KR101088373B1 - 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 - Google Patents

3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 Download PDF

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KR101088373B1 KR1020050012423A KR20050012423A KR101088373B1 KR 101088373 B1 KR101088373 B1 KR 101088373B1 KR 1020050012423 A KR1020050012423 A KR 1020050012423A KR 20050012423 A KR20050012423 A KR 20050012423A KR 101088373 B1 KR101088373 B1 KR 101088373B1
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정석윤
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Abstract

3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 개시된다. 그 장치는, 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작장치에 있어서, 상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 가상광원 생성부; 및 상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 생성부를 포함하며, 상기 광원정보는 하나 이상의 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 본 발명은 자연스럽고 현실감 있는 소프트 쉐도우를 생성하는 효과를 갖는다.

Description

3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 {Apparatus and method for rendering soft shadow with light mesh, and computer readable media for storing computer program}
도 1은 종래의 쉐도우 생성장치를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 2는 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 3은 가상광원을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 4는 Grid를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의해 정지한 물체의 소프트 쉐도우를 생성한 경우의 효과를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 의해 이동 중인 물체의 소프트 쉐도우를 생성한 경우의 효과를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 10은 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로우챠트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 가상광원 생성부 220 : 사용자 인터페이스부
230 : 그래픽 생성부
본 발명은 그래픽 컨텐츠 제작에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체 주변에 소정의 가상광원을 생성하여 그 생성된 가상광원에 따라 소프트 쉐도우를 생성하는 가상광원 생성을 통한 소프트 쉐도우 생성장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 쉐도우 생성장치를 설명하기 위한 참고도들이다. 보다 구체적으로, 종래의 쉐도우 생성장치는 RRTA(Recursive Ray Tracing Algorithm) 기법을 이용한다.
도 1a는 RRTA 기법을 이용하여 하드 쉐도우(hard shadow)를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 도시된 바에 따르면, 360도 모든 방향에 광을 조사하는 점광원(110)이 물체(120)에 광을 조사하여, 기준면(140)에 그림자(130)를 생성한다.
이 때, 그림자(130)의 경계가 뚜렷이 관찰된다. 이처럼, 내부와 외부가 뚜렷이 구별되는 그림자를 하드 쉐도우라 명명할 수 있다. 이와 달리, 내부와 외부가 뚜렷이 구별되지 않는 그림자는 소프트 쉐도우(soft shadow)라 명명할 수 있다.
도 1b는 RRTA 기법을 이용하여 소프트 쉐도우를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 도시된 바에 따르면, 360도 모든 방향에 광을 조사하는 점광원(110, 112 및 114)이 물체(120)에 광을 조사하여, 기준면(140)에 그림자(130, 132 및 134)가 생성되었다.
이 때, 생성된 그림자(130, 132 및 134)에는 둘 이상의 그림자(130, 132 또는 134)가 서로 겹친 부분(137)도 존재하고, 서로 겹치지 않은 부분(135 또는 136)도 존재한다. 여기서, 점광원(110, 112 또는 114) 사이의 거리가 가깝고, 그에 따라 그림자(130, 132 또는 134) 사이의 거리가 가깝다면, 중심 그림자(130)의 경계면이 주변 그림자(132 또는 134)의 내부에 대부분 포함되므로 참조번호 137의 그림자가 참조번호 135 또는 136의 그림자보다 짙게 된다. 결국, 그림자(130, 132 및 134)의 내부(135 내지 137)와 외부가 뚜렷이 구별되지 않고, 그림자(130, 132 및 134)의 경계 부분(135 또는 136)이 참조번호 137에 비해 흐릿하므로, 이 때 생성된 그림자(130, 132 및 134)는 소프트 쉐도우가 된다.
종래의 쉐도우 생성장치는, 많은 수의 점광원(110, 112 또는 114)이 존재할수록 더욱 자연스러운 소프트 쉐도우를 생성할 수 있다. 그러나, 종래의 쉐도우 생성장치는 하나의 점광원만으로는 소프트 쉐도우를 생성할 수 없다.
