KR102306780B1 - 영상 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

영상 처리 장치가 제공된다. 영상 처리 장치는 직접광 시점에서 간접광, 이를테면 VPL (Virtual Point Light)을 샘플링한다. 계산부는 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이를 계산하고, 판단부는 상기 차이가 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용한다.

Description

영상 처리 장치 및 방법{IMAGE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
영상 처리 분야에 연관되며, 보다 특정하게는 전역 조명(global illumination) 또는 간접 조명(indirect illumination) 효과를 표현하는 렌더링 분야에 연관된다.
3D 게임, 가상현실(virtual reality) 애니메이션, 영화 등 다양한 분야에서, 3D 모델에 대한 실시간 렌더링(real-time rendering)에 대한 관심이 높아지고 있다. 전역 조명 기술을 이용하여 3D 장면(scene)을 렌더링하는 경우, 이미지 공간 내에서 빛의 회절, 반사 등 간접 조명 효과를 대표하는 가상 점 광원(virtual point light, VPL)들이 샘플링 된다(sampled). 이러한 VPL들은 경우에 따라 많은 수가 샘플링되는데, 이는 렌더링 과정에서의 가시성 체크(visibility check) 및 섀이딩(shading)에 많은 연산양을 필요하게 한다.
일측에 따르면, 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 계산부; 및 상기 제1 차이 값이 임계치 이상인 경우 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 판단부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공된다. 상기 간접광은 VPL (Virtual Point Light)를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면 상기 계산부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제1 영역과, 상기 현재 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제2 영역을 비교하여, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 서로 오버랩되지 않는 비율을 상기 제1 차이 값으로 계산할 수 있다. 상기 비율은, 이를테면 제1 영역 또는 제2 영역의 면적에 대한 상기 오버랩 되지 않는 부분의 면적 비율일 수 있다.
일실시예에 따르면 상기 제1 차이 값이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 판단부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단한다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 상기 간격은 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광의 평균 간격일 수도 있다. 다른 예에서, 상기 간격은 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광의 최소 간격일 수 있다.
한편, 영상 처리 장치는 샘플링부를 더 포함할 수 있다. 샘플링부는, 상기 판단부가 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 경우 상기 현재 프레임의 직접광 시점으로부터의 렌더링에 의해 상기 현재 프레임 간접광을 샘플링 한다. 그러나 상기 판단부가 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하지 않는 경우, 샘플링부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로서 업데이트 할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 계산부; 및 상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 판단부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공된다. 일실시예에 따르면 상기 판단부는 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우, 상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교할 수 있다. 그리고 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에, 판단부는 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하면 연속하여 간접광이 재사용된 프레임 수가 제2 임계치 이상이 되는 경우에, 상기 판단부는 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 다른 예에서, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 영역에 대응하는 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에, 상기 판단부는 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않는 것으로 결정할 수도 있다. 여기서 형상 정보는 상기 영역에 대응하는 오브젝트 표면의 법선 정보를 포함할 수 있다. 판단부가 간접광을 재사용하지 않는 것으로 결정하는 경우에는 상기 현재 프레임에서 간접광이 샘플링된다. 이를테면 현재 프레임에서의 직접광 시점에서 3D 모델을 렌더링한 결과에 기초하여 적어도 하나의 간접광을 새로 샘플링 할 수 있다. 여기서 상기 샘플링부는, 상기 직접광 및 상기 간접광 중 적어도 하나를 이용하여 섀이딩을 수행하는 섀이더와 병렬적으로 상기 샘플링을 수행할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 처리 장치가 수행하는 영상 처리 방법이 제공된다. 방법은: 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 단계; 및 상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 단계를 포함한다. 예시적으로 상기 제1 차이 값은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 서로 오버랩되지 않는 비율일 수 있다. 여기서 제1 영역은 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 오브젝트 영역일 수 있다. 그리고 제2 영역은 상기 현재 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 오브젝트 영역일 수 있다.
