KR20060090494A - Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof - Google Patents

Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20060090494A
KR20060090494A KR1020050011425A KR20050011425A KR20060090494A KR 20060090494 A KR20060090494 A KR 20060090494A KR 1020050011425 A KR1020050011425 A KR 1020050011425A KR 20050011425 A KR20050011425 A KR 20050011425A KR 20060090494 A KR20060090494 A KR 20060090494A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particle
rendering
particles
action force
physical quantity
Prior art date
Application number
KR1020050011425A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
탁세윤
김근호
정석윤
김도균
안정환
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050011425A priority Critical patent/KR20060090494A/en
Publication of KR20060090494A publication Critical patent/KR20060090494A/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F3/00—Sewer pipe-line systems
    • E03F3/04—Pipes or fittings specially adapted to sewers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/08—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of the wall or to the axis of another pipe
    • F16L41/088—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of the wall or to the axis of another pipe fixed using an elastic grommet between the extremity of the tube and the wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/08—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of the wall or to the axis of another pipe
    • F16L41/14—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of the wall or to the axis of another pipe by screwing an intermediate part against the inside or outside of the wall

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

본 발명은 3차원 물리 시뮬레이션 방법, 3차원 그래픽 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional physics simulation method, a three-dimensional graphics generation method and apparatus thereof.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 물리 시물레이션 방법은 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 단계, 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 단계, 및 계산된 작용력을 각 입자에 적용하여 각 입자의 물리량을 갱신하는 단계를 포함하는데, 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정된다.3D physical simulation method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming an object consisting of a plurality of particles having a physical quantity, calculating the action force with other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object, And updating the physical quantity of each particle by applying the calculated action force to each particle, wherein the equation used to calculate the action force is dynamically determined according to a parameter value representing the physical property of the object.

본 발명에 따르면 하나의 데이터 구조에 기반하여 통일된 물리 시뮬레이션 및 렌더링 과정을 수행할 수 있다.According to the present invention, a unified physics simulation and rendering process can be performed based on one data structure.

물리 시뮬레이션, 렌더링, 입자 기반Physics simulation, rendering, particle based

Description

3차원 물리 시뮬레이션 방법, 3차원 그래픽 생성 방법 및 그 장치{Method for physical simulation, method for producing 3D graphic and apparatus thereof}Method for physical simulation, method for producing 3D graphic and apparatus

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 그래픽 엔진을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a three-dimensional graphics engine according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 물리 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing a three-dimensional physical simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체의 상에 따라서 필요시 되는 파라미터를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating parameters required according to an image of an object according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌더링 장치를 나타낸 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a rendering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체의 경계면의 명확성 정도 및 객체의 투명 정도에 따라서 객체에 적용하기 적합한 스플래팅 방식을 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating a splatting method suitable for applying to an object according to the degree of clarity of the boundary of the object and the degree of transparency of the object according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명성 계수와 객체의 투명 정도 및 객체의 경계면의 명확성 정도 사이의 관계를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a relationship between a transparency coefficient and a degree of transparency of an object and a degree of clarity of an interface of an object according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 그래픽 생성 과정을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a three-dimensional graphic generation process according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌더링 과정을 나타낸 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a rendering process according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

210 : 객체 관리부 220 : 외부힘 계산부210: object management unit 220: external force calculation unit

230 : 인접 입자 검색부 240 : 내부힘 계산부230: adjacent particle search unit 240: internal force calculation unit

250 : 적분부 310 : 제어부250: integral 310: control unit

320 : 서피스 스플래팅부 330 : 볼륨 스플래팅부320: surface splatting unit 330: volume splatting unit

340 : 후처리부340: post-processing unit

본 발명은 3차원 물리 시뮬레이션 방법, 3차원 그래픽 생성 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 데이터 구조에 기반하여 통일된 물리 시뮬레이션 및 렌더링 과정을 수행하도록 하는 3차원 물리 시뮬레이션 방법, 3차원 그래픽 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional physics simulation method, a three-dimensional graphics generation method, and an apparatus thereof, and more particularly, to a three-dimensional physics simulation method for performing a uniform physics simulation and rendering process based on one data structure. A method and apparatus for generating dimensional graphics.

특정 객체를 3차원 그래픽을 통해서 사실적으로 표현하기 위해서는 해당 객체에 대한 물리 시뮬레이션과 렌더링 과정이 필요하다. 물리 시뮬레이션을 통해서 객체의 움직임을 결정할 수 있으며, 움직임이 결정된 객체를 시각적으로 표현하는 과정이 렌더링 과정이다. In order to realistically represent a specific object through 3D graphics, a physics simulation and rendering process for the object is required. The movement of the object can be determined through physics simulation, and the rendering process is the process of visually expressing the determined object.

3차원 물리 시뮬레이션 방법은 매우 다양하며, 객체의 상(phase)에 따라서 3차원 물리 시뮬레이션 방법이 달라질 수 있다. The three-dimensional physics simulation method is very diverse, and the three-dimensional physics simulation method may vary depending on the phase of the object.

예를 들어 고체를 대상으로 하는 3차원 물리 시뮬레이션 방법으로는 유한 요 소 기법(Finite Element Method)이나 질점-스프링 기법(Mass-spring method)이 사용될 수 있다. 만약 유체(기체 및 액체)를 대상으로 하는 경우에는, Eulerian 기법이나 Lagrangian 기법이 3차원 물리 시뮬레이션 방법으로 사용될 수 있다. For example, the finite element method or the mass-spring method may be used as a three-dimensional physics simulation method for solids. If the target is a fluid (gas and liquid), Eulerian or Lagrangian can be used as a three-dimensional physics simulation.

한편 렌더링 방법 또한 객체의 상에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어 고체를 대상으로 렌더링하는 경우에는 일반적으로 고체의 표면만을 일정 개수의 다각형(polygon)으로 나타내는 서피스 기반(surface-based) 렌더링 기법이 사용된다. 반면 적용 대상이 액체나 기체인 경우에는 일반적으로 객체의 내부 정보까지 가시화 시켜줄 수 있는 볼륨 기반(volume-based) 렌더링 기법이 사용되었다. 볼륨 기반 렌더링 방법의 예로는 ray-casting 기법, shear-warping 기법 등이 있다. The rendering method may also vary depending on the image of the object. For example, when rendering to a solid, a surface-based rendering technique is generally used in which only a solid surface is represented by a certain number of polygons. On the other hand, when the target is liquid or gas, a volume-based rendering technique is generally used to visualize the internal information of the object. Examples of volume-based rendering methods include ray-casting and shear-warping.