결국, 종래의 쉐도우 생성장치는 보다 자연스러운 소프트 쉐도우를 생성하기 위해, 사전에 주어진 점광원에 관한 정보 외에 추가적으로 점광원에 관한 정보를 더 요구해야 하는 문제점을 갖는다. 또한, 종래의 쉐도우 생성장치는 소프트 쉐도우를 생성함에 있어 많은 시간이 소요된다는 문제점을 갖는다. 이러한 문제점은 사용되는 점광원의 수가 많을수록 더욱 두드러진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 물체 주변에 소정의 가상광원을 생성하고 그 생성된 가상광원에 따라 소프트 쉐도우를 생성하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 물체 주변에 소정의 가상광원을 생성하고 그 생성된 가상광원에 따라 소프트 쉐도우를 생성하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 물체 주변에 소정의 가상광원을 생성하고 그 생성된 가상광원에 따라 소프트 쉐도우를 생성하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치는, 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작장치에 있어서, 상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 가상광원 생성부; 및 상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 생성부를 포함하며, 상기 광원정보는 하나 이상의 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 가상광원 생성부는, 상기 물체의 표면 중 상기 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 그래픽 생성부는, 상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광의 공간적인 분포를 고려하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원 생성부는, 복수 개의 상기 가상광원을 생성하며 상기 가상광원마다 상기 소정 거리를 제어함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원 생성부는, 상기 영역의 각 부분마다 상기 소정 거리를 제어하며 상기 영역의 각 부분에서 상기 소정 거리 이격된 위치에 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원 생성부는, 상기 영역의 각 부분과 상기 소정 거리 이격된 위치에 생성된 상기 가상광원 사이에 하나 이상의 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다.
본 발명의 상기 물체는 이동 중에 있으며, 상기 가상광원 생성부는 소정의 시간간격을 유지하며 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다. 본 발명의 상기 광원은 복수 개 존재하며, 상기 가상광원 생성부는 상기 광원마다 소정의 시간간격을 두고 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원 생성부는, 현재 생성하고자 하는 상기 가상광원 중 이전에 생성한 상기 가상광원을 제외한 가상광원을 현재 생성함이 바람직하다. 본 발명의 상기 가상광원의 물리적 특성은 상기 광원의 물리적 특성과 일치함이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법은, 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작방법에 있어서, 상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 단계; 및 상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 단계를 포함하며, 상기 광원정보는 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 물체의 표면 중 상기 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하며, 상기 제작하는 단계는, 상기 이격된 위치 및 상기 생성된 가상광원의 갯수에 따라 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 복수 개의 상기 가상광원을 생성하며 상기 가상광원마다 상기 소정 거리를 제어함이 바람직하다. 본 발명의 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 영역의 각 부분마다 상기 소정 거리를 제어하며 상기 영역의 각 부분에서 상기 소정 거리 이격된 위치에 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다.
본 발명의 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 영역의 각 부분과 상기 소정 거리 이격된 위치에 생성된 상기 가상광원 사이에 하나 이상의 상기 가상광원을 생성함이 바람직하다.
상기 또 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작방법에 있어서, 상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 단계; 및 상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 단계를 포함하며, 상기 광원정보는 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다. 다만, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 당해 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠(graphic contents) 제작장치(이하 "본 장치"라 함)를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 가상광원 생성부(210), 사용자 인터페이스부(220) 및 그래픽 생성부(230)를 포함한다.
더불어, 도 3a 내지 도 3c은 가상광원을 설명하기 위한 참고도들이다.
본 장치는 주어진 광원정보에 따라 소정 물체(310)의 소프트 쉐도우(370)를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠(310 및 370)를 제작한다. 여기서, 광원정보란 광원(350)의 위치에 관한 정보를 포함함이 바람직하다. 또한, 광원정보는 광원(350)의 갯수에 관한 정보도 포함함이 바람직하다. 한편, 광원(350)은 360도 모든 방향에 대해 광을 조사함이 바람직하다. 이 때, 조사되는 각도에 따른 광량은 제한되지 않으며, 광원(350)은 점광원일 수도 있고 아닐 수도 있다.