일실시예에 따르면 방법은, 간접광을 샘플링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 샘플링하는 단계에서는, 이전 프레임의 간접광이 현재 프레임의 간접광으로서 업데이트 되거나, 또는 현재 프레임의 간접광이 샘플링될 수 있다. 상기 판단하는 단계에서 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단된 경우에, 상기 업데이트가 수행된다. 그리고 상기 판단하는 단계에서 상기 재사용하는 것으로 판단하지 않는 경우 상기 현재 프레임의 직접광 시점으로부터의 렌더링 결과를 이용하여 상기 현재 프레임 간접광 샘플링이 수행된다. 다른 일실시예에 따르면 방법은, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우, 상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기 판단하는 단계에서, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하면 연속하여 간접광이 재사용된 프레임 수가 제2 임계치 이상이 되는 경우라면, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않는 것으로 결정될 수 있다. 또한, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 영역에 대응하는 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우라면, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않는 것으로 결정될 수 있다. 이렇게 재사용하지 않는 경우에는 상기 현재 프레임의 간접광이 현재 프레임 직접광 시점으로부터 다시 샘플링될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 직접광의 위치에 따라 간접광을 샘플링하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일실시예에 따라 샘플링되는 간접광을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따라 간접광을 샘플링 할 지의 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 실시예들에 따른 영상 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서, 일부 실시예들를, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이다. 영상 처리 장치(100)는 직접광으로부터 간접광, 이를테면 VPL을 샘플링 할 지를 판단한다. 시간적 인접성(temporal coherency or temporal locality)를 이용하여 장치(100)는 현재 프레임에서 직접광으로부터 VPL을 샘플링 할지, 그렇지 않고 이전의 프레임에서 샘플링된 VPL의 적어도 일부를 재활용할지 여부를 판단한다. 계산부(110)는 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교한다. 이러한 비교에서, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나가 프레임 변화에 따라 얼마나 변했는지가 계산된다. 이 변화량을 제1 차이 값이라고 할 수 있다.
일실시예에 따르면 계산부(110)는 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제1 영역과, 상기 현재 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제2 영역을 비교한다. 그리고 계산부(110)는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 서로 오버랩되지 않는 비율을 상기 제1 차이 값으로 계산할 수 있다. 예시적으로, 상기 비율은 제1 영역 또는 제2 영역의 면적에 대한 상기 오버랩 되지 않는 부분의 면적 비율일 수 있다. 이 실시예에 대해서는 도 4a 내지 4b를 참조하여 보다 상세히 후술한다.
한편, 판단부(120)는 현재 프레임에서 직접광으로부터 VPL을 다시 샘플링 할지, 그렇지 않고 적어도 일부의 이전 프레임 VPL을 재활용할지 여부를 판단한다. 계산부(110)가 계산한 상기 제1 차이 값이 제1 임계치(threshold) 이상인 경우, 판단부(120)는 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않고 현재 프레임에서 직접광 시점으로부터 VPL을 다시 샘플링 하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우, 판단부(120)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL 중 적어도 일부를 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 다른 일실시예에 따르면 상기 제1 차이 값이 상기 임계치 미만인 경우, 판단부(120)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL을 재사용하는 것으로 바로 결정하지 않고 추가적 판단을 한다. 이 경우, 판단부(120)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL들의 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교할 수 있다. 이렇게 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 판단부(120)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL을 재사용하지 않고 현재 프레임의 VPL을 다시 샘플링 하는 것으로 판단할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 상기 샘플링 간격은 이전 프레임에서 샘플링된 VPL들의 평균 간격일 수도 있다. 물론, 이는 하나의 예에 불과하므로, 이전 프레임에서 샘플링된 VPL의 샘플링 간격의 최소 값이 상기 간격일 수도 있다.
상기 추가적 판단의 예들이 더 제시된다. 판단부(120)는 프레임 간의 VPL 재사용 횟수를 더 고려할 수 있다. 예를 들어, 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도, 이전 프레임의 VPL을 현재 프레임에 재사용하는 경우에 VPL을 연속하여 재사용한 프레임 수(VPL 재사용 횟수)가 제2 임계치 이상이 되는 경우에, 판단부(120)는 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 또한, 다른 예에서, 판단부(120)는 VPL을 샘플링 할 3D 모델의 오브젝트 형상 정보의 변화를 고려할 수도 있다. 이를테면, 3D 모델의 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에, 판단부(120)는 이전 프레임 VPL을 현재 프레임 VPL로 재사용하지 않도록 결정할 수도 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 상기 형상 정보는 직접광의 위치 및/또는 방향에 대응하는 영역에 대응하는 오브젝트 표면의 법선(surface normal) 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 형상 정보는 오브젝트 표면 법선 분포의 평균일 수 있다. 이렇게 판단부(120)가 간접광을 재사용하지 않는 것으로 결정하는 경우에는 상기 현재 프레임에서 직접광 위치에 대응하여 VPL이 샘플링된다. 이를테면 현재 프레임에서의 직접광 시점으로부터 3D 모델을 렌더링하고, 이 렌더링 결과를 이용하여 VPL을 샘플링할 수 있다.