이처럼 종래의 기술에 따르면, 구현하고자 하는 객체의 상(phase)에 따라서 객체의 움직임을 계산하기 위한 3차원 물리 시뮬레이션 방법이 달라지게 된다. 또한 움직임 계산 후 수행되는 렌더링 과정에서도, 표현하려는 객체의 특성에 따라서 각각 다른 종류의 렌더링 방법을 사용하게 된다. 따라서 물리 시뮬레이션 및 렌더링 과정에 있어서 객체 표현의 통일성이 결여되었다. As described above, according to the related art, a three-dimensional physics simulation method for calculating the motion of an object varies according to the phase of the object to be implemented. Also, in the rendering process performed after the motion calculation, different kinds of rendering methods are used depending on the characteristics of the object to be represented. Therefore, there is a lack of uniformity of object representation in physics simulation and rendering.

이에 따라서 3차원 물리 엔진 및 3차원 렌더링 엔진의 크기가 증가하게 되고, 3차원 그래픽 컨텐츠에 대한 관리나 검색에 어려움이 있었다. Accordingly, the sizes of the 3D physics engine and the 3D rendering engine are increased, and there is a difficulty in managing or searching for 3D graphic contents.

또한 종래 기술에 따면 객체의 상에 따라서 다른 종류의 3차원 물리 시뮬레이션 방법 및 렌더링 방법을 적용하였기 때문에 객체의 상 변화에 대한 자연스러운 시뮬레이션에 어려움이 있었다. In addition, according to the prior art, since different types of three-dimensional physics simulation methods and rendering methods are applied according to the object image, there is a difficulty in natural simulation of the phase change of the object.

본 발명은 하나의 데이터 구조에 기반하여 통일된 물리 시뮬레이션 및 렌더링 과정을 수행하도록 하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to perform a uniform physics simulation and rendering process based on one data structure.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 물리 시물레이션 방법은 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 단계, 상기 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 단계를 포함하는데, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정된다. In order to achieve the above object, the three-dimensional physical simulation method according to an embodiment of the present invention to form an object consisting of a plurality of particles having a physical quantity, the other adjacent to each particle for each particle constituting the object Calculating an action force with particles, and applying the calculated action force to each particle to update the physical quantity of each particle, wherein an equation used to calculate the action force represents a physical property of the object. It is determined dynamically according to the parameter value.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 그래픽 생성 방법은 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 단계, 상기 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 단계, 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 단계, 및 상기 물리량이 갱신된 입자들로 구성되는 객체에 대하여 렌더링하는 단계를 포함하는데, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정된다. In order to achieve the above object, a three-dimensional graphic generating method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming an object consisting of a plurality of particles having a physical quantity, the other adjacent to each particle for each particle constituting the object Calculating an action force with particles, applying the calculated action force to each particle to update the physical quantity of each particle, and rendering the object with the updated physical quantity particles; The equations used to calculate the action force are dynamically determined according to parameter values representing the physical properties of the object.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 물리 시물레 이션 장치는 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 객체 관리부, 상기 객체 관리부에 의해 형성된 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 내부힘 계산부, 및 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 적분부를 포함하는데, 상기 내부힘 계산부는 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식을 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정한다. In order to achieve the above object, the three-dimensional physical simulation apparatus according to an embodiment of the present invention is an object management unit for forming an object consisting of a plurality of particles having a physical quantity, each particle constituting an object formed by the object management unit An internal force calculation unit for calculating an action force with other particles adjacent to each particle with respect to, and an integral unit for applying the calculated action force to each particle to update the physical quantity of each particle, wherein the internal force calculation unit The equation used to calculate the action force is dynamically determined according to parameter values representing the physical properties of the object.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 그래픽 생성 장치는 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 객체 관리부, 상기 객체 관리부에 의해 형성된 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 내부힘 계산부, 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 적분부, 및 입력되는 투명성 계수를 소정의 임계값과 비교하고 상기 비교 결과에 따라서 상기 갱신된 물리량을 갖는 입자로 구성되는 객체에 대한 렌더링 방식을 결정하는 제어부를 포함하는데, 상기 내부힘 계산부는 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식을 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정한다. In order to achieve the above object, a three-dimensional graphic generating apparatus according to an embodiment of the present invention is an object management unit for forming an object consisting of a plurality of particles having a physical quantity, for each particle constituting the object formed by the object management unit An internal force calculator for calculating an action force with other particles adjacent to each particle, an integrator for updating the physical quantity of each particle by applying the calculated action force to each particle, and an input transparency coefficient And a controller configured to determine a rendering method for an object composed of particles having the updated physical quantity according to the comparison result, wherein the internal force calculator is configured to calculate an equation used to calculate the action force. It is determined dynamically according to the parameter value.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형 태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms, and the present embodiments merely make the disclosure of the present invention complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 그래픽 엔진을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a three-dimensional graphics engine according to an embodiment of the present invention.

도시된 3차원 그래픽 엔진(100)은 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)와 렌더링 장치(300)를 포함한다. The illustrated 3D graphics engine 100 includes a 3D physics simulation apparatus 200 and a rendering apparatus 300.

3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)는 객체(400)에 대한 움직임을 계산하는데, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)는 입자 기반의 물리 시뮬레이션을 수행한다. 따라서 물리 시뮬레이션 대상이 되는 객체(400)는 물리량을 갖는 복수의 입자로 구성된다. The 3D physics simulation apparatus 200 calculates a motion of the object 400. The 3D physics simulation apparatus 200 according to an embodiment of the present invention performs particle-based physics simulation. Therefore, the object 400 to be physics simulation is composed of a plurality of particles having a physical quantity.

객체(400)에 대한 움직임이 계산되면 객체(400)를 구성하는 입자들의 물리량이 갱신된다. When the movement of the object 400 is calculated, the physical quantities of the particles constituting the object 400 are updated.

한편, 렌더링 장치(300)는 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)에 의해 움직임이 계산된 객체(400)를 시각적으로 표현 한다. 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)가 입자 기반의 물리 시뮬레이션을 수행하므로, 렌더링 장치(300) 또한 입자 기반의 객체(400)를 대상으로 렌더링을 수행하게 된다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 렌더링 장치(300)는 렌더링 기법으로써 스플래팅(splatting) 기법을 사용하게 된다. Meanwhile, the rendering apparatus 300 visually expresses the object 400 whose movement is calculated by the 3D physical simulation apparatus 200. Since the 3D physics simulation apparatus 200 performs particle-based physics simulation, the rendering apparatus 300 also performs rendering on the particle-based object 400. To this end, the rendering apparatus 300 according to the embodiment of the present invention uses a splatting technique as a rendering technique.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 물리 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다. Figure 2 is a block diagram showing a three-dimensional physical simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)는 객체 관리부(210), 외부힘 계산부(220), 인접 입자 검색부(230), 내부힘 계산부(240) 및 적분부(250)를 포함한다. The three-dimensional physical simulation apparatus 200 includes an object manager 210, an external force calculator 220, an adjacent particle searcher 230, an internal force calculator 240, and an integrator 250.

