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메타볼 모델링 향상을 위한 새로운 필드 함수와 메타볼 모델에서의 빠른 광선 추적 알고리즘
김은석(En Suk Kim),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 1996 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.23 No.1A
메타볼 모델은 적은 양의 데이타로 물체를 잘 표현할 수 있으므로 복잡한 곡면 모델링을 위해 널리 사용된다. 메타볼의 모델링의 기능은 필드함수에 의해 좌우되는데, 기존의 필드함수들은 물방울의 연결 형태를 표현하는데 있어서 연결 형태가 자연스럽지 못하다. 본 논문에서는 유체의 형태 표현같은 연결이 매우 자연스러워야 하는 물체를 표현하는데 좋은 성능을 갖는 6차 다항식의 필드 함수를 제안한다. 그리고 근이 존재하지 않는 구간을 빠르게 판별함으로써 광선과 isosurface사이의 교차 판별을 위해 불필요한 계산을 하는 기존의 알고리즘을 보완하여 속도를 향상시키는 방법을 제안한다. 이 방법은 구간 내에서 메타볼의 필드함수 각각의 최대 · 최소값을 이용하여 근이 없는 구간에서의 불필요한 계산을 줄여 준다.
Sturm Sequence를 이용한 메타볼 렌더링에 관한 연구
김은석(En Suk Kim),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 1996 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2A
메타볼 모델은 적은 양의 데이터로 물체를 잘 표현할 수 있는 장점을 가지고 있어 복잡한 곡면을 모델링하는 데 있어 널리 사용된다. 메타볼의 모델링 성능은 필드함수에 의해 좌우되는데, 자연스러운 연결 형태를 표현하려면 고차 다항식의 필드함수를 사용하여야 한다[7]. 그러나 5차 이상의 고차 다항식은 광선과 isosurface와의 교차 검사에 있어서 분석적 방법을 쓸 수 없기 때문에, 정확하면서도 견고한 교차검사 방법을 필요로 한다. 본 논문에서는 6차의 필드함수에 대해 Sturm sequence를 이용하여 교차 검사를 하는 방법을 제안한다. Sturm sequence 방법은 함수의 나눗셈과 evaluation을 포함하므로, 계산 오차는 필드함수의 계수들에 민감해진다. 본 논문에서는 이러한 필드함수를 안정화시키는 방법을 제안한다. 그리고 견고하면서도 빠르다고 알려져 있는 Bezier clipping과 비교하여, 제안한 방법의 속도가 향상되었음을 보인다. 구간 내에서의 min-max test를 적용하면 거의 30%~40% 이상의 속도향상을 보임을 알 수 있다.
다양한 골격요소를 갖는 음함수 곡면의 Interval Method 를 이용한 렌더링 방법
정재광(Jae Kwang Chung),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1A
음함수 곡면은 부정형 물체의 모델링 성능이 탁월하며 다양한 골격요소가 사용된다. 골격요소의 모양이 다양할수록 모델링 성능이 향상되는 반면 렌더링은 상대적으로 어려워진다. 따라서 본 논문에서는 다양한 골격요소를 사용하는 음함수 곡면을 interval method로 렌더링 하는 방법을 소개한다. 또한 점(point) 외에 복잡한 도형을 골격요소로써 사용할 때, interval method를 적용하는 경우 직면하게 되는 문제 해결 방법을 제안한다.
가변 포톤 반지름을 이용한 Photon Mapping 렌더링 방법
정재광(Jae Kwang Chung),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅱ
본 논문은 전역조명을 효율적으로 계산하기 위한 렌더링 방법인 photon mapping 에서 물체의 조명값을 계산하는데 필요한 radiance를 구하는 새로운 방법을 제안한다. 기존의 방법은 포톤과 표면과의 반응 종류에 상관없이 포톤을 저장할 때 단지 위치와 기타 정보만을 저장하는 방법을 사용했었다. 본 논문에서는 각각의 포톤에 하나의 반지름을 부여하여 물체 표면과의 반응 종류에 따라 가변적으로 반지름을 조절하는 방법을 사용하였다. 구현 후 실험 결과 비슷한 렌더링 시간에 이전에 사용되던 방법에 비해서 caustic과 그림자 표현에서 더 나은 이마지 품질을 보여주었다. 또한 이전 방법에서 caustic을 명확하게 표현하기 위해서 사용했던 caustic map을 사용한 경우에 비해서 더 빠르게 렌더링 되는 결과가 나타났다.