가상광원 생성부(210)는 물체(310)의 표면 중 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역(320)으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 그 물체(310)에 가상적인 광을 조사하는 광원인 가상광원(341 내지 348)을 생성한다. 한편, 가상광원 생성부(210)는 물체(310)의 모든 표면으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 그 물체(310)에 가상적인 광을 조사하는 가상광원(341 내지 348 포함)을 생성함이 바람직하다. 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역(320)은 엄밀히 말해 물체(310)의 전(全) 표면일 수 있기 때문이다. 더불어, 가상광원 생성부(210)는 그림자(370)가 생성되는 영역(360)으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 그 물체(310)에 가상적인 광 을 조사하는 하나 이상의 가상광원(349)도 생성함이 바람직하다. 이 경우, 그 가상광원(349)는 주어진 광원정보를 반영하여 가상적인 광을 조사한다. IN 1은 주어진 광원정보를 의미한다.
또한, IN 1은 광원(350)이 몇 개 존재하는지에 관한 정보와 각각의 광원(350)이 3차원상에서 어느 위치에 존재하는지에 관한 정보를 포함함이 바람직하다. 그러한 IN 1에 포함된 정보에 따라, 제작되는 3차원 그래픽 컨텐츠(310 및 370) 속 물체(310)의 그림자가 어느 방향으로 어떤 모양으로 생성되는지가 결정된다.
IN 3은 주어진 영상정보를 의미한다. 여기서, 영상정보란 제작하고자 하는 3차원 그래픽 컨텐츠에 관한 정보를 말한다. 이 3차원 그래픽 컨텐츠에는 소정의 물체(310)가 포함된다. 그 물체(310)의 종류는 제한되지 않는다. 예컨대, 영상정보는 물체(310)가 3차원상에서 어느 위치에 어떤 형상으로 존재하는지에 관한 정보를 나타낸다.
가상광원 생성부(210)는 가상광원(341 내지 348 중 하나)마다 전술한 소정 거리를 제어하며 복수 개의 가상광원(341 내지 348)을 생성함이 바람직하다. 이를 위해, 가상광원 생성부(210)는 전술한 영역(320)의 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 그 소정 거리를 제어하며, 각 부분(321 내지 328 중 하나)에서 그 소정 거리 이격된 위치에 가상광원(341 내지 348 중 하나)을 생성함이 바람직하다. 이 때, 참조번호들 321 내지 328 각각은 참조번호들 341 내지 348 각각에 매칭됨이 바람직하다. 한편, 가상광원 생성부(210)는 그림자(360)가 생성되는 영역(370)과 가상광원(349) 사이의 소정 거리도 함께 제어함이 바람직하다.
이를 위해, 가상광원 생성부(210)는 전술한 영역(320)의 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 일정 반지름을 갖는 반구(hemi-sphere; 331 내지 338 중 하나)를 생성할 수 있다. 그 반지름은 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 상이할 수도 있고, 동일할 수도 있다. 이 경우, 반지름이 전술한 소정 거리가 된다.
이 때, 생성된 모든 반구(331 내지 338)를 잇는 면(340)이 존재한다고 가정한다. 여기서, 반구(331 내지 338 중 하나)와 그 면(340)과 만나는 부분에 가상광원(341 내지 348)이 존재함이 바람직하다.
한편, 가상광원 생성부(210)는 전술한 영역(320)의 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 전술한 반구(331 내지 338 중 하나) 외에 하나 이상의 반구(미도시)를 더 생성할 수도 있다. 이 때에도, 각 반구(미도시)마다 가상광원(미도시)가 존재함이 바람직하다. 결국, 가상광원 생성부(210)는 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 하나 이상의 가상광원을 생성할 수 있다.
가상광원 생성부(210)가 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 복수의 가상광원을 생성한다면, 그 생성된 복수의 가상광원과 각 부분은 일직선상에 위치할 수 있다. 이 경우, 각 부분(321 내지 328 중 하나)과 최대로 이격된 가상광원(341 내지 348 중 하나) 사이에 하나 이상의 가상광원(미도시)이 존재한다. 여기서, 각 부분(321 내지 328 중 하나)에 매칭되는 가상광원 중 각 부분과 최대로 이격된 가상광원(341 내지 348 중 하나)과 각 부분 사이의 거리를 이하 최대이격거리(K)라 명명한다. 즉, 최대이격거리(K)는 각 부분(321 내지 328 중 하나)마다 존재하며, 각 부분에 매칭되는 모든 가상광원이 갖는 소정 거리 중 가장 큰 값을 의미한다. 또한, 각 부분(321 내지 328 중 하나)과 가상광원(341 내지 348 중 하나) 사이에 존재하는 가상광원(미도시)의 갯수를 이하 조밀도(STEP)라 명명한다. 이 때, 각 부분(321 내지 328 중 하나)과 그에 매칭되는 가상광원들은 동일 평면상에 위치한다고 가정한다.
