Motion Oriented Bounding Box tree (MOBB tree). A MOBBtree stores space-time bounds of a motion clip. In crowd animation tests, MOBB trees performance improvements ranging between two and an order of magnitude. 논문에서는 모션켑쳐데이타를 이용한 두 캐릭터간의 빠른 충돌감지에 대한 연구를 논의한다. 본 연구의 목적이 굮중 시뮬레이션이기 때문에, 제안한 알고리즘은 캐릭터를 실린더 형태로 모델링 한 후에 Rough한 충돌감지를 목표로 한다. 이를 위해 계층적인 바운딩 박스 데이타 구조인 MOBB를 제안한다. MOBB는 모션클립에 대한 시공간 바운딩 박스이며, 제안된 알고리즘에 대한 테스트 결과 2배 이상의 속도 향상이 있음을 밝힌다.

절차적 함수를 이용한 GPU기반 실시간 3D구름 모델링 및 렌더링 기법

성만규 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.4

This paper proposes a GPU-based modeling and rendering of 3D clouds using procedural functions. The formation of clouds is based on modified noise function made with fbm(Fractional Brownian Motion). Those noise values turn into densities of droplets of liquid water, which is a critical parameter for forming the three different types of clouds. At the rendering stage, the algorithm applies the ray marching technique to decide the colors of cloud using density values obtained from the noise function. In this process, all lighting attenuation and scattering are calculated by physically based manner. Once we have the clouds, they are blended on the sky, which is also rendered physically. We also make the clouds moving in the sky by the wind force. All algorithms are implemented and tested on GPU using GLSL. 본 논문은 절차적함수를 이용하여 실시간으로 3차원 구름을 모델링하고 렌더링하는 알고리즘을 제안한다. 구름 모델링은 절차적 노이즈 함수인 fbm(Fractional Brownian Motion)을 변형하여 사용하며, 이 값을 대기의 수증기 밀도 값으로 이용한다. 이 밀도 값은 파라미터로 주어진 3가지 구름의 형태를 위해 변형되며 렌더링단계의 입력 값으로 들어간다. 레이마칭(ray marching)기법을 이용한 렌더링 단계에서는 이 밀도 값을 이용하여 구름의 색상을 결정하며 이때 밀도에 따른 빛의 감소 및 산란현상은 물리적으로 계산된다. 대기모델로 렌더링된 하늘 위에 제안한 알고리즘에 의해 구현된 구름들이 블랜딩되며. 이 때 바람의 방향에 따라 구름이 움직이도록 한다. 제안된 구름 생성 및 렌더링은 GLSL언어를 이용해서 GPU상에서 구현되었다.

방사기저함수(RBF) 기반 벡터 필드를 이용한 실시간 군집 시뮬레이션

성만규,Sung, Mankyu 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.12

본 논문은 방사기저함수(Radial Basis Function)를 이용한 실시간 군집 시뮬레이션 프레임웍을 제안한다. 제안된 프레임웍에서는 군집이 존재하는 환경을 격자 구조로 모델링 한 후, 격자 구조 각 셀에 하나의 방향 벡터를 할당한 벡터필드를 선형 방사기저함수를 이용하여 실시간으로 합성한다. 방사기저함수를 통한 벡터필드 생성 시, 마우스를 통한 제어라인(Control line)을 이용하며, 이 벡터필드 위에서 군집들은 벡터 필드 흐름에 따라, 자신의 움직임을 결정한다. 방해물과의 충돌회피는 반발벡터필드로 모델링하여, 기존의 벡터필드에 오버레이 하여 이용하고, 다른 캐릭터와의 충돌회피는 lattice-bin 알고리즘에 빠른 충돌회피를 수행한다. This paper introduces a real-time flocking simulation framework through radial basis function(RBF). The proposed framework first divides the entire environment into a grid structure and then assign a vector per each cell. These vectors are automatically calculated by using RBF function, which is parameterized from user-input control lines. Once the construction of vector field is done, then, flocks determine their path by following the vector field flow. The collision with static obstacles are modeled as a repulsive vector field, which is ultimately over-layed on the existing vector field and the inter-individual collision is also handled through fast lattice-bin method.

Fast Motion Synthesis of Massive Number of Quadruped Animals

성만규 한국콘텐츠학회 2011 International Journal of Contents Vol.7 No.3

This paper presents a fast and practical motion synthesis algorithm for massive number of quadruped animals. The algorithm constructs so called speed maps that contain a set of same style motions but different speed from a single cyclic motion by using IK(Inverse Kinematics) solver. Then, those speed maps are connected each other to form a motion graph. At run time, given a point trajectory that obtained from user specification or simulators, the algorithm retrieves proper speed motions from the graph, and modifies and stitches them together to create a long seamless motion in real time. Since our algorithm mainly targets on the massive quadruped animal motions, the motion graph create wide variety of different size of characters for each trajectory and automatically adjusted synthesized motions without causing artifact such as foot skating. The performance of algorithm is verified through several experiments