객체 관리부(210)는 물리 시뮬레이션의 대상이 되는 객체를 형성하고 관리한다. 객체는 소정의 물리량을 갖는 입자들의 집합으로 형성될 수 있다. 객체를 구성하는 입자의 개수에 따라서 물리 시뮬레이션의 효율이 결정될 수 있다. The object manager 210 forms and manages an object that is a target of physics simulation. The object may be formed of a collection of particles having a certain physical quantity. The efficiency of the physics simulation may be determined according to the number of particles constituting the object.

객체의 물리적인 특성은 소정의 파라미터들의 집합에 의해 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 객체의 물리적 특성을 결정하기 위한 파라미터 및 각 파라미터에 대한 설명을 표 1에 나타내었다. The physical characteristics of the object can be determined by a set of predetermined parameters. Table 1 shows a parameter for determining the physical characteristics of an object and a description of each parameter according to an embodiment of the present invention.

[표 1]TABLE 1

Figure 112005007279363-PAT00001
Figure 112005007279363-PAT00001

표 1에 도시된 파라미터의 값들은 물리 시뮬레이션 작업시 사용자에 의해 설정될 수 있다. The values of the parameters shown in Table 1 may be set by the user during the physical simulation.

한편 객체를 구성하는 입자들의 물리량을 나타내기 위해 필요한 파라미터의 일 예를 표 2에 나타내었다. On the other hand, Table 2 shows an example of the parameters required to represent the physical quantity of the particles constituting the object.

[표 2]TABLE 2

Figure 112005007279363-PAT00002
Figure 112005007279363-PAT00002

외부힘 계산부(220)는 객체의 외부로부터 객체에 가해지는 외부힘을 계산한다. 이 때 객체에 가해질 힘의 크기, 방향 및 위치는 사용자에 의해 결정될 수 있다. The external force calculator 220 calculates an external force applied to the object from the outside of the object. In this case, the magnitude, direction, and position of the force to be applied to the object may be determined by the user.

인접 입자 검색부(230)는 객체를 구성하는 각 입자와 인접해 있는 다른 입자들을 검색한다. 인접 입자 검색을 위하여 Grid Bucketing Method, adaptive Data Structures Methods 등이 사용될 수 있다. The adjacent particle search unit 230 searches for other particles adjacent to each particle constituting the object. Grid Bucketing Method and Adaptive Data Structures Methods can be used to search for adjacent particles.

내부힘 계산부(240)는 객체를 구성하는 입자들 중 하나의 입자와 그 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산한다. 각 입자에 인접하는 다른 입자들은 인접 입자 검색부(230)에 의해 검색될 수 있다. 내부힘 계산부(240)에 의해 수행되는 이러한 계산은 객체를 구성하는 모든 입자에 대해서 수행될 수 있다. The internal force calculator 240 calculates an action force of one of the particles constituting the object and another particle adjacent to the particle. Other particles adjacent to each particle may be searched by the adjacent particle search unit 230. This calculation performed by the internal force calculation unit 240 may be performed for all particles constituting the object.

이 때 내부힘 계산부(240)는 객체의 물리적 특성을 결정하는 파라미터 값에 따라서 내부힘을 계산하는데 사용되는 방정식을 결정할 수 있다. 바람직하게는, 내부힘을 계산하는데 사용되는 방정식은 Stress-Strain equations 및 Navier-Stokes equations 중 하나이다.In this case, the internal force calculator 240 may determine an equation used to calculate the internal force according to a parameter value for determining the physical property of the object. Preferably, the equation used to calculate the internal force is one of Stress-Strain equations and Navier-Stokes equations.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부힘 계산 과정을 수학식 1 내지 수학식 10을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the internal force calculation process according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to Equations 1 to 10.

내부힘 계산시 영률 Ε와 푸아송 비율

Figure 112005007279363-PAT00003
값이 0이 아니면, 객체에 탄성력이 존재한다는 의미이므로 내부힘 계산부(240)는 탄성력
Figure 112005007279363-PAT00004
을 계산한다. 탄성력을 계산하기 위하여, 내부힘 계산부(240)는 먼저 수학식 1을 사용하여 각 입자에 대한 변위의 미분값
Figure 112005007279363-PAT00005
를 계산한다. Young's modulus Ε and Poisson's ratio in internal force calculation
Figure 112005007279363-PAT00003
If the value is not 0, it means that an elastic force exists in the object, and thus the internal force calculator 240 may have an elastic force.
Figure 112005007279363-PAT00004
Calculate In order to calculate the elastic force, the internal force calculator 240 first uses the equation 1 to determine the derivative of the displacement for each particle.
Figure 112005007279363-PAT00005
Calculate

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112005007279363-PAT00006
Figure 112005007279363-PAT00006

수학식 1의 이해를 돕기위한 설명으로서, X는 입자의 위치를 나타내며 입자 i의 위치

Figure 112005007279363-PAT00007
는
Figure 112005007279363-PAT00008
로 나타낼 수 있다. 또한 변위
Figure 112005007279363-PAT00009
는
Figure 112005007279363-PAT00010
로 나태낼 수 있으며, 수학식 1은 변위의 미분값
Figure 112005007279363-PAT00011
의 x 컴포넌트를 계산한 것이다. 따라서 유사한 방법으로 변위의 미분값
Figure 112005007279363-PAT00012
의 y 및 z 컴포넌트를 계산할 수 있다. In order to help understand Equation 1, X represents the position of the particle and the position of the particle i.
Figure 112005007279363-PAT00007
Is
Figure 112005007279363-PAT00008
It can be represented by. Also displacement
Figure 112005007279363-PAT00009
Is
Figure 112005007279363-PAT00010
Equation 1 is the derivative of the displacement
Figure 112005007279363-PAT00011
Calculate the x component of. Therefore, the derivative of the displacement in a similar way
Figure 112005007279363-PAT00012
We can calculate the y and z components of.