가상광원(341 내지 348 중 하나)는 반구(331 내지 348 중 하나)와 같이 면 상에 존재할 수 있으므로, LM(Light Mesh)라 이하 명명할 수도 있다. 한편, 가상광원(341 내지 348 중 하나)의 물리적 특성은 주어진 광원(350)의 물리적 특성과 일치할 수도 있고, 일치하지 않을 수도 있다.
상기 설명에서는 각 부분(321 내지 328 중 하나), 각 반구(331 내지 338 중 하나) 및 각 가상광원(341 내지 348 중 하나)이 8개씩 존재하는 것으로 표현되었으나, 이는 설명의 편이를 위한 것으로 주어진 광원정보 IN1 과 주어진 영상정보 IN3에 따라 변할 수 있다.
가상광원 생성부(210)에 주어지는 광원정보 IN 1 는 복수 개의 광원(350)에 관한 정보일 수 있고, 이 경우, 가상광원 생성부(210)는 광원(350)마다 소정의 시간간격을 두고 가상광원(341 내지 348)을 생성할 수 있다. 여기서, 시간간격은 가변가능하다.
가상광원 생성부(210)가 생성하는 가상정보는 이하 설명할 그래픽 생성부(230)에 전달된다. 여기서, 가상정보는 가상광원에 관한 정보를 말하며, 보다 구체적으로, 생성된 가상광원이 3차원상에서 몇 개 존재하는지에 관한 정보와 각각의 가상광원이 3차원상에서 어느 위치에 존재하는지에 관한 정보를 포함함이 바람직하 다.
사용자 인터페이스부(220)는 사용자가 광원정보를 설정가능한 사용자 인터페이스(미도시)를 외부에 제공한다. 이 때, IN 2는 사용자가 입력하는 광원정보를 의미할 수도 있고, 시점정보를 의미할 수도 있다.
그래픽 생성부(230)는 주어진 영상정보 IN 3과 가상광원 생성부(210)로부터 전달받은 가상정보를 이용하여 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작한다. 즉, 그래픽 생성부(230)는 전달받은 가상정보에 따라 물체(310)에 조사되는 가상적인 광의 공간적인 분포를 고려하여 주어진 영상정보 IN 3을 표현한다. 그에 따라, 그래픽 생성부(230)는 주어진 영상정보 IN 3 에 포함된 물체(310)의 소프트 쉐도우를 주어진 가상정보에 따라 생성한다. OUT 2는 그래픽 생성부(230)가 생성한 3차원 그래픽 컨텐츠를 의미한다. OUT 2는 사용자 인터페이스부(220)에 전달되어 디스플레이될 수도 있다.
그래픽 생성부(230)는 3차원 그래픽 컨텐츠(310 및 370)를 제작함에 있어, 그 3차원 그래픽 컨텐츠가 제작될 3차원상의 공간(410)을 복수개의 공간으로 구획할 수 있다. 이 때, 각 구획된 공간을 그리드 셀(GRID cell)이라 명명할 수 있다. 각 GRID 셀은 격자 형상을 가질 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 3차원상의 공간(410)을 한 측면에서 바라본 도면의 일 예들이다. 도 4a에 도시된 바와 같이 모든 GRID 셀의 크기가 일정할 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 GRID 셀마다 크기가 다를 수도 있다.
도 4b의 경우, 물체(310)가 속한 GRID 셀의 크기가 물체(310)가 속하지 않은 GRID 셀의 크기보다 작다. 예를 들어, 그래픽 생성부(230)는 3차원상의 공간(410)을 8개의 제1 서브공간(412)로 나누고, 8개의 제1 서브공간(412) 중 물체(310)가 속한 제1 서브공간(412)를 8개의 제2 서브공간(414)로 나누고, 8개의 제2 서브공간(414) 중 물체(310)가 속한 제2 서브공간(414)를 8개의 제3 서브공간(416)으로 나눌 수 있다. 8개임에도 불구하고 도 4b에 4개로 표현된 이유는 도 4b가 그 3차원상의 공간(410)을 한 측면에서 바라본 도면이기 때문이다. 한편, 8개는 설명의 편의를 위한 것으로, 이에 제한되지 않는다.
이 경우, 그래픽 생성부(230)는 제2 서브공간(414)로 나눠지지 않은 제1 서브공간(412) 및 제3 서브공간(416)으로 나눠지지 않은 제2 서브공간(414)에 대해, 그래픽 컨텐츠를 제작할 필요가 없으므로, 3차원상의 공간(410) 전부에 대해 그래픽 컨텐츠를 제작하는 경우에 비해 신속하게 그래픽 컨텐츠를 제작한다.
3차원 그래픽스 분야에 대한 연구가 처음 시작되면서부터 실사와 같은 현실감을 재현하는 것이 이 분야 연구자들의 목표가 되고 있다. 그에 따라, 매우 현실감있는 3차원 영상을 구현하기 위한 렌더링(rendering) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 것이 오늘날의 현실이다. 보다 현실감 있는 3차원 영상의 구현을 위해서는 하드 쉐도우(hard shadow)보다 소프트 쉐도우(soft shadow)가 요구되며, 따라서, 본 장치는 렌더링 분야에도 적용가능함이 바람직하다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의해 정지한 물체의 소프트 쉐도우를 생성한 경우의 효과를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 5a는 RRTA(Recursive Ray Tracing Algorithm) 기법에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이고, 도 5b 내지 도 5c는 본 발명에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이다.
도시된 바에 따르면, 참조번호 510 의 위치에 소정의 점광원(미도시)이 존재한다. 그 점광원(미도시)은 360도 모든 방향에 대해 광을 조사하며, 점광원이 조사하는 광량은 제한되지 않는다.
RRTA 기법에 의할 경우 물체(520)의 그림자(530)는 하드 쉐도우로 제작될 수 밖에 없어 부자연스럽고 현실감이 떨어진다. 이에 비해, 본 발명에 의해 제작된 그림자(532 또는 534)는 본 발명에 단 하나의 점광원(미도시)에 관한 정보만 주어지더라도 소프트 쉐도우로 제작되므로 자연스럽고 현실감이 높다.
도 5b의 경우 K는 2.5이고 STEP은 3인 경우이며, 도 5c의 경우 K는 2이고 STEP은 5인 경우이다. 도 5a 내지 도 5c 모두 3차원상의 공간(410)에 존재하는 GRID 셀은 단 하나 뿐이다.
도 6a는 RRTA 기법에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이고, 도 6b 내지 도 6c는 본 발명에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이다.
도시된 바에 따르면, 참조번호 610 내지 614의 위치에 소정의 점광원(미도시)이 존재한다. 그 점광원(미도시)은 360도 모든 방향에 대해 광을 조사하며, 점광원이 조사하는 광량은 제한되지 않는다.
RRTA 기법에 의할 경우 물체(620)의 그림자(630)는 소프트 쉐도우로 제작될 때, 다수 개의 점 광원들로부터 진행된 광선의 다양한 경로를 추적해야 하므로 그 림자(630) 생성에 시간이 많이 소요된다.
이에 비해, 본 발명에 의해 제작된 그림자(632 또는 634)는 소프트 쉐도우로 제작되므로 자연스럽고 현실감이 높고 계산량이 적다.
도 6b의 경우 K는 2이고 STEP은 2인 경우이며, 도 6c의 경우 K는 2이고 STEP은 3인 경우이다. 도 6a의 경우 3차원상의 공간(410)에 존재하는 GRID 셀은 단 하나 뿐이나, 도 6b 및 도 6c의 경우 3차원상의 공간(410)에 복수의 GRID 셀이 존재하며 그 중 가장 작은 크기의 GRID 셀은 전체 공간(410)의 1/40을 차지한다.
도 7a는 RRTA 기법에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이고, 도 7b 내지 도 7c는 본 발명에 의해 제작된 3차원 그래픽 컨텐츠를 나타내는 도면이다.
도시된 바에 따르면, 참조번호 710 내지 716의 위치에 소정의 점광원(미도시)이 존재한다. 그 점광원(미도시)은 360도 모든 방향에 대해 광을 조사하며, 점광원이 조사하는 광량은 제한되지 않는다.
RRTA 기법에 의할 경우 물체(720)의 그림자(730)는 소프트 쉐도우로 제작될 때, 여러 개의 점 광원을 이용하므로, 그래픽 생성부(230)는 그림자(730)를 생성함에 있어 시간이 많이 소요된다.
이에 비해, 본 발명에 의해 제작된 그림자(732 또는 734)는 소프트 쉐도우로 제작되므로 자연스럽고 현실감이 높다. 이 때, 소프트 쉐도우를 생성함에 필요한 계산량은 하드 쉐도우를 생성함에 필요한 계산량보다 소정량 많을 뿐이다.
도 7b의 경우 K는 2이고 STEP은 2인 경우이며, 도 7c의 경우 K는 2이고 STEP 은 4인 경우이다. 도 7a의 경우 3차원상의 공간(410)에 존재하는 GRID 셀은 단 하나 뿐이나, 도 7b 및 도 7c의 경우 3차원상의 공간(410)에 복수의 GRID 셀이 존재하며 그 중 가장 작은 크기의 GRID 셀은 전체 공간(410)의 1/80을 차지한다.
도 8은 본 발명에 의해 이동 중인 물체(820 내지 824)의 소프트 쉐도우를 생성한 경우의 효과를 시각적으로 설명하기 위한 참고도들이다.
도시된 바에 따르면, 그래픽 생성부(230)가 생성하고자 하는 물체(810 내지 824)에는 정지한 물체(810)와 이동 중인 물체(820 내지 824)가 공존할 수 있다. 이 경우, 가상광원 생성부(210)는 소정의 시간간격을 유지하며 가상광원을 생성한다. 도 8의 (a)에 도시된 3차원 그래픽 컨텐츠(810 내지 830)는 그래픽 생성부(230)가 직전에 생성한 3차원 그래픽 컨텐츠이며, 도 8의 (b)에 도시된 3차원 그래픽 컨텐츠(810 내지 832)는 그래픽 생성부(230)가 현재 생성한 3차원 그래픽 컨텐츠이다.
직전에 제작된 그림자(830)와 현재 제작된 그림자(832) 모두 소프트 쉐도우로서 자연스럽고 현실감이 높음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 의해 이동 중인 물체(920 내지 922)의 소프트 쉐도우를 생성한 경우의 효과를 이론적으로 설명하기 위한 참고도들이다. 참조번호 910은 정지한 물체를 나타내며, 참조번호들 920 및 922들 각각은 이동 중인 물체를 나타내고, 참조번호들 930 내지 934 각각은 주어진 광원정보 IN1 에 따른 광원을 나타내며, 참조번호들 950 및 952 각각은 가상광원 생성부(210)가 생성하는 가상광원을 나타낸다.
그래픽 생성부(230)가 제작하고자 하는 3차원 그래픽 컨텐츠에 이동 중인 물 체(920 및 922)가 존재하므로, 가상광원 생성부(210)는 이동이 발생하는 순간마다 가상광원을 생성함이 바람직하다. 도 9의 (a)에 도시된 3차원 그래픽 컨텐츠(910 내지 922)는 그래픽 생성부(230)가 직전에 생성한 3차원 그래픽 컨텐츠이며, 도 9의 (b)에 도시된 3차원 그래픽 컨텐츠(910 내지 922)는 그래픽 생성부(230)가 현재 생성한 3차원 그래픽 컨텐츠이다.
이와 같은 논리로, 가상광원 생성부(210)는 광원(930, 932 또는 934)마다 가상광원을 생성함이 바람직하다. 이 때, 가상광원 생성부(210)는 현재 생성하고자 하는 가상광원 중 이전에 생성한 가상광원을 제외한 가상광원을 현재 생성함이 바람직하다.
예컨대, 도 9의 (a)에서 가상광원 생성부(210)는 제1 광원(930), 제2 광원(932) 및 제3 광원(934)의 순으로 가상광원을 생성한다고 가정하자. 이 경우, 가상광원 생성부(210)는 제1 광원(930)에 대해 참조번호 952의 위치에 존재하는 가상광원을 생성할 수 있다.