위상분석을 통한 모션캡처 데이터의 자동 포즈 비교 방법

성만규,Sung, Mankyu 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.5

본 논문은 위상분석 기법을 이용하여, 스켈레톤의 크기, 조인트의 개수, 조인트 이름이 다른 모션들에 대한 유사도를 자동으로 계산하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 스켈레톤의 계층구조와 기본포즈를 분석하여 k 개의 조인트 그룹으로 자동 분류하며, 분류된 조인트 그룹은 조인트의 전역 위치를 이용한 포인트 클라우드로 변환된다. 이 때, 비교 대상이 되는 각 그룹의 포인트 클라우드 내 포인트의 위치는 스켈레톤의 크기를 고려하여 자동으로 조정되며, 포인트 개수 또한 자동으로 일치하게 된다. 비교 대상이 되는 두 포인트 클라우드들은 유사도 계산을 위해 거리 값을 최소로 하는 최적의 2D변환 행렬을 구하게 되며, 이 행렬을 적용 후 나타나는 포인트 간의 거리의 합을 최종 유사도 값으로 결정한다. 실험을 통해, 제안하는 알고리즘은 스켈레톤의 크기, 조인트의 개수, 조인트 이름에 상관없이 유사도 값을 계산해 줌을 알 수 있었다. This paper introduces an algorithm for computing similarity between two poses in the motion capture data with different scale of skeleton, different number of joints and different joint names. The proposed algorithm first performs the topological analysis on the skeleton hierarchy for classifying the joints into more meaningful groups. The global joints positions of each joint group then are aggregated into a point cloud. The number of joints and their positions are automatically adjusted in this process. Once we have two point clouds, the algorithm finds an optimal 2D transform matrix that transforms one point cloud to the other as closely as possible. Then, the similarity can be obtained by summing up all distance values between two points clouds after applying the 2D transform matrix. After some experiment, we found that the proposed algorithm is able to compute the similarity between two poses regardless of their scale, joint name and the number of joints.

Interactive Drama를 위한 스크립트 기반 가상 엑터 제어 ( The Script Based Virtual Actor Control for Interactive Drama )

성만규,장병태 대한인간공학회 1999 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.1999-1 No.-

GPU기반 실시간 물 표면 시뮬레이션

성만규,권덕호,이재성 한국정보처리학회 2017 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.6 No.12

This paper proposes a GPU based water surface animation and rendering technique for interactive applications such as games. On the water surface, a lot of physical phenomenon occurs including reflection and refraction depending on the viewing direction. When we represent the water surface, not only showing them in real time, but also make them adjusted automatically. In our implementation, we are able to capture the reflection and refraction through render-to-texture technique and then modify the texture coordinates for applying separate DU/DV map. Also, we make the amount of ratio between reflection and refraction change automatically based on Fresnel formula. All proposed method are implemented using OpenGL 3D graphics API. 본 연구는 게임을 비롯한 많은 콘텐츠에서 활용하기 위한 GPU기반 사실적 물 애니메이션 기법을 제안한다. 물 표면은 반사 및 굴절과 같은 물리적 현상이 일어나며, 시점에 따른 반사와 굴절의 정도가 자동적으로 조절되어야 한다. 본 논문에서는 GPU 프레임 버퍼를 이용한 렌더투텍스처 방법(RenderToTexture)을 이용하여 반사 및 굴절결과를 텍스처로 저장하며, 이 저장된 데이터에 대한 텍스처 좌표 값을 변형함으로서, 자연스러운 물결의 모습을 표현한다. 또한 표면에 나타나는 굴절 및 반사의 정도가 프레넬(Fresnel) 공식을 통해 시점과 물 표면과의 각도에 따라자동적으로 계산되도록 한다. 제안된 알고리즘은 윈도우 기반위에서 OpenGL API와 GLSL쉐이더 언어를 통해 구현되었다. 구현 결과, 물결의 자연스러운 움직임이 확인 되었으며, 30 프레임 이상의 속도로 렌더링 되었음이 확인 되었다.

가시화 기반 N-body GPU 충돌 체크 방법

성만규(Mankyu Sung) 한국정보통신학회 2022 한국정보통신학회 종합학술대회 논문집 Vol.26 No.2

본 논문은 가시화 기반 LBVH(Linear Bounding Volume Hierarchy))을 이용한 빠른 GPU기반 N-body 충돌 체크 알고리즘을 제안한다. 본 알고리즘은 움직이는 n-body 개체에 대한 수정된 모튼코드(Morton code)를 이용하며, 이 모튼코드는, 일반적으로 사용되는 개체의 위치 정보뿐 아니라 이 개체가 스크린상에 차지하는 가시화 영역 정보를 이용하기 때문에, 카메라의 위치 및 방향에 따라 화면상에 차지하는 영역이 작은 개체에 대한 빠른 GPU기반 정렬(sorting)이 가능하게 된다. 실험을 통해, 본 논문에서 제안하는 방법이 기존 방법보다 15%이상 성능 향상이 있음을 알게 되었다 This paper propose a GPU-based N-body collision detection algorithm using LBVH (Linear Bounding Volume Hierarchy) technique. This algorithm introduces a new modified Morton code scheme where the codes use an information about how much each body takes a space in the screen space. This scheme improves the GPU sorting performance of the N-Body because it culls out invisible objects in natural manner. Through the experiments, we verifies that the proposed algorithms can have at least 15% performance improvement over the existing methods