변위의 미분값이 계산되면 내부힘 계산부(240)는 수학식 2를 사용하여 각 입 자에 대한 변형율(strain)

Figure 112005007279363-PAT00013
를 계산할 수 있다. When the derivative of the displacement is calculated, the internal force calculator 240 uses the equation 2 to strain the particles.
Figure 112005007279363-PAT00013
Can be calculated.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112005007279363-PAT00014
Figure 112005007279363-PAT00014

그 후 내부힘 계산부(240)는 수학식 3을 통해서 각 입자에 대한 응력(stress)

Figure 112005007279363-PAT00015
를 계산할 수 있다. Thereafter, the internal force calculator 240 stresses each particle through Equation 3.
Figure 112005007279363-PAT00015
Can be calculated.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112005007279363-PAT00016
Figure 112005007279363-PAT00016

수학식 3에서 C는 차수가 4인 텐서(rank four tensor)이다. C는 두개의 독립 계수를 갖는데, 각 독립 계수는 영률 Ε와 푸아송 비율

Figure 112005007279363-PAT00017
이다. 이처럼 내부힘 계산부(240)는 영률 Ε와 푸아송 비율
Figure 112005007279363-PAT00018
를 사용하여 응력(stress)
Figure 112005007279363-PAT00019
를 계산하고, 이를 통해서 각 입자에 작용하는 탄성력
Figure 112005007279363-PAT00020
를 계산하게 된다. 탄성력
Figure 112005007279363-PAT00021
는 수학식 4를 통해서 계산될 수 있다. In Equation 3, C is a rank four tensor of order 4. C has two independent coefficients, each of which has a Young's modulus Ε and a Poisson's ratio.
Figure 112005007279363-PAT00017
to be. As such, the internal force calculator 240 has a Young's modulus Ε and a Poisson's ratio.
Figure 112005007279363-PAT00018
Using stress
Figure 112005007279363-PAT00019
Calculate the elastic force acting on each particle
Figure 112005007279363-PAT00020
Will be calculated. Elasticity
Figure 112005007279363-PAT00021
Can be calculated through Equation 4.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112005007279363-PAT00022
Figure 112005007279363-PAT00022

수학식 4에서

Figure 112005007279363-PAT00023
는 각 입자에 대한 Jacobian이며 J는
Figure 112005007279363-PAT00024
로 나타낼 수 있다. 또한
Figure 112005007279363-PAT00025
는
Figure 112005007279363-PAT00026
로 나타낼 수 있다. In equation (4)
Figure 112005007279363-PAT00023
Is Jacobian for each particle and J is
Figure 112005007279363-PAT00024
It can be represented by. Also
Figure 112005007279363-PAT00025
Is
Figure 112005007279363-PAT00026
It can be represented by.

탄성력

Figure 112005007279363-PAT00027
이 계산되면, 내부힘 계산부(240)는 각 입자에게 가해지고 있는 초기 힘
Figure 112005007279363-PAT00028
와 수학식 4를 통해 계산한 탄성력
Figure 112005007279363-PAT00029
를 합산하여 각 입자에 작용하는 총 힘을 계산하게 된다. 이에 따라서
Figure 112005007279363-PAT00030
는 새로이 갱신되며 이를 수학식 5를 통해 나타내었다. Elasticity
Figure 112005007279363-PAT00027
When this is calculated, the internal force calculation unit 240 is the initial force applied to each particle
Figure 112005007279363-PAT00028
And elastic force calculated by Equation 4
Figure 112005007279363-PAT00029
Summing up to calculate the total force acting on each particle. Accordingly
Figure 112005007279363-PAT00030
Is newly updated and is represented by Equation 5.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112005007279363-PAT00031
Figure 112005007279363-PAT00031

한편, 작용력 계산시 객체의 물리적 특성을 결정하는 파라미터 중에서 bulk viscosity

Figure 112005007279363-PAT00032
가 0이 아니라면, 내부힘 계산부(240)는 이를 통해서 각 입자에 작용하는 동유체 압력(hydrodynamic pressure force)
Figure 112005007279363-PAT00033
를 계산할 수 있다. On the other hand, bulk viscosity among parameters that determine the physical properties of the object
Figure 112005007279363-PAT00032
If is not 0, the internal force calculation unit 240 through this hydrodynamic pressure force acting on each particle (hydrodynamic pressure force)
Figure 112005007279363-PAT00033
Can be calculated.

동유체 압력(hydrodynamic pressure force)

Figure 112005007279363-PAT00034
를 계산하기에 앞서 내부힘 계산부(240)는 수학식 6을 통해서 각 입자에 작용하는 압력
Figure 112005007279363-PAT00035
를 계산한다. Hydrodynamic pressure force
Figure 112005007279363-PAT00034
Before calculating the internal force calculation unit 240 is the pressure acting on each particle through the equation (6)
Figure 112005007279363-PAT00035
Calculate

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112005007279363-PAT00036
Figure 112005007279363-PAT00036

그 후, 내부힘 계산부(240)는 수학식 6을 통해 계산된 압력

Figure 112005007279363-PAT00037
를 사용하여 수학식 7을 통해서 각 입자에 작용하는 동유체 압력(hydrodynamic pressure force)
Figure 112005007279363-PAT00038
를 계산할 수 있다.Then, the internal force calculation unit 240 is the pressure calculated through the equation (6)
Figure 112005007279363-PAT00037
Hydrodynamic pressure force acting on each particle by using Equation 7
Figure 112005007279363-PAT00038
Can be calculated.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112005007279363-PAT00039
Figure 112005007279363-PAT00039

수학식 7에서 W()는 평활 커널 가우시안(smoothing kernel Gaussian) 함수를 나타낸다. In Equation 7, W () represents a smoothing kernel Gaussian function.

동유체 압력

Figure 112005007279363-PAT00040
가 계산되면 내부힘 계산부(240)는 이를 각 입자에 작용하는 초기 힘
Figure 112005007279363-PAT00041
와 합산하여 각 입자에 작용하는 내부힘을 계산하게 된다. 이를 수학식 8을 통해 나타내었다. Fluid pressure
Figure 112005007279363-PAT00040
When the internal force calculation unit 240 is calculated is the initial force acting on each particle
Figure 112005007279363-PAT00041
And then calculate the internal force acting on each particle. This is represented by Equation 8.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112005007279363-PAT00042
Figure 112005007279363-PAT00042

입자에 작용하는 작용력을 계산하는 마지막 실시예로써, 객체의 물리적 특성을 결정하는 파라미터 중에서 유체의 점성

Figure 112005007279363-PAT00043
가 0이 아닌 경우, 내부힘 계산부(240)는 수학식 9를 통해서 각 입자 에 작용하는 점성력(viscous force)
Figure 112005007279363-PAT00044
를 계산할 수 있다. As a final example of calculating the action forces acting on a particle, the viscosity of the fluid among the parameters that determine the physical properties of the object
Figure 112005007279363-PAT00043
If is not 0, the internal force calculation unit 240 is a viscous force (viscous force) acting on each particle through the equation (9)
Figure 112005007279363-PAT00044
Can be calculated.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112005007279363-PAT00045
Figure 112005007279363-PAT00045

수학식 9에서 NN은 입자 j에 인접한 주변 입자의 개수이다. In Equation 9, NN is the number of neighboring particles adjacent to particle j.