그 후, 가상광원 생성부(210)는 제2 광원(932)에 대해 참조번호 950 및 952의 위치에 존재하는 가상광원을 생성할 수 있다. 다만, 참조번호 950의 위치에 존재하는 가상광원은 종전에 생성되었으므로, 가상광원 생성부(210)는 참조번호 950의 위치에 존재하는 가상광원을 재차 생성할 필요가 없다.
이러한 논리는, 도 9의 (b)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명에 의한 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로우챠트로서, 가상광원을 생성하는 단계(제1010 단계) 및 그래픽 컨텐 츠를 생성하는 단계(제1020 단계)로 이루어진다.
가상광원 생성부(210)는 사용자 인터페이스부(220)를 통해 주어진 광원정보 IN1에 따라 영상정보 IN3에 대해 소정의 가상광원을 생성한다(제1010 단계). 그래픽 생성부(230)는 생성된 가상정보에 따라 소프트 쉐도우를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 생성한다(제1020 단계).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 가상광원 생성을 통한 소프트 쉐도우 생성장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실 시가 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 가상광원 생성을 통한 소프트 쉐도우 생성장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 고속의 현실감 있고 자연스러운 소프트 쉐도우를 제작하는 효과를 갖는다.

Claims (18)

  1. 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작장치에 있어서,
    상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 가상광원 생성부; 및
    상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 생성부를 포함하며, 상기 광원정보는 하나 이상의 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 가상광원 생성부는,
    상기 물체의 표면 중 상기 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생 성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 그래픽 생성부는,
    상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광의 공간적인 분포를 고려하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 가상광원 생성부는,
    복수 개의 상기 가상광원을 생성하며 상기 가상광원마다 상기 소정 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 가상광원 생성부는,
    상기 영역의 각 부분마다 상기 소정 거리를 제어하며 상기 영역의 각 부분에서 상기 소정 거리 이격된 위치에 상기 가상광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 가상광원 생성부는,
    상기 영역의 각 부분과 상기 소정 거리 이격된 위치에 생성된 상기 가상광원 사이에 하나 이상의 상기 가상광원을 생성함을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 물체는 이동 중에 있으며, 상기 가상광원 생성부는 소정의 시간간격을 유지하며 상기 가상광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 복수 개 존재하며, 상기 가상광원 생성부는 상기 광원마다 소정의 시간간격을 두고 상기 가상광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서, 상기 가상광원 생성부는,
    현재 생성하고자 하는 상기 가상광원 중 이전에 생성한 상기 가상광원을 제외한 가상광원을 현재 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 가상광원의 물리적 특성은 상기 광원의 물리적 특성과 일치하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 광원정보는 광원의 갯수에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작장치.
  12. 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작방법에 있어서,
    상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 단계; 및
    상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 단계를 포함하며,
    상기 광원정보는 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 물체의 표면 중 상기 주어진 광원정보에 따라 광이 분포하는 영역으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하며,
    상기 제작하는 단계는, 상기 이격된 위치 및 상기 생성된 가상광원의 갯수에 따라 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 복수 개의 상기 가상광원을 생성하며 상기 가상광원마다 상기 소정 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  15. 제13 항에 있어서, 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 영역의 각 부분마다 상기 소정 거리를 제어하며 상기 영역의 각 부분에서 상기 소정 거리 이격된 위치에 상기 가상광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  16. 제14 항 또는 제15 항에 있어서, 상기 가상광원을 생성하는 단계는, 상기 영역의 각 부분과 상기 소정 거리 이격된 위치에 생성된 상기 가상광원 사이에 하나 이상의 상기 가상광원을 생성함을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 물체는 이동 중에 있으며, 상기 가상광원을 생성하는 단계는 소정의 시간간격을 유지하며 상기 가상광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법.
  18. 주어진 광원정보에 따라 소정 물체의 그림자를 포함한 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 그래픽 제작방법에 있어서,
    상기 주어진 광원정보에 따라 상기 물체에 가상적인 광을 조사하는 가상광원을 생성하는 단계; 및
    상기 가상광원으로부터 조사되는 가상적인 광을 이용하여 상기 3차원 그래픽 컨텐츠를 제작하는 단계를 포함하며,
    상기 광원정보는 광원의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 컨텐츠 제작방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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