김은석(Eun-Seok Kim),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 2000 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2Ⅱ
음함수 곡면 모델의 대표적인 구조 요소인 메타볼은 다양한 형태의 곡면을 모델링하는데 뛰어난 성능을 갖는다[1]. 그러나 복잡한 형태의 물체는 곡면 뿐 아니라 평면적인 요소를 포함하기 때문에 메타볼만으로 부정형 물체를 모델링하는 데에는 많은 어려움이 따른다. 메타큐브는 메타볼의 장점을 수용하면서 적은 수의 데이타로 평면 형태의 물체까지 모델링할 수 있는 메타볼의 확장 형태로서, 두 개의 매개변수만으로 구에서 정육면체까지 자유로운 확장이 가능하다[2]. 본 논문은 메타큐브를 이용하여 볼륨 데이타로부터 3차원 물체를 자동 모델링하는 방법을 제안한다. 제안 방법은 볼륨 데이타의 형태에 기반하여 분할된 볼륨 트리를 이용하여 비교적 빠른 시간에 볼륨 데이타로부터 비슷한 형태의 3차원 물체를 재구성하는 메타큐브 집합을 추출한다. 다양한 볼륨데이타에 대한 실험 결과를 제시함으로써 제안 방법의 효용성을 증명한다.
대화식 사용자를 위한 효율적인 Isosurface 렌더링 알고리즘
김영일(Yeong-il Kim),정연철(Yeon-Chul Jeong),김재정(Jay-Jeong Kim) 한국정보과학회 1995 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2A
Isosurface에 의한 볼륨 가시화(volume Visualization)에서는 가시화 하고자하는 물질의 threshold에 따라 볼륨의 모든 복셀을 탐색하여 프라미티브를 추출한 후 이를 렌더링함으로써 이루어진다. 그러나 새로운 threshold에 대한 첫 이미지를 생성하기 위해서는 위의 모든 과정을 반복해야 하므로 이미지 생성 속도가 떨어지게되며 따라서 대화식 사용의 중대한 단점이 된다. 본 논문에서는 프리미티브의 선추출, 후가시화 방법이 아닌 동시작업에 의하여 이미지를 생성하며 특히 주어진 threshold에 해당하는 isosurface를 포함하는 복셀 중 이미지 생성에 직접 관여하는 복셀만을 탐색하여 렌더링함으로써 빠르게 이미지를 생성해 내는 효율적인 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 이미지 생성에 무관한 복셀의 탐색을 제거함으로써 동일한 threshold에 대한 다양한 시각에서의 이미지들 빠르게 생성하며(평균이미지 생성 시간의 단축) 대화식 사용에 매우 유리함을 알 수 있다.
메타큐브 : 부정형 물체의 모델링을 위한 새로운 구조 요소
김은석(Eun Seok Kim),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.4
컴퓨터 그래픽스에서 모델링 요소를 선택하는 것은 사실적인 이미지를 실시간에 생성하는데 중요한 영향을 미친다. 특히 부정형 물체를 모델링하는데 있어서 적은 양의 데이타, 용이한 렌더링 및 확장성은 모델링 요소의 중요한 선택 기준이 된다. 음함수 곡면을 표현하는 많은 모델링 방법들 중 하나인 메타볼 모델은 적은 양의 데이타로 복잡한 곡면을 모델링할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 곡면이 아닌 육면체와 같은 평면으로 구성되는 물체를 메타볼로 모델링하게 되면 다각형으로 모델링하는 것보다 더 많은 수의 데이타량을 요구하게 된다. 본 논문은 메타볼의 장점을 수용하면서 적은 수의 데이타로 평면형태의 물체까지 모델링할 수 있는 메타볼의 확장 형태인 메타큐브를 제안한다. 메타큐브는 두 개의 매개 변수 값에 의해 구에서 정육면체까지 자유로운 확장이 가능하므로 적은 수의 데이타로 곡면과 평면이 혼합된 물체를 쉽게 모델링할 수 있다. In Computer Graphics, to select the element for modeling is very important in aspect of real-time processing of photorealistic images. Especially in modeling of informal objects, the criteria of choice are such as the minimum number of data, the easy rendering technique, and the expansibility. The metaball model which is one of the methods for modeling the implicit surface is excellent in modeling the complicated surface with a few data. However, a greater number of data are required for modeling objects that consist of planar surfaces with metaballs than with polygons. In this paper, we propose the new skeletal element, metacube which has the merits of metaball and improves the modeling ability of informal objects containing planar surfaces. A metacube has two parameters to change freely its shape from the cube to the sphere and can easily do the modeling of objects with curved surfaces and plane surfaces.
Interval Method를 이용한 음함수 곡면의 렌더링
정재광(Jae Kwang Chung),노현아(Hyuna Noh),김재정(Jay Jeong Kim) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1B
부정형 물체의 모양을 모델링 하는데 긴요하게 쓰이는 일반적인 음함수 곡면은 골격요소의 종류를 다양하게 선택함에 따라 모델링의 기능이 향상되는 반면 렌더링은 상대적으로 어려워진다. 본 논문에서는 점(point)과 함께 선분이나 원 등이 혼합된 골격 요소로 구성된 음함수 곡면의 렌더링을 위하여 interval method를 이용하는 광선 추적법을 제안한다. interval method는 점이 아닌 다른 모양의 골격 요소에 적용할 때는 난이도가 훨씬 증가하지만 광선과의 교차점을 구하는 등의 상대적으로 어려운 계산과정을 효과적으로 단순화 할 수 있다는 장점이 있다.