점성력(viscous force)

Figure 112005007279363-PAT00046
가 계산되면 내부힘 계산부(240)는 각 입자에 작용하는 초기 힘
Figure 112005007279363-PAT00047
와 점성력
Figure 112005007279363-PAT00048
를 합산하여 각 입자에 작용하는 내부힘을 계산하게 된다. 이를 수학식 10을 통해 나타내었다. Viscous force
Figure 112005007279363-PAT00046
When the internal force calculation unit 240 is calculated, the initial force acting on each particle
Figure 112005007279363-PAT00047
And viscosity
Figure 112005007279363-PAT00048
Calculate the internal force acting on each particle by summing. This is represented by Equation 10.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112005007279363-PAT00049
Figure 112005007279363-PAT00049

수학식 1내지 수학식 10을 참조하여 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 객체의 물리적 특성을 결정하는 파라미터 값의 설정을 통해서 객체를 구성하는 입자들 사이의 작용력을 계산하는데 필요한 각 방정식이 결정될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 파라미터 값의 변경 만으로 객체의 상에 적합한 물리 시뮬레이션을 수행할 수 있게 된다. As described above with reference to Equations 1 to 10, according to the present invention, each equation required to calculate the action force between the particles constituting the object may be determined by setting parameter values for determining physical properties of the object. That is, according to the present invention, it is possible to perform a physical simulation suitable for the image of the object only by changing the parameter value.

각 객체의 상에 따라서 필요시 되는 파라미터의 일 예를 도 3에 도시하였다. 도시된 바와 같이 객체의 상을 결정하고자 하는 경우, 객체의 상에 적합한 파라미터 값을 설정함으로써 하나의 통합된 물리 시뮬레이션을 수행토록 할 수 있다. An example of parameters required according to the image of each object is shown in FIG. 3. As shown, it is possible to perform a single integrated physics simulation by setting a parameter value appropriate to the image of the object.

적분부(250)는 내부힘 계산부(240)에 의해 계산된 각 입자들 사이의 작용력 을 반영하여 각 입자들의 물리량을 결정하는 파라미터를 갱신한다. 객체는 입자들의 집합으로 형성되므로 객체의 역학적 동작은 객체를 구성하는 입자들 사이의 상호작용력에 의해 설명될 수 있다. 따라서 적분부(250)는 내부힘 계산부(240)에 의해 계산된 각 입자들에게 가해지는 작용력들의 적분을 통해서 객체의 역학적 동작을 계산할 수 있다. 이를 위해 적분부(250)는 Euler method이나 Runge Kutta method를 사용할 수 있다. The integrator 250 updates the parameter for determining the physical quantity of each particle by reflecting the action force between the particles calculated by the internal force calculator 240. Since the object is formed of a set of particles, the mechanical behavior of the object can be explained by the interaction force between the particles constituting the object. Therefore, the integrator 250 may calculate the mechanical motion of the object by integrating the action forces applied to the particles calculated by the internal force calculator 240. For this purpose, the integration unit 250 may use the Euler method or the Runge Kutta method.

3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)에 의해서 객체의 역학적 상태가 결정되면, 렌더링 장치(300)는 객체에 대한 렌더링을 수행한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 렌더링 장치(300)는 입자 기반으로 형성된 객체에 대하여 렌더링을 수행하게 된다. 이하 도 4를 참조하여 렌더링 장치에 대해 설명하도록 한다.When the mechanical state of the object is determined by the 3D physical simulation apparatus 200, the rendering apparatus 300 performs rendering on the object. That is, the rendering apparatus 300 according to the embodiment of the present invention performs rendering on the object formed on the basis of particles. Hereinafter, the rendering apparatus will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌더링 장치를 나타낸 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a rendering apparatus according to an embodiment of the present invention.

렌더링 장치(300)는 제어부(310), 서피스 스플래팅부(320), 볼륨 스플래팅부(330) 및 후처리부(340)를 포함한다. The rendering apparatus 300 includes a controller 310, a surface splatter 320, a volume splatter 330, and a post processor 340.

제어부(310)는 사용자로부터 입력되는 투명성 계수를 소정의 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 객체에 대하여 수행할 렌더링 방식을 결정한다. The controller 310 compares the transparency coefficient input from the user with a predetermined threshold value, and determines a rendering method to be performed on the object according to the comparison result.

임계 값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값으로 구분되며 제 2 임계값이 제 1 임계값보다 큰 값을 갖는다. 투명성 계수가 제 1 임계 값 미만이면 제어부(310)는 렌더링 방식을 서피스 스플래팅(surface splatting) 방식으로 결정할 수 있다. 그러나 투명성 계수가 제 2 임계값 이상이면 제어부(310)는 렌더링 방식을 볼륨 스플래팅(volume splatting) 방식을 결정할 수 있다. 한편, 투명성 계수가 제 1 임계 값 이상이고 제 2 임계값 미만이면 제어부(310)는 서피스 스플래팅 방식 및 볼륨 스플래팅 방식을 모두 사용하도록 제어할 수 있다. The threshold is divided into a first threshold and a second threshold and the second threshold has a value greater than the first threshold. If the transparency coefficient is less than the first threshold value, the controller 310 may determine the rendering method as a surface splatting method. However, if the transparency coefficient is greater than or equal to the second threshold, the controller 310 may determine the rendering method as the volume splatting method. Meanwhile, when the transparency coefficient is greater than or equal to the first threshold value and less than the second threshold value, the controller 310 may control to use both the surface splatting method and the volume splatting method.

객체의 경계면의 명확성 정도 및 객체의 투명 정도에 따라서 객체에 적용하기 적합한 스플래팅 방식에 대해 도 5에 도시하였다. 또한 투명성 계수에 따라서 인식 가능한 객체의 투명 정도 및 객체의 경계면의 명확성 정도에 관한 정보를 도 6에 도시하였다. 따라서 사용자는 객체의 특성에 따라서 적절한 스플래팅 방식이 적용될 수 있도록 투명성 계수를 조절할 수 있다. A splatting scheme suitable for application to an object according to the degree of clarity of the boundary of the object and the degree of transparency of the object is shown in FIG. 5. Also, FIG. 6 shows information on the degree of transparency of the object that can be recognized and the degree of clarity of the boundary of the object according to the transparency coefficient. Therefore, the user can adjust the transparency coefficient so that an appropriate splatting method can be applied according to the characteristics of the object.

볼륨 스플래팅부(330)는 제어부(310)의 결정에 따라서 볼륨 스플레팅을 수행한다. 볼륨 스플래팅의 대상은 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)에 의해 움직임이 계산된 입자들로 구성되는 객체인 것이 바람직하다. The volume splatter 330 performs volume splatting according to the determination of the controller 310. The object of volume splatting is preferably an object composed of particles whose motion is calculated by the three-dimensional physics simulation apparatus 200.