도 2a 내지 2c는 직접광의 위치에 따라 간접광을 샘플링하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 직접광(200)에 의한 가시성(visibility)이 없는 부분(201)은 섀도우로 표현된다. 이러한 부분(201)에 빛의 회절, 반사 및 굴절 등의 현상을 표현하여 소프트 섀도우가 가능하도록 VPL들이 샘플링될 수 있다. 예를 들어, 직접광으로부터 출발한 레이(202)의 진행 과정에서 반사가 되는 포인트들(210, 220 및 230 등)에 VPL이 샘플링될 수 있다. 예시적으로 도 2b에서 VPL들(221, 231)이 샘플링되었다. 도 2c에서 도시된 바와 같이 이러한 VPL들(222, 232)이 오브젝트 영역에 영향을 주는 칼라 값을 반영하여 전역 조명 렌더링, 이를테면 래이디오서티 기법 렌더링이 수행된다. 이러한 과정에서 VPL들을 많이 샘플링하면 렌더링 품질이 높아질 수 있다. 그러나 VPL들을 샘플링하는 과정, 그리고 샘플링된 VPL들을 이용하여 래이디오서티 기법 렌더링을 수행하는 과정에서 연산 자원이 소요되므로 VPL들의 샘플링에서 불필요한 잉여(redundancy)를 줄이는 것이 필요하다. 실시예들에 의하면 시간적 흐름에 따른 프레임 변화에도 불구하고, 인접한 프레임 간에 직접광 위치 및/또는 방향이 크게 변하지 않을 수 있다는 시간적 인접성을 이용하여 VPL들을 프레임 간에 재사용할 수 있다. VPL 샘플링과 그 재사용에 대해 도 3 이하를 참조하여 보다 상세히 후술한다.
도 3은 일실시예에 따라 샘플링되는 간접광을 도시한다. i-1 번째 프레임에서 직접광으로부터 다수의 VPL들이 3D 모델(300)에 샘플링된 결과가 도시되었다. 오브젝트(301)와 오브젝트(302) 상에 VPL들이 샘플링되었다. 예시적으로 이러한 VPL들(310 등)은 중요도 기반으로 샘플링된 것일 수 있다. 그러면 i 번째 프레임에서 상기 직접광의 위치 및/또는 방향이 i-1 번째 프레임에서의 그것과 비교될 수 있다. 직접광과 3D 모델(300)의 오브젝트들(301 및 302)의 상대적 위치 및/또는 방향이 무시할 수 있을 정도로 작게 변했다면 이러한 VPL들의 샘플링 결과는 i 번째 프레임에서도 재사용될 수 있다. 실시예들은 서로 다른 프레임 사이에서 직접광의 위치 및/또는 방향의 변화가 얼마나 큰지, 따라서 이전 프레임에서 샘플링된 VPL들 중 적어도 일부를 재사용할 수 있을 지의 여부를 판단한다. 이러한 판단 방법을 더 상세히 설명한다.
도 4a 내지 4b는 일실시예에 따라 간접광을 샘플링 할 지의 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a에서는 직접광(400)의 위치 및/또는 방향에 따라 직접광(400)이 영향을 주는 범위를 도시한다. i-1 번째 프레임에서의 직접광(400) 영향 범위가 점선으로, i 번째 프레임에서의 직접광 영향 범위가 실선으로 표시되었다. 이러한 영향 범위는 가상의 영역으로, 직접광(400)이 도달하는 모든 오브젝트 공간을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 단지 직접광(400)의 위치 및 방향을 비교하기 위해 설정되는 가상의 범위일 수 있으며, 그 모양도 프로스텀(frustum) 형태가 아니라, 구/반구(sphere or hemisphere), 원기둥, 원뿔 등 임의의 것일 수 있다. 또한 이러한 가상의 영향 범위 대신, 직접광의 위치 및 방향을 대표하는 대표 벡터(representative vector of direct light source)가 고려되는 것도 가능하다. 도 4b를 참조하여 이전 프레임 VPL을 재사용할 지의 여부를 판단하는 과정이 설명된다. 이러한 판단을 위해 프레임 간 직접광의 위치 및/또는 방향의 차이인 제1 차이 값이 제1 임계치와 비교된다. 제1 차이 값의 예에는 여러 가지가 가능하다.
일실시예에 따르면, 이전 프레임(i-1th frame)의 직접광 영향 범위(411)와 현재 프레임(ith frame)의 직접광 영향 범위(412)가 비교되고, 직접광 영향 범위가 변화한 정도가 제1 차이 값이다. 구체적으로, 현재 프레임의 영향 범위(412)의 넓이에 대한, 이전 프레임의 영향 범위(411)와 오버랩되지 않는 부분(413)의 넓이의 비율이 상기 제1 차이 값일 수 있다. 이 실시예에서 프레임 간의 직접광 영향 범위가 오버랩되지 않는 부분(413)의 전체 영역에 대한 비율인 제1 차이 값이 제1 임계치 이상이면 이전 프레임의 VPL 샘플 결과가 재사용되지 않고 현재 프레임에서 다시 VPL을 샘플링하는 것으로 결정될 수 있다. 제1 임계치는 이를 테면 5%와 같은 값으로 설정될 수 있으며, 한 값으로 고정되지 않고 적응적으로(adaptively) 변화될 수도 있다.
다른 일실시예에 따르면 현재 프레임의 영향 범위(412)가 이전 프레임의 영향 범위(411)로부터 변화된 거리(420)이 제1 차이 값으로 고려될 수도 있다. 이 경우, 제1 차이 값과 비교되는 대상은 이전 프레임에서 샘플된 VPL들(431, 432 등)의 간격일 수 있다. 이 간격은 이를 테면 VPL들의 평균 간격일 수 있고, 또는 최소 간격일 수도 있다.
한편, 현재 프레임에서 간접광을 샘플링 할 지의 여부를 판단하는 과정은 두 단계(2 steps)로 수행될 수도 있다. 이 실시예에서, 한 단계에서 프레임 간의 직접광 영향 범위가 오버랩되지 않는 부분(413)의 전체 영역에 대한 비율인 제1 차이 값이 제1 임계치와 비교된다. 그리고 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 이상이면 이전 프레임의 VPL 샘플 결과가 재사용되지 않고 현재 프레임에서 다시 VPL을 샘플링하는 것으로 결정될 수 있다. 그러나 제1 차이 값이 제1 임계치 미만이면 다른 단계의 판단이 수행된다. 다른 단계에서, VPL들의 간격이 프레임 간 영향 범위의 차이(420)인 제1 차이 값과 비교된다. VPL들의 간격은 최소 간격 또는 평균 간격일 수 있다. 여기서 제1 차이 값이 VPL들 간격보다 크다면 이전 프레임의 VPL 샘플 결과가 재사용되지 않고 현재 프레임에서 다시 VPL을 샘플링하는 것으로 결정될 수 있다. 그리고 제1 차이 값이 VPL들 간격보다 작으면 이전 프레임의 VPL 샘플 결과를 현재 프레임에 재사용하는 것으로 결정될 수 있다.
상기 다른 단계의 예들이 더 제시된다. 판단 과정에서 프레임 간의 VPL 재사용 횟수가 더 고려할 수 있다. 예를 들어, 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도, 이전 프레임의 VPL을 현재 프레임에 재사용하는 경우에 VPL을 연속하여 재사용한 프레임 수(VPL 재사용 횟수)가 제2 임계치 이상이 되는 경우에는 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않고 현재 프레임에서 다시 샘플링하는 것으로 결정될 수 있다. VPL들을 재사용하는 프레임이 제2 임계치 이상이면 오류 가능성이 커질 수 있기 때문이다. 제2 임계치는 이를 테면 3 프레임과 같은 값으로 설정될 수 있다.
또한, 다른 예에서, VPL을 샘플링 할 3D 모델의 오브젝트 형상 정보의 변화가 고려될 수도 있다. 이를테면, 3D 모델의 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에, 이전 프레임 VPL을 현재 프레임 VPL로 재사용하지 않고 현재 프레임 VPL을 새로 샘플링하도록 결정하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이, 직접광 영향 범위에 대응하는 오브젝트 표면의 법선(surface normal) 정보일 수 있다. 예시적으로, 표면 법선 분포의 평균이 상기 정보로서 고려될 수 있다.
한편, 영상 처리 장치에 연관되는 렌더링이 타일 기반 디퍼드 렌더링(tile-based deferred rendering)인 예에서, 이러한 판단은 개별 타일들 별로 수행될 수 있다. 이를테면, 특정한 타일 내의 VPL들 간격에 따라 직접광으로부터 해당 타일에 대해 VPL을 다시 샘플링 할 지를 판단하는 것도 가능하다.
도 5는 일실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이다. 영상 처리 장치(500)의 계산부(510)는 이전 프레임 직접광의 영향 범위와 현재 프레임의 직접광 영향 범위의 차이인 제1 차이 값을 계산한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 차이 값은 이전 프레임과 현재 프레임에서 직접광 영향 범위가 오버랩 되지 않는 면적의 비율일 수 있다. 이러한 과정은 도 4를 참조하여 상술한 바와 같다.
판단부(520)는 현재 프레임에서 직접광으로부터 VPL을 다시 샘플링할지, 그렇지 않고 적어도 일부의 이전 프레임 VPL을 재활용할지 여부를 판단한다. 도 1 및 도 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 제1 차이 값이 제1 임계치 이상인 경우, 판단부(520)는 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않고 현재 프레임에서 직접광 시점으로부터 VPL을 다시 샘플링 하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우, 판단부(520)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL 중 적어도 일부를 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 차이 값이 상기 임계치 미만인 경우, 판단부(520)는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL을 재사용할지 여부에 대한 추가 판단을 할 수도 있다. 이를테면, 샘플링된 VPL들의 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교할 수 있으며, 상세한 내용은 도 4b를 참조하여 설명한 바 있다. 또한, 이러한 판단에 있어서, 프레임 간의 VPL 재사용 횟수나, 및/또는 직접광 영향 범위 내의 오브젝트 형상 정보의 변화가 고려될 수도 있다. 형상 정보는 이를 테면 오브젝트 표면의 법선 평균 분포 등일 수 있다.
샘플링부(530)는 판단부(520)의 판단에 따라 현재 프레임의 VPL을 샘플링하거나, 또는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL의 적어도 일부를 현재 프레임 VPL로 재사용한다. 여기서 재사용은 현재 프레임 VPL 샘플링을 수행하는 대신 이전 프레임 VPL들 중 적어도 일부를 현재 프레임 VPL로서 업데이트 하는 것일 수 있다. 이러한 샘플링부(530)가 VPL을 샘플링하는 연산은, 섀이더(미도시)가 직접광과 간접광을 이용하여 신(scene)을 렌더링하는 연산과 병렬적으로 처리되어, 예시적으로 그러나 한정되지 않게, GPU와 같은 하드웨어 가속이 가능하다. 또한, 상기 판단부(520)가 현재 프레임에서 VPL을 샘플링할 지의 여부를 판단하는 것은 CPU에 의해 수행됨으로써 효율적인 자원 배분과 빠른 처리를 할 수도 있다.
도 6은 일실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시한다. 단계(610)에서 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임의 직접광이 비교된다. 직접광이 복수 개인 경우, 동일한 인덱스의 직접광끼리 비교될 수 있다. 비교 과정에서 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나가 프레임 변화에 따라 변화한 정도가 비교되며, 이 정도를 상기한 제1 차이 값이라고 할 수 있다. 일실시예에서, 제1 차이 값은 이전 프레임과 현재 프레임의 직접광 영향 범위가 서로 오버랩되지 않고 어긋난 면적 비율일 수 있다.
단계(620)에서 현재 프레임에서 직접광으로부터 VPL을 다시 샘플링할지, 그렇지 않고 적어도 일부의 이전 프레임 VPL을 재사용할지 여부가 판단된다. 단계(610)에서 계산된 제1 차이 값이 제1 임계치와 비교된다. 제1 임계치는 이를 테면 면적 비율로 5%와 같은 값일 수 있다. 단계(620)에서는 추가적으로 다른 판단이 함께 수행될 수 있다. 예를 들어, 프레임 간의 직접광 위치/방향이 변화한 거리가 VPL들의 샘플링 간격 비교될 수 있음은 상술한 바와 같다. 직접광이 변화한 정도가 VPL들 샘플링 간격 이상이면 현재 프레임에서 VPL들을 다시 샘플링하고, 그렇지 않으면 VPL들을 재사용하는 것으로 판단될 수 있다. 한편, 이 과정에서 프레임 간의 VPL 재사용 횟수가 고려될 수도 있다. VPL을 연속하여 재사용한 프레임 수가 제2 임계치 이상이면 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않는 것으로 결정될 수 있다. 그리고 3D 모델의 오브젝트 형상 정보, 이를테면 표면 법선 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에, 이전 프레임 VPL을 재사용하지 않도록 결정될 수도 있다.
단계(630)에서는 이러한 판단 결과에 따라, 현재 프레임의 VPL을 샘플링하거나, 또는 이전 프레임에서 샘플링된 VPL의 적어도 일부를 현재 프레임 VPL로 재사용한다. 여기서 재사용은 현재 프레임 VPL 샘플링을 수행하는 대신 이전 프레임 VPL들 중 적어도 일부를 현재 프레임 VPL로서 업데이트 하는 것일 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 영상 처리 방법(700)이 래이디오서티 렌더링에 기여하는 과정을 도시한다. 3D 장면과 직접광 정보가 입력되는 경우, 영상 처리 방법(700)에서는 상술한 바와 같이 이전 프레임에서 샘플링된 VPL을 현재 프레임에서 재사용할 것인지의 여부를 판단한다. 도시된 바와 같이, 섀이딩 과정(701)에서 직접광에 의한 섀이딩과 간접광에 의한 섀이딩이 수행되는데, 단계(710)에서 현재 프레임 VPL을 샘플링할 지의 판단에 따라 간접광이 샘플링되는 과정(720)이 수행되거나, 또는 이 과정이 생략되고 이전 프레임 VPL이 재사용된다. 과정(720)이 생략되는 경우, 그 만큼의 연산양이 절약될 수 있다. 간접광 샘플링이 필요하여 단계(720)에서 샘플링이 수행되는 경우에도, 이러한 샘플링은 섀이딩 과정(701)과 병렬적으로 처리될 수 있으며, 이는 GPU에 의한 병렬 처리 고속화에 유리하다.
도 8은 일실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시하는 흐름도이다. 단계(810)에서 현재 프레임의 직접광 정보가 수신되면, 단계(820)에서 이전 프레임에서의 동일한 인덱스 직접광의 위치 및/또는 방향이 파악된다. 도 5를 함께 참조하면, 계산부(510)는 단계(830)에서 이전 프레임과 현재 프레임 간의 직접광 위치/방향을 비교한다. 이러한 차이가 제1 차이 값으로 설명된 바 있다. 단계(840)에서 제1 차이 값이 제1 임계치와 비교된다. 제1 차이 값이 직접광 영향 범위가 변화한 정도인 경우, 상기 제1 임계치는 미리 지정된 면적 비율일 수 있다. 상술한 예에서 현재 프레임의 영향 범위의 넓이에 대한, 이전 프레임의 영향 범위와 오버랩되지 않는 부분 넓이의 비율인 제1 차이 값이 제1 임계치, 이를테면 5% 면적 비율과 같은 값과 비교될 수 있다. 이 단계(840)에서 제1 차이 값이 제1 임계치보다 크면 단계(880)에서 현재 프레임 직접광 기준으로 다시 현재 프레임의 VPL이 샘플링될 수 있다.
만약 제1 차이 값이 제1 임계치 미만이면, 단계(850)에서 간접광 샘플링 간격이 추출된다. VPL들이 샘플링된 간격, 이를테면 최소 간격 또는 평균 간격은 도 4b를 참조하여 설명하였다. 단계(860)에서 직접광이나 객체의 움직임이 VPL 샘플링 간격보다 큰지 여부가 판단된다. VPL 샘플링 간격보다 더 크게 직접광 위치/방향이 변하였거나, 또는 형상 정보가 크게 변하였다면 단계(880)에서 현재 프레임 VPL 샘플링이 수행된다. 그러나 직접광 위치/방향과 오브젝트 형상 정보가 VPL 샘플링 간격 미만으로 변했다면 이전 프레임의 VPL들이 재사용될 수 있다고 판단된다. 그러면 단계(870)에서 이전 프레임 VPL들을 현재 프레임 VPL들로서 업데이트 하는 것으로 샘플링 과정이 생략될 수 있다. 보다 상세한 내용은 도 4 내지 도 7을 참조하여 상술한 바와 같다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 계산부; 및
    상기 제1 차이 값이 임계치 이상인 경우 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 제1 차이 값이 상기 임계치 미만인 경우,
    상기 판단부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는
    영상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간접광은 VPL (Virtual Point Light)를 포함하는 영상 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제1 영역과, 상기 현재 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제2 영역을 비교하여, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 서로 오버랩되지 않는 비율을 상기 제1 차이 값으로 계산하는 영상 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 간격은 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광의 평균 간격인 영상 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 간격은 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광의 최소 간격인 영상 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판단부가 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 경우 상기 현재 프레임의 직접광 시점으로부터의 렌더링에 의해 상기 현재 프레임 간접광을 샘플링 하고, 상기 판단부가 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하지 않는 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로서 업데이트 하는 샘플링부
    를 더 포함하는 영상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 샘플링부는, 상기 직접광 및 상기 간접광 중 적어도 하나를 이용하여 섀이딩을 수행하는 섀이더와 병렬적으로 상기 샘플링을 수행하는 영상 처리 장치.
  9. 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 계산부; 및
    상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우, 상기 판단부는 상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는
    영상 처리 장치
  10. 삭제
  11. 현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 계산부; 및
    상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 판단부는, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하면 연속하여 간접광이 재사용된 프레임 수가 제2 임계치 이상이 되는 경우에는, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않고 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는
    영상 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 판단부는, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 영역에 대응하는 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에는, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않고 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 영상 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 형상 정보는 상기 영역에 대응하는 오브젝트 표면의 법선 정보를 포함하는 영상 처리 장치.
  14. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 처리 장치의 영상 처리 방법에 있어서, 상기 방법은,
    현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우,
    상기 적어도 하나의 이전 프레임의 간접광 샘플링 간격과 상기 제1 차이 값을 더 비교하여, 상기 제1 차이 값이 상기 간격 이상인 경우에 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 단계
    를 더 포함하는
    영상 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로서 업데이트 하고, 상기 판단하는 단계에서 상기 재사용하는 것으로 판단하지 않는 경우 상기 현재 프레임의 직접광 시점으로부터의 렌더링에 의해 상기 현재 프레임 간접광을 샘플링 하는 샘플링 단계
    를 더 포함하는 영상 처리 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 차이 값은, 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제1 영역과, 상기 현재 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 제2 영역을 비교하는 경우, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 서로 오버랩되지 않는 비율을 포함하는 영상 처리 방법.
  17. 삭제
  18. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 처리 장치의 영상 처리 방법에 있어서, 상기 방법은,
    현재 프레임과 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하여, 직접광의 위치 및 방향 중 적어도 하나에 대한 프레임 간의 차이인 제1 차이 값을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 차이 값이 제1 임계치 미만인 경우 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서 샘플링된 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하는 것으로 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 판단하는 단계는, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 간접광을 현재 프레임의 간접광으로 재사용하면 연속하여 간접광이 재사용된 프레임 수가 제2 임계치 이상이 되는 경우에는, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않고 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는
    영상 처리 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는, 상기 제1 차이 값이 상기 제1 임계치 미만인 경우라도 상기 적어도 하나의 이전 프레임에서의 상기 직접광의 위치 및 방향에 대응하는 영역에 대응하는 형상 정보가 제3 임계치 이상 변화되는 경우에는, 상기 적어도 하나의 간접광을 상기 현재 프레임의 간접광으로 재사용하지 않고 상기 현재 프레임의 간접광을 샘플링 하는 것으로 판단하는 영상 처리 방법.
  20. 제14항 내지 제16항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 매체.
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