볼륨 스플래팅부(330)는 스플래팅이 가능한 전체 공간을 그리드(grid)로 나누고, 객체를 구성하는 입자들을 그리드에 의해 형성되는 각 셀의 중앙에 위치킴으로써 볼륨 스플래팅을 수행하게 된다. The volume splatting unit 330 divides the entire space that can be splatted into a grid, and performs volume splatting by placing particles constituting the object in the center of each cell formed by the grid.

매 프레임마다 입자들이 움직이게 되면 볼륨 스플래팅부(330)는 이를 그리드 밀도로 전환한다. 최초 각 셀의 밀도는 입자의 질량을 셀의 면적으로 나누어 계산될 수 있다. 그 후 입자들이 움직일 경우 입자의 움직임을 각 셀의 밀도로 전환하는데, 이를 위하여 Nearest-Grid-Point 방식이나 Cloud-In-Cell(CIC) 방식이 사용될 수 있다. When the particles move every frame, the volume splatter 330 converts the particles into grid density. Initially, the density of each cell can be calculated by dividing the mass of the particle by the area of the cell. After that, when the particles move, the movement of the particles is converted to the density of each cell. For this, the Nearest-Grid-Point method or the Cloud-In-Cell (CIC) method may be used.

서피스 스플래팅부(320)는 제어부(310)의 결정에 따라서 서피스 스플래팅을 수행한다. 서피스 스플래팅의 대상은 3차원 물리 시뮬레이션 장치(200)에 의해 움 직임이 계산된 입자들로 구성되는 객체인 것이 바람직하다.The surface splattering unit 320 performs surface splatting according to the determination of the controller 310. The object of surface splatting is preferably an object composed of particles whose movement has been calculated by the three-dimensional physics simulation apparatus 200.

서피스 스플래팅시 서피스 스플래팅부(320)는 객체의 표면을 구성하는 입자(surfel)들을 사용한다. 이 때 surfel의 집합은 매 프레임마다 동적으로 갱신되며, surfel의 크기를 조절함으로써 surfel의 전체 개수를 제어할 수 있다. In surface splatting, the surface splattering unit 320 uses particles constituting the surface of the object. At this time, the set of surfels is dynamically updated every frame, and the total number of surfels can be controlled by adjusting the size of the surfels.

후처리부(340)는 볼륨 스플래팅부(330)와 서피스 스플래팅부(320)에 의해 처리된 결과를 혼합하고, 혼합된 결과에 대해서 조광 작업(lighting model)을 수행한다. 조광 작업을 수행하는 방법은 BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)을 사용하는 것이 바람직하다. The post processor 340 mixes the results processed by the volume splatter 330 and the surface splatter 320, and performs a lighting model on the mixed results. As a method of performing the dimming operation, it is preferable to use a Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 그래픽 생성 과정을 나타낸 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a three-dimensional graphic generation process according to an embodiment of the present invention.

최초 객체 관리부(210)가 물리량을 갖는 입자들의 집합으로 객체를 형성한다(S110). The first object manager 210 forms an object with a set of particles having a physical quantity (S110).

객체가 형성되면 외부힘 계산부(220)는 객체에 작용하는 외부힘을 계산한다(S120).When the object is formed, the external force calculator 220 calculates an external force acting on the object (S120).

그 후 인접 입자 검색부(230)는 객체를 구성하는 각 입자들에 대해서 각 입자와 인접해 있는 다른 입자들을 검색한다(S130). Thereafter, the adjacent particle searching unit 230 searches for other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object (S130).

각 입자들에 인접한 다른 입자들이 검색되면, 내부힘 계산부(240)는 각 입자들과 해당 입자에 인접한 다른 입자들 사이의 작용력을 계산한다(S140). 이 때 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식이 동적으로 결정될 수 있다. When other particles adjacent to each particle are found, the internal force calculator 240 calculates an action force between each particle and other particles adjacent to the particle (S140). At this time, the equation used to calculate the action force can be dynamically determined according to the parameter value representing the physical characteristics of the object.

적분부(250)는 내부힘 계산부(240)에 의해 계산된 각 입자들의 움직임을 반영하여 각 입자들의 파라미터를 갱신한다(S150). 객체는 입자들의 집합으로 형성되므로 객체의 역학적 동작은 객체를 구성하는 입자들 사이의 상호작용력에 의해 설명될 수 있다. 따라서 적분부(250)는 내부힘 계산부(240)에 의해 계산된 각 입자들에게 가해지는 작용력을 참조하여 객체의 역학적 동작을 결정할 수 있다. The integrator 250 updates the parameter of each particle by reflecting the movement of each particle calculated by the internal force calculator 240 (S150). Since the object is formed of a set of particles, the mechanical behavior of the object can be explained by the interaction force between the particles constituting the object. Therefore, the integrator 250 may determine the mechanical motion of the object by referring to the action force applied to the particles calculated by the internal force calculator 240.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌더링 과정을 나타낸 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a rendering process according to an embodiment of the present invention.

객체를 구성하는 각 입자의 물리량이 갱신됨에 따라서 객체의 역학적 동작이 결정되면 렌더링 과정이 수행되는데, 객체에 대하여 어떠한 렌더링 방식을 적용할 것인지 결정하기 위하여 제어부(310)는 사용자로부터 입력되는 투명성 계수를 제 1 임계값과 비교한다(S210).As the physical quantity of each particle constituting the object is updated, the rendering process is performed when the dynamic behavior of the object is determined. To determine which rendering method to apply to the object, the controller 310 determines a transparency coefficient input from the user. Compared to the first threshold value (S210).

비교결과 사용자로부터 입력된 투명성 계수가 제 1 임계값 미만이면, 제어부(310)는 서피스 스플래팅부(320)를 통해서 렌더링 작업이 수행되도록 한다 (S220). As a result of the comparison, if the transparency coefficient input from the user is less than the first threshold value, the controller 310 causes the rendering operation to be performed through the surface splattering unit 320 (S220).

그러나 사용자로부터 입력된 투명성 계수가 제 1 임계값 이상이면, 제어부(310)는 투명성 계수를 제 2 임계값과 비교한다(S230). However, if the transparency coefficient input from the user is greater than or equal to the first threshold value, the controller 310 compares the transparency coefficient with the second threshold value (S230).

비교 결과 투명성 계수가 제 2 임계값 이상이면, 제어부(310)는 볼륨 스플래팅부(330)를 통해서 렌더링 작업이 수행되도록 한다(S240).As a result of the comparison, if the transparency coefficient is greater than or equal to the second threshold value, the controller 310 causes the rendering operation to be performed through the volume splatter 330 (S240).

한편 투명성 계수가 제 1 임계값 이상이지만 제 2 임계값 미만인 경우, 제어부(310)는 서피스 스플래팅부(320) 및 볼륨 스플래팅부(330)를 통해서 서피스 스플래팅 및 볼륨 스플래팅이 모두 수행되도록 한다(S250).On the other hand, if the transparency coefficient is greater than or equal to the first threshold but less than the second threshold, the controller 310 allows both surface splatting and volume splatting to be performed through the surface splatter 320 and the volume splatter 330 ( S250).

후처리부(340)는 각 스플래팅부에 의해서 스플래팅된 결과를 혼합하고, 이에 대해 조광 작업을 수행한다(S260). The post-processing unit 340 mixes the result splatted by each splatting unit, and performs a dimming operation (S260).

그후 그래픽 처리 작업이 완료되지 않았다면, 다시 단계 S110의 과정을 수행하게 된다. After that, if the graphic processing task is not completed, the process of step S110 is performed again.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상기한 바와 같은 본 발명의 3차원 물리 시뮬레이션 방법, 3차원 그래픽 생성 방법 및 그 장치에 따르면 하나의 데이터 구조에 기반하여 통일된 물리 시뮬레이션 및 렌더링 과정을 수행할 수 있다. According to the three-dimensional physics simulation method, the three-dimensional graphics generation method and the apparatus of the present invention as described above, it is possible to perform a uniform physics simulation and rendering process based on one data structure.

Claims (17)

물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 단계;Forming an object composed of a plurality of particles having a physical quantity; 상기 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 단계; 및Calculating an action force with other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object; And 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 단계를 포함하는데, Applying the calculated action force to each particle to update the physical quantity of each particle, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정되는 3차원 물리 시뮬레이션 방법. The equation used to calculate the action force is dynamically determined according to a parameter value representing the physical property of the object. 제 1항에 있어서, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 strain-stress equations 및 Navier-Stokes equations 중 적어도 하나인 3차원 물리 시뮬레이션 방법.The method of claim 1, wherein the equation used to calculate the action force is at least one of strain-stress equations and Navier-Stokes equations. 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 단계;Forming an object composed of a plurality of particles having a physical quantity; 상기 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 단계;Calculating an action force with other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object; 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 단계; 및Updating the physical quantity of each particle by applying the calculated action force to each particle; And 상기 물리량이 갱신된 입자들로 구성되는 객체에 대하여 렌더링하는 단계를 포함하는데, Rendering the physical quantity for an object composed of updated particles; 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정되는 3차원 그래픽 생성 방법. And the equations used to calculate the action force are dynamically determined according to parameter values representing the physical properties of the object. 제 3항에 있어서, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 strain-stress equations 및 Navier-Stokes equations 중 적어도 하나인 3차원 그래픽 생성 방법.4. The method of claim 3, wherein the equation used to calculate the action force is at least one of strain-stress equations and Navier-Stokes equations. 제 3항에 있어서, 상기 렌더링은 스플래팅 방식인 3차원 그래픽 생성 방법.4. The method of claim 3, wherein the rendering is a splatting method. 제 3항에 있어서, 상기 렌더링하는 단계는,The method of claim 3, wherein the rendering step, 입력되는 투명도 계수를 소정의 임계값과 비교하는 단계; 및Comparing the input transparency coefficient with a predetermined threshold value; And 상기 비교 결과에 따라서 결정되는 렌더링 방식을 사용하여 렌더링하는 단계를 포함하는 3차원 그래픽 생성 방법.And rendering using a rendering method determined according to the comparison result. 제 6항에 있어서, 상기 임계값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값을 포함하고, 상기 비교 결과에 따라서 결정되는 렌더링 방식을 사용하여 렌더링하는 단계는,The method of claim 6, wherein the threshold comprises a first threshold and a second threshold, and the rendering using the rendering method determined according to the comparison result comprises: 상기 입력되는 계수가 상기 제 1 임계값 미만인 경우 서피스 스플래팅 방식을 사용하여 렌더링하는 단계를 포함하는 3차원 그래픽 생성 방법.Rendering using a surface splatting method when the input coefficient is less than the first threshold. 제 7항에 있어서, 상기 비교 결과에 따라서 결정되는 렌더링 방식을 사용하여 렌더링하는 단계는, 상기 입력되는 계수가 상기 제 2 임계값 이상인 경우 볼륩 스플래팅 방식을 사용하여 렌더링하는 단계를 더 포함하는 3차원 그래픽 생성 방법.8. The method of claim 7, wherein the rendering using the rendering method determined according to the comparison result further comprises: rendering using the voluntary splatting method when the input coefficient is greater than or equal to the second threshold. How to create dimension graphics. 제 8항에 있어서, 상기 상기 비교 결과에 따라서 결정되는 렌더링 방식을 사용하여 렌더링하는 단계는, 상기 입력되는 계수가 상기 제 1 임계값 이상이고 상기 제 2 임계값 미만인 경우 상기 서피스 스플래팅 방식 및 상기 볼륩 스플래팅 방식을 함께 사용하여 렌더링하는 단계를 더 포함하는 3차원 그래픽 생성 방법.The method of claim 8, wherein the rendering using the rendering method determined according to the comparison result comprises: when the input coefficient is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold, 3. The method of claim 3, further comprising rendering using a volume splatting method. 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 객체 관리부;An object manager which forms an object composed of a plurality of particles having a physical quantity; 상기 객체 관리부에 의해 형성된 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 내부힘 계산부; 및An internal force calculator for calculating an action force with other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object formed by the object manager; And 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 적분부를 포함하는데, Applying the calculated action force to each of the particles includes an integral unit for updating the physical quantity of each particle, 상기 내부힘 계산부는 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식을 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정하는 3차원 물리 시뮬레이션 장치. And the internal force calculator dynamically determines an equation used to calculate the action force according to a parameter value representing a physical property of the object. 제 10항에 있어서, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 strain- stress equations 및 Navier-Stokes equations 중 적어도 하나인 3차원 물리 시뮬레이션 장치.The apparatus of claim 10, wherein the equation used to calculate the action force is at least one of strain-stress equations and Navier-Stokes equations. 물리량을 갖는 복수의 입자들로 구성된 객체를 형성하는 객체 관리부;An object manager which forms an object composed of a plurality of particles having a physical quantity; 상기 객체 관리부에 의해 형성된 객체를 구성하는 각 입자에 대하여 상기 각 입자에 인접한 다른 입자와의 작용력을 계산하는 내부힘 계산부; An internal force calculator for calculating an action force with other particles adjacent to each particle for each particle constituting the object formed by the object manager; 상기 계산된 작용력을 상기 각 입자에 적용하여 상기 각 입자의 물리량을 갱신하는 적분부; 및An integrating unit applying the calculated action force to each particle to update the physical quantity of each particle; And 입력되는 투명성 계수를 소정의 임계값과 비교하고 상기 비교 결과에 따라서 상기 갱신된 물리량을 갖는 입자로 구성되는 객체에 대한 렌더링 방식을 결정하는 제어부를 포함하는데, And a control unit for comparing the input transparency coefficient with a predetermined threshold value and determining a rendering method for an object composed of particles having the updated physical quantity according to the comparison result. 상기 내부힘 계산부는 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식을 상기 객체의 물리적 특성을 나타내는 파라미터 값에 따라서 동적으로 결정하는 3차원 그래픽 생성 장치. And the internal force calculator dynamically determines an equation used to calculate the action force according to a parameter value representing a physical property of the object. 제 12항에 있어서, 상기 작용력을 계산하는데 사용되는 방정식은 strain-stress equations 및 Navier-Stokes equations 중 적어도 하나인 3차원 그래픽 생성 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the equation used to calculate the action force is at least one of strain-stress equations and Navier-Stokes equations. 제 12항에 있어서, 상기 제어부에 의해 결정된 렌더링 방식이 서피스 스플레 팅 방식인 경우 상기 갱신된 물리량을 갖는 입자로 구성되는 객체에 대하여 서피스 스플레팅 작업을 수행하는 서피스 스플래팅부; 및 The apparatus of claim 12, further comprising: a surface splatter for performing a surface splatting operation on an object composed of particles having the updated physical quantity when the rendering method determined by the controller is a surface splatting method; And 상기 제어부에 의해 결정된 렌더링 방식이 볼륨 스플레팅 방식인 경우 상기 갱신된 물리량을 갖는 입자로 구성되는 객체에 대하여 볼륨 스플래팅 작업을 수행하는 볼륨 스플래팅부를 더 포함하는 3차원 그래픽 생성 장치.And a volume splatting unit for performing a volume splatting operation on an object composed of particles having the updated physical quantity when the rendering method determined by the controller is a volume splatting method. 제 12항에 있어서, 상기 임계값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값을 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력되는 투명성 계수가 상기 제 1 임계값 미만인 경우 상기 렌더링 방식을 상기 서피스 스플래팅 방식으로 결정하는 3차원 그래픽 생성 장치.The method of claim 12, wherein the threshold value includes a first threshold value and a second threshold value, and the controller determines the rendering method as the surface splatting method when the input transparency coefficient is less than the first threshold value. 3D graphics generating device. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는 상기 입력되는 투명성 계수가 상기 제 2 임계값 이상인 경우 상기 렌더링 방식을 상기 볼륩 스플래팅 방식으로 결정하는 3차원 그래픽 생성 장치.The apparatus of claim 15, wherein the controller is further configured to determine the rendering method as the voluntary splatting method when the input transparency coefficient is greater than or equal to the second threshold value. 제 16항에 있어서, 상기 제어부는 상기 입력되는 투명성 계수가 상기 제 1 임계값 이상이고 상기 제 2 임계값 미만인 경우 상기 서피스 스플래팅 방식 및 상기 볼륩 스플래팅 방식을 함께 사용하도록 결정하는 3차원 그래픽 생성 장치.The method of claim 16, wherein the controller is further configured to determine to use the surface splatting method and the volume splatting method together when the input transparency coefficient is greater than or equal to the first threshold value and less than the second threshold value. Device.
KR1020050011425A 2005-02-07 2005-02-07 Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof KR20060090494A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050011425A KR20060090494A (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050011425A KR20060090494A (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060090494A true KR20060090494A (en) 2006-08-11

Family

ID=37571670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050011425A KR20060090494A (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060090494A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101113301B1 (en) * 2010-03-23 2012-02-24 한국과학기술원 Method and recording medium of a hybrid approach to multiple fluid simulation using volume fraction
KR101244826B1 (en) * 2011-03-04 2013-03-19 (주)에프엑스기어 System and method for fluid simulation using interaction between grid and particle
KR101349236B1 (en) * 2007-05-07 2014-01-13 삼성전자주식회사 Method and apparatus to express fluid flows
US10606966B2 (en) 2014-08-26 2020-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for modeling deformable body including particles

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349236B1 (en) * 2007-05-07 2014-01-13 삼성전자주식회사 Method and apparatus to express fluid flows
KR101113301B1 (en) * 2010-03-23 2012-02-24 한국과학기술원 Method and recording medium of a hybrid approach to multiple fluid simulation using volume fraction
KR101244826B1 (en) * 2011-03-04 2013-03-19 (주)에프엑스기어 System and method for fluid simulation using interaction between grid and particle
US10606966B2 (en) 2014-08-26 2020-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for modeling deformable body including particles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7402013B2 (en) Design of mechanical parts through topology optimization
Ando et al. Preserving fluid sheets with adaptively sampled anisotropic particles
US10019827B2 (en) Material point method for simulation of granular materials
JP6434512B2 (en) Temperature coupling algorithm for hybrid hot-lattice Boltzmann method
US20070043544A1 (en) Method for simulating stable but non-dissipative water
Xu et al. Example-based damping design
US20080319722A1 (en) Water Particle Manipulation
Chen et al. Peridynamics‐Based Fracture Animation for Elastoplastic Solids
US20130226530A1 (en) Mesh generation system
Patkar et al. Wetting of porous solids
Yamakawa et al. Anisotropic tetrahedral meshing via bubble packing and advancing front
KR20060090494A (en) Method for physical simulation, method for producing 3d graphic and apparatus thereof
Jiang The material point method for the physics-based simulation of solids and fluids
CN109783935A (en) A kind of implementation method improving splash fluid stability based on ISPH
Raessi et al. A semi‐implicit finite volume implementation of the CSF method for treating surface tension in interfacial flows
JP2006015866A (en) Simulation method of heterogeneous material
EP1979833A2 (en) Object discretization to particles for computer simulation and analysis
Dagenais et al. A prediction-correction approach for stable sph fluid simulation from liquid to rigid
Zhang et al. A moving mesh finite difference method for non-monotone solutions of non-equilibrium equations in porous media
Hu et al. Disturbance region update method for steady compressible flows
Bakroon et al. Geotechnical large deformation numerical analysis using implicit and explicit integration
Lind et al. Bubble collapse in compressible fluids using a spectral element marker particle method. Part 1. Newtonian fluids
Huang et al. High-fidelity numerical simulation of solitary wave propagation
Haiba et al. Evolutionary structural optimisation of dynamically loaded components in consideration of fatigue life
Mercier-Aubin et al. Adaptive rigidification of elastic solids

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination