KR102331952B1 - 2D Rendering Device and Its Method according to 3D Data Viewport - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치과 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3차원 공간데이터를 입력받는 인풋모듈, 프로세서에 의해 구동되며 입력된 상기 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역 내 변환대상 컴포넌트를 결정하는 연산부, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하는 변환부 및 변환된 컴포넌트를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하고 상기 뷰포트 설정모듈이 결정한 3차원 공간데이터 내 시점과 시선벡터에 의해 정의되는 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소를 부여된 속성에 따라 변환 및 단순화함으로써 객체를 그린 것과 같은 느낌을 가지도록 렌더링하여 표시하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치와 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a two-dimensional rendering apparatus and method according to a viewport of three-dimensional data, and more particularly, to an input module that receives three-dimensional spatial data, and is driven by a processor and rendered within the input three-dimensional spatial data Comprising a calculation unit for determining a component to be transformed within a transformation region to be transformed, a transformation unit for transforming and rendering a component in 3D spatial data according to an input or defined transformation style, and a display module for outputting the transformed component, the viewport setting module 3D rendering and displaying the edge elements and face elements of the object in the transformation area defined by the viewpoint and gaze vector in the determined three-dimensional spatial data according to the given properties, thereby rendering and displaying the object as if it were drawn. It relates to a two-dimensional rendering apparatus and method according to the viewport of data.
미디어, 온라인 컨텐츠의 중요성이 대두되면서 전세계 웹툰시장의 크기는 빠르게 증가하고 있으며, 게임, 온라인미디어, 일러스트레이션 등 다양한 디지털컨텐츠에 대한 수요와 공급이 폭발적으로 증가하고 있다. 그러나 웹툰, 디지털 오브젝트 등의 제작은 디자인과정이 수작업으로 진행되기 때문에 관련산업분야 종사자의 시간과 노력이 많이 소요된다. 특히 배경 및 배경을 구성하는 사물을 그리는 작업은 만화의 퀄리티와는 큰 관련이 없으면서도 많은 시간이 소요되는 작업이고, 게임이나 일러스트레이션 내에서 오브젝트나 배경을 그리는 작업 또한 그러하다.As the importance of media and online content is rising, the size of the global webtoon market is rapidly increasing, and the demand and supply for various digital content such as games, online media, and illustrations are increasing explosively. However, since the design process of webtoons and digital objects is done manually, it takes a lot of time and effort for workers in related industries. In particular, the work of drawing the background and the objects that make up the background is a task that takes a lot of time even though it has nothing to do with the quality of the cartoon, and the work of drawing an object or background in a game or illustration is also the same.
이러한 문제점의 해결을 위하여, 도 1에서와 같이 사진 등의 이미지를 통해 만화의 배경을 제작하고자 하는 움직임이 있었다. 그러나, 이러한 방법은 그리고자 하는 모서리나 테두리가 오히려 나타나지 않거나, 소실되거나 물체의 형상을 알아보기 여러워지는 등의 문제가 있었으며, 사진이 없는 경우 배경이미지를 생성할 수 없기 때문에 배경을 생성하려는 공간이 있더라도 다양한 방향에서 배경이미지를 구현하는 것이 불가능한 문제가 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 1 , there has been a movement to create a background for a cartoon through an image such as a photo. However, this method has problems such as the corner or border to be drawn does not appear, disappears, or it becomes difficult to recognize the shape of the object. Even with this, there is a problem that it is impossible to implement the background image in various directions.
이에 따라 3차원 모델링 프로그램 등을 이용하여 만화의 배경을 만들고자 하는 시도가 있다. 그러나 도 2와 같은 3차원 모델링 프로그램으로 만든 배경의 경우, 단일 공간 내에서 여러 각도로 스크린샷을 찍거나 렌더링을 통해 배경을 만들수는 있으나, 이를 만화에 그대로 활용하는 경우에는 3차원의 입체감이 그대로 느껴져 만화에 삽입 시 부자연스러운 이미지가 만들어지는 문제가 있다. Accordingly, there is an attempt to create a background for a cartoon by using a 3D modeling program or the like. However, in the case of a background made with a 3D modeling program as shown in Fig. 2, it is possible to take screenshots from various angles in a single space or to create a background through rendering, but if it is used as it is in a cartoon, the 3D effect is intact. There is a problem that an unnatural image is created when inserted into a cartoon.
따라서 3차원 공간데이터 내 객체를 이미지화하면서 이미지의 입체감을 간략화 내지 단순화하여 이미지를 보는 사람으로 하여금 2차원의 그림처럼 인식할 수 있도록 하는 렌더링시스템 또는 렌더링방법이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a rendering system or a rendering method that enables a viewer to recognize an image as a two-dimensional picture by simplifying or simplifying the three-dimensional effect of the image while imaging the object in the three-dimensional spatial data.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,The present invention has been devised to solve the above problems,
본 발명의 목적은, 3차원 공간데이터를 입력받는 인풋모듈, 프로세서에 의해 구동되며 입력된 상기 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역 내 변환대상 컴포넌트를 결정하는 연산부, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하는 변환부 및 변환된 컴포넌트를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하여 3차원 공간데이터 내 객체에 대하여 다양한 각도와 시점에서 2차원 이미지를 생성할 수 있는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an input module that receives 3D spatial data, an operation unit that is driven by a processor and determines a component to be transformed within a transformation region to be rendered within the inputted 3D spatial data, and an input or defined transformation style. A three-dimensional image capable of generating a two-dimensional image from various angles and viewpoints with respect to an object in three-dimensional spatial data, including a conversion unit that transforms and renders a component in the three-dimensional spatial data according to the present invention, and a display module that outputs the converted component It is to provide a two-dimensional rendering device according to the viewport of the data.
본 발명의 목적은, 상기 연산부는 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하는 뷰포트 설정모듈, 결정된 변환영역 내에서 변환대상 컴포넌트를 결정하는 변환객체 설정모듈을 포함하고, 상기 변환대상 컴포넌트는 결정된 변환영역에 따라 달라지는 엣지요소와 면요소를 포함하여 객체의 외형과 펜선의 느낌을 결정하는 엣지요소와 객체의 입체감을 결정하는 면요소로 분할하여 변환하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the calculation unit includes a viewport setting module for determining a transformation region to be rendered in three-dimensional spatial data, and a transformation object setting module for determining a transformation target component within the determined transformation region, and the transformation target component 2D according to the viewport of 3D data that is divided and transformed into edge elements and face elements that vary depending on the determined transformation area, edge elements that determine the appearance and feel of pen lines, and face elements that determine the three-dimensional effect of an object It provides a rendering device.
본 발명의 목적은, 상기 뷰포트 설정모듈은 입력된 값 또는 정의된 값에 따라 상기 3차원 공간데이터 내에서 시점과 시선벡터를 결정하고, 상기 변환영역은 상기 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분이도록 함으로써 이미지화하고자 하는 객체에 대한 시점과 각도를 자유롭게 조정할 수 있는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the viewport setting module determines a viewpoint and a gaze vector in the 3D spatial data according to an input value or a defined value, and the transformation area has a predetermined area viewed from the viewpoint in the gaze vector direction. It is to provide a 2D rendering device according to the viewport of 3D data that can freely adjust the viewpoint and angle of the object to be imaged by making it a part of the 3D spatial data of
본 발명의 목적은, 변환객체 설정모듈은 설정된 상기 변환영역 내 객체의 위치관계에 따라 변환영역 내 엣지요소와 면요소 중 적어도 일부를 변환대상 컴포넌트로 지정하되, 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소 중 시점으로부터의 직선이 다른 객체에 의해 가려지는 일부를 변환대상 컴포넌트에서 제외하고, 면요소에 지정된 투명도와 반사도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 속성에 따라 변환대상 컴포넌트가 추가로 지정되도록 함으로써 객체간의 광학적 상관관계에 따라 정밀한 이미지를 생성할 수 있는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the transformation object setting module designates at least some of the edge elements and face elements in the transformation region as transformation target components according to the set positional relationship of the objects in the transformation region, but the edge element and the surface of the object in the transformation region By excluding some of the elements whose straight line from the viewpoint is obscured by other objects from the conversion target component, the conversion target component is additionally specified according to the property including at least one of transparency and reflectivity specified in the face element. An object of the present invention is to provide a two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of three-dimensional data capable of generating a precise image according to an optical correlation.
본 발명의 목적은, 변환부는 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 엣지변환모듈, 면요소의 단위격자별로 음영값과 색상값을 변환한 후 면요소 내 음영값과 색상값을 단순화하는 면변환모듈을 포함하여 변환하고자 하는 스타일에 맞게 3차원 데이터 내의 객체를 2차원으로 표현하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is an edge conversion module that determines whether an edge element is displayed among the conversion target components and converts the shape according to a parameter, converts the shade value and color value for each unit lattice of the surface element, and then within the surface element It is to provide a two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of three-dimensional data that expresses an object in three-dimensional data in two dimensions according to a style to be converted, including a surface conversion module that simplifies shade values and color values.
본 발명의 목적은, 상기 엣지변환모듈은 소정 기준에 따라 상기 엣지요소의 표시여부를 결정하여 표시하고, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소를 표현함으로써 객체의 외곽선을 표시하는 엣지요소를 만화적으로 변환하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the edge transformation module determines whether to display the edge element according to a predetermined criterion and displays it, and expresses the edge element according to the input or defined transformation style to create a cartoon edge element that displays the outline of the object. It is to provide a 2D rendering device according to the viewport of 3D data that is converted into an enemy.
본 발명의 목적은, 상기 면변환모듈은 면요소의 단위격자에 대하여 상기 면요소의 노말벡터, 상기 면요소에 지정된 속성값, 3차원 공간데이터 내 지정된 광원 데이터 중 적어도 하나 이상에 따라 음영값을 결정하도록 함으로써 3차원 공간데이터 내에서 모델링한 객체에 대하여 시점에 따라 실시간으로 달라지는 음영과 그림자에 의한 변화를 적용하여 자연스러운 2차원 이미지를 생성할 수 있는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, wherein the surface conversion module determines a shading value according to at least one of a normal vector of the surface element, an attribute value specified for the surface element, and light source data specified in 3D spatial data with respect to the unit grid of the surface element. A two-dimensional rendering device according to the viewport of three-dimensional data that can create a natural two-dimensional image by applying changes by shading and shadows that change in real time depending on the viewpoint to the object modeled in the three-dimensional spatial data will provide
본 발명의 목적은, 상기 면변환모듈은 상기 면요소의 음영값에 대하여 소정 개수의 임계값을 지정하고, 상기 면요소의 단위격자가 가지는 음영값과 임계값에 따라 상기 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화할 수 있는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the surface conversion module designates a predetermined number of threshold values for the shade value of the surface element, and the shade value of the surface element according to the shade value and the threshold value of the unit lattice of the surface element To provide a two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of three-dimensional data that can be simplified to a predetermined number.
본 발명의 목적은, 상기 단순화는 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 수행되도록 함으로써 복잡한 무늬 또는 색상변화를 가지는 3차원 객체를 단순화하는 경우 단위격자간 간섭을 방지하여 정확한 렌더링을 수행하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to reduce interference between unit lattices when simplifying a three-dimensional object having a complex pattern or color change by grouping the unit lattice based on the color value assigned or determined to the unit lattice in the planar element. It is to provide a two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of three-dimensional data that performs accurate rendering by preventing it.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 3차원 공간데이터를 입력받는 인풋모듈, 프로세서에 의해 구동되며 입력된 상기 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역 내 변환대상 컴포넌트를 결정하는 연산부, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하는 변환부 및 변환된 컴포넌트를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides an input module for receiving three-dimensional spatial data, an operation unit that is driven by a processor and determines a transformation target component within a transformation region to be rendered within the inputted three-dimensional spatial data. , characterized in that it comprises a display module for outputting the transformed component and the transformation unit for rendering by transforming the component in the three-dimensional spatial data according to the input or defined transformation style.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연산부는 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하는 뷰포트 설정모듈, 결정된 변환영역 내에서 변환대상 컴포넌트를 결정하는 변환객체 설정모듈을 포함하고, 상기 변환대상 컴포넌트는 결정된 변환영역에 따라 달라지는 엣지요소와 면요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the operation unit includes a viewport setting module for determining a transformation region to be rendered in 3D spatial data, and a transformation object setting module for determining a transformation target component within the determined transformation region, The transformation target component is characterized in that it includes an edge element and a face element that vary depending on the determined transformation region.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뷰포트 설정모듈은 입력된 값 또는 정의된 값에 따라 상기 3차원 공간데이터 내에서 시점과 시선벡터를 결정하고, 상기 변환영역은 상기 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분인 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the viewport setting module determines a viewpoint and a gaze vector in the three-dimensional spatial data according to an input value or a defined value, and the transformation region is viewed from the viewpoint in the gaze vector direction. The beam is characterized in that it is a part of three-dimensional spatial data of a predetermined area.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변환객체 설정모듈은 설정된 상기 변환영역 내 객체의 위치관계에 따라 변환영역 내 엣지요소와 면요소 중 적어도 일부를 변환대상 컴포넌트로 지정하되, 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소 중 시점으로부터의 직선이 다른 객체에 의해 가려지는 일부를 변환대상 컴포넌트에서 제외하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the transformation object setting module designates at least some of the edge element and the face element in the transformation region as the transformation target component according to the set positional relationship of the object in the transformation region, but the edge of the object in the transformation region It is characterized in that a part of the element and the face element whose straight line from the viewpoint is obscured by another object is excluded from the conversion target component.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변환객체 설정모듈은 변환영역 내 객체에 부여된 속성에 따라 변환대상 컴포넌트를 추가로 지정하되, 상기 면요소에 지정된 투명도와 반사도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 속성에 따라 변환대상 컴포넌트가 추가로 지정되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the transformation object setting module additionally designates a transformation target component according to a property assigned to an object in the transformation region, and includes at least one of transparency and reflectivity specified for the plane element. It is characterized in that the component to be converted is additionally designated according to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변환부는 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 엣지변환모듈, 면요소의 단위격자별로 음영값과 색상값을 변환한 후 면요소 내 음영값과 색상값을 단순화하는 면변환모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the conversion unit determines whether or not to display an edge element among the components to be converted and converts the shade value and color value for each unit grid of the edge conversion module, which converts the shape according to the parameter, and the surface element. It is characterized in that it includes a plane conversion module that simplifies the shading and color values in the plane element.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엣지변환모듈은 소정 기준에 따라 상기 엣지요소의 표시여부를 결정하여 표시하고, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소를 표현하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the edge transformation module determines whether to display the edge element according to a predetermined criterion and displays it, and expresses the edge element according to an input or defined transformation style.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 면변환모듈은 면요소의 단위격자에 대하여 상기 면요소의 노말벡터, 상기 면요소에 지정된 속성값, 3차원 공간데이터 내 지정된 광원 데이터 중 적어도 하나 이상에 따라 음영값을 결정하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the surface conversion module is configured to at least one of a normal vector of the surface element, an attribute value specified for the surface element, and light source data specified in three-dimensional spatial data with respect to the unit lattice of the surface element. It is characterized in that the shade value is determined.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 면변환모듈은 상기 면요소의 음영값에 대하여 소정 개수의 임계값을 지정하고, 상기 면요소의 단위격자가 가지는 음영값과 임계값에 따라 상기 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the surface conversion module designates a predetermined number of threshold values for the shade value of the surface element, and according to the shade value and the threshold value of the unit lattice of the surface element, the surface element It is characterized in that the shade values are simplified to a predetermined number.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단순화는 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 수행되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the simplification is performed by grouping the unit lattice based on a color value assigned or determined to the unit lattice in the planar element.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described below with the present embodiment.
본 발명의 목적은, 3차원 공간데이터를 입력받는 인풋모듈, 프로세서에 의해 구동되며 입력된 상기 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역 내 변환대상 컴포넌트를 결정하는 연산부, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하는 변환부 및 변환된 컴포넌트를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하여 3차원 공간데이터 내 객체에 대하여 다양한 각도와 시점에서 2차원 이미지를 생성하는 효과를 얻을 수 있다.An object of the present invention is to provide an input module that receives 3D spatial data, an operation unit that is driven by a processor and determines a component to be transformed within a transformation region to be rendered within the inputted 3D spatial data, and an input or defined transformation style. Accordingly, it is possible to obtain the effect of generating 2D images from various angles and viewpoints for objects in 3D spatial data, including a conversion unit that transforms and renders components in 3D spatial data, and a display module that outputs the transformed components. have.
본 발명의 목적은, 상기 연산부는 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하는 뷰포트 설정모듈, 결정된 변환영역 내에서 변환대상 컴포넌트를 결정하는 변환객체 설정모듈을 포함하고, 상기 변환대상 컴포넌트는 결정된 변환영역에 따라 달라지는 엣지요소와 면요소를 포함하여 객체의 외형과 펜선의 느낌을 결정하는 엣지요소와 객체의 입체감을 결정하는 면요소로 분할하여 변환하는 효과를 준다.An object of the present invention is that the calculation unit includes a viewport setting module for determining a transformation region to be rendered in three-dimensional spatial data, and a transformation object setting module for determining a transformation target component within the determined transformation region, and the transformation target component gives the effect of dividing and transforming into edge elements and face elements that vary depending on the determined transformation area, edge elements that determine the appearance and feel of pen lines, and face elements that determine the three-dimensional effect of the object.
본 발명의 목적은, 상기 뷰포트 설정모듈은 입력된 값 또는 정의된 값에 따라 상기 3차원 공간데이터 내에서 시점과 시선벡터를 결정하고, 상기 변환영역은 상기 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분이도록 함으로써 이미지화하고자 하는 객체에 대한 시점과 각도를 자유롭게 조정할 수 있다.An object of the present invention is that the viewport setting module determines a viewpoint and a gaze vector in the 3D spatial data according to an input value or a defined value, and the transformation area has a predetermined area viewed from the viewpoint in the gaze vector direction. By making it a part of the 3D spatial data of
본 발명의 목적은, 변환객체 설정모듈은 설정된 상기 변환영역 내 객체의 위치관계에 따라 변환영역 내 엣지요소와 면요소 중 적어도 일부를 변환대상 컴포넌트로 지정하되, 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소 중 시점으로부터의 직선이 다른 객체에 의해 가려지는 일부를 변환대상 컴포넌트에서 제외하고, 면요소에 지정된 투명도와 반사도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 속성에 따라 변환대상 컴포넌트가 추가로 지정되도록 함으로써 객체간의 광학적 상관관계에 따라 정밀한 이미지를 생성하는 효과를 도출한다.An object of the present invention is that the transformation object setting module designates at least some of the edge elements and face elements in the transformation region as transformation target components according to the set positional relationship of the objects in the transformation region, but the edge element and the surface of the object in the transformation region By excluding some of the elements whose straight line from the viewpoint is obscured by other objects from the conversion target component, the conversion target component is additionally specified according to the property including at least one of transparency and reflectivity specified in the face element. According to the optical correlation, the effect of creating a precise image is derived.
본 발명의 목적은, 변환부는 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 엣지변환모듈, 면요소의 단위격자별로 음영값과 색상값을 변환한 후 면요소 내 음영값과 색상값을 단순화하는 면변환모듈을 포함하여 변환하고자 하는 스타일에 맞게 3차원 데이터 내의 객체를 2차원으로 표현하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치를 제공한다.An object of the present invention is an edge conversion module that determines whether an edge element is displayed among the conversion target components and converts the shape according to a parameter, converts the shade value and color value for each unit lattice of the surface element, and then within the surface element It provides a two-dimensional rendering device according to a viewport of three-dimensional data that expresses objects in three-dimensional data in two dimensions according to a style to be converted, including a surface conversion module that simplifies shade values and color values.
본 발명의 목적은, 상기 엣지변환모듈은 소정 기준에 따라 상기 엣지요소의 표시여부를 결정하여 표시하고, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소를 표현함으로써 객체의 외곽선을 표시하는 엣지요소를 만화적으로 변환하는 효과를 수반한다.An object of the present invention is that the edge transformation module determines whether to display the edge element according to a predetermined criterion and displays it, and expresses the edge element according to the input or defined transformation style to create a cartoon edge element that displays the outline of the object. It entails the effect of transforming into an enemy.
본 발명의 목적은, 상기 면변환모듈은 면요소의 단위격자에 대하여 상기 면요소의 노말벡터, 상기 면요소에 지정된 속성값, 3차원 공간데이터 내 지정된 광원 데이터 중 적어도 하나 이상에 따라 음영값을 결정하도록 함으로써 3차원 공간데이터 내에서 모델링한 객체에 대하여 시점에 따라 실시간으로 달라지는 음영과 그림자에 의한 변화를 적용하여 자연스러운 2차원 이미지를 생성하는 효과가 있다.It is an object of the present invention, wherein the surface conversion module determines a shading value according to at least one of a normal vector of the surface element, an attribute value specified for the surface element, and light source data specified in 3D spatial data with respect to the unit grid of the surface element. It has the effect of creating a natural two-dimensional image by applying changes by shading and shadows that change in real time depending on the viewpoint to the object modeled in the three-dimensional spatial data.
본 발명의 목적은, 상기 면변환모듈은 상기 면요소의 음영값에 대하여 소정 개수의 임계값을 지정하고, 상기 면요소의 단위격자가 가지는 음영값과 임계값에 따라 상기 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화할 수 있다.An object of the present invention is that the surface conversion module designates a predetermined number of threshold values for the shade value of the surface element, and the shade value of the surface element according to the shade value and the threshold value of the unit lattice of the surface element It can be simplified to a predetermined number.
본 발명의 목적은, 상기 단순화는 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 수행되도록 함으로써 복잡한 무늬 또는 색상변화를 가지는 3차원 객체를 단순화하는 경우 단위격자간 간섭을 방지하여 정확한 렌더링을 수행하는 효과를 가진다.It is an object of the present invention to reduce interference between unit lattices when simplifying a three-dimensional object having a complex pattern or color change by grouping the unit lattice based on the color value assigned or determined to the unit lattice in the planar element. This has the effect of performing accurate rendering by preventing it.
도 1은 종래의 사진이미지를 이용한 만화배경 제작방법에 대한 도면
도 2 및 도 3은 3차원 모델링 프로그램에 의해 모델링된 3차원 공간데이터
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치의 블록도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부(130)의 블록도
도 6은 본 발명의 시점과 시선벡터에 따라 3차원 공간데이터를 조망하는 것을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환영역 내에 면요소와 엣지요소가 포함된 것을 도시한 조면
도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따라 추가적인 면요소와 엣지요소가 변환대상 컴포넌트로 지정되는 것을 도시한 도면
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부(150)의 블록도
도 10은 본 발명의 일 실시예에서 엣지요소가 가지는 여러 파라미터를 도시한 도면
도 11 및 도 12 본 발명의 일 실시예에 따라 유저인터페이스(UI)에 파라미터가 도시된 것을 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 엣지변환모듈에 따라 객체의 모서리가 변환되는 것을 도시한 도면
도 14는 본 발명의 면요소에 광원데이터가 입사된 후 면요소의 노말벡터 및 속성에 따라 반사되는 음영값을 도시한 도면
도 15는 단일 면요소를 단위격자로 분할하여 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 음영값을 단순화하는 과정을 도시한 도면
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법의 흐름도
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 변환단계(S9)의 흐름도
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 전의 3차원 공간데이터 내 객체를 도시한 도면
도 20 및 도 21은 도 18 및 도 19의 객체를 본 발명의 일 실시예에 따라 변환한 후 렌더링한 상태를 도시한 도면1 is a view of a method for producing a cartoon background using a conventional photographic image;
2 and 3 are three-dimensional spatial data modeled by a three-dimensional modeling program.
4 is a block diagram of a 2D rendering apparatus according to a viewport of 3D data according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram of the
6 is a view showing a view of three-dimensional spatial data according to a viewpoint and a gaze vector according to the present invention;
7 is a rough surface showing that a surface element and an edge element are included in the transformation region according to an embodiment of the present invention;
8 is a view showing that additional face elements and edge elements are designated as conversion target components according to various embodiments of the present invention;
9 is a block diagram of a
10 is a view showing various parameters of an edge element in an embodiment of the present invention;
11 and 12 are diagrams showing parameters shown in a user interface (UI) according to an embodiment of the present invention;
13 is a view showing that the edge of the object is converted according to the edge conversion module of the present invention
14 is a view illustrating a shadow value reflected according to a normal vector and an attribute of a surface element after light source data is incident on the surface element according to the present invention;
15 is a diagram illustrating a process of simplifying shading values by dividing a single plane element into a unit lattice and grouping the unit lattice based on a color value.
16 is a flowchart of a 2D rendering method according to a viewport of 3D data according to an embodiment of the present invention.
17 is a flowchart of a component conversion step (S9) according to an embodiment of the present invention.
18 and 19 are diagrams illustrating objects in 3D spatial data before transformation according to an embodiment of the present invention;
20 and 21 are views illustrating a rendered state after converting the object of FIGS. 18 and 19 according to an embodiment of the present invention;
이하에서는 본 발명에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치 및 그 방법의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, preferred embodiments of a 2D rendering apparatus and method according to a viewport of 3D data according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Unless otherwise defined, all terms in this specification have the same general meaning as understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the terms used in this specification, the According to the definition used in the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부","~모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하고, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, and it means that other components may also be further included. Terms such as "~ unit" and "~ module" described herein mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치(1)의 블록도이다. 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치(1)는 3차원 공간데이터를 입력받고 3차원 공간데이터 내에서 변환하고자 하는 영역을 설정하여 영역 내의 객체를 엣지요소와 면요소로 인식한 후, 변환하고자 하는 스타일에 따라 엣지요소와 면요소를 변환하여 입체감을 줄이거나 객체를 간략화 내지 평면화하여 객체를 그린 것과 같은 느낌을 가지도록 렌더링하여 표시할 수 있다. 도 4를 참고하면, 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치(1)는 프로세서(100), 인풋모듈(110), 상기 프로세서(100)에 의해 제어 및/또는 구동되는 연산부(130), 변환부(150) 및 디스플레이 모듈(170)을 포함하며, 컴퓨팅 장치 내에서 또는 외부 통신을 통하여 상기 프로세서와 연결되는 데이터베이스(DB, 300)를 더 포함할 수 있다.4 is a block diagram of a
상기 프로세서(100)는 CPU 역할을 수행하는 컨트롤러로써 프로세서(100)와 연결된 장치의 각 구성과 관련된 입출력과 내부 동작들을 제어한다. 상기 프로세서(100)는 연산부(130) 및/또는 변환부(150)를 포함한 연결된 구성에 대해 다양한 명령, 신호를 전달하여 각 구성이 본 발명에 따른 2차원렌더링을 포함하는 기능을 수행할 수 있도록 한다.The
인풋모듈(110)은 프로세서(100)의 동작을 제어하기 위한 입력값들을 수신하며, 수신된 입력값들을 연산부(130) 및/또는 변환부(150)에 제공할 수 있다. 인풋모듈(110)은 키 패드(key pad), 키보드, 마우스, 터치스크린 등의 외부장치를 통해 입력되는 입력값을 수신하며, 사용자 인터페이스(UI)를 구성하면서 입력값들을 후술하는 디스플레이 모듈(170)에 표시하도록 구비될 수 있다. The
상기 연산부(130)는 프로세서(100)에 의해 구동될 수 있으며, 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하고, 변환영역 내 변환대상 컴포넌트를 결정하도록 구비될 수 있다. 상기 연산부(130)는 입력받거나 데이터베이스로부터 불러온 3차원 공간데이터 내에서 시점과 시선벡터를 통해 공간데이터 내에서 객체를 그린 것과 같이 변환하고자 하는 부분인 변환영역을 결정하고, 상기 변환영역 내에서 후술하는 변환부(150)에 의해 소정의 스타일로 변환될 엣지요소와 면요소를 변환대상 컴포넌트로 결정할 수 있다. 상기 연산부(130)는 뷰포트 설정모듈(131), 변환객체 설정모듈(133)을 포함할 수 있다.The
이에 앞서, 3차원 공간데이터에 대해서 설명하면, 3차원 공간데이터는 3차원 좌표(이를테면, x, y, z 좌표)가 정의되는 공간에서 적어도 하나 이상의 객체가 표현된 데이터를 지칭한다. 3차원 공간데이터에는 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 여러 객체가 도시되거나 디자인될 수 있다. 이러한 객체들은 만화, 게임 내 화면의 배경으로 사용될 수 있고, 3차원 모델링 프로그램(Sketchup, Blender 등)을 통해 모델링이 수행될 때 테두리, 모서리 및/또는 면이 소정의 좌표값(x,y,z 값 등)과 속성을 가지면서 정의될 수 있다. 예를 들면, 3차원 공간 내에서 객체가 모델링될 때 직육면체 등의 형상을 가진 객체의 경우 각 모서리가 좌표계 내에서 소정 길이를 가지는 엣지요소로 정의되고, 내부 또는 외부로 향하는 면이 재질, 색상을 포함하는 속성을 가지는 면요소로 정의될 수 있다. 곡면을 가지는 구의 경우, 외부와 구분되는, 즉 3차원 공간의 외부와 접하는 contour로 표현되는 테두리가 엣지요소로 정의될 수 있으며, 곡면 또한 재질, 색상을 포함하는 속성을 가지는 면요소로 정의된다. 또한, 3차원 공간데이터 내에서는 적어도 하나 이상의 광원의 정보도 정의된다. 렌더링의 수행을 위하여 광원의 위치와 빛의 색, 조도 등이 정의될 수 있다. 야외로 정의되는 3차원 공간데이터 내 좌표에서는 일사광으로 대표되는 광원을 소정 좌표에 정의할 수 있고, 실내로 정의되는 3차원 공간데이터 내에서는 전구 등의 광원이 정의되어 외부 광원으로부터 면요소를 투과되어 들어오는 빛, 실내 공간에서 광원으로 기능하도록 정의되는 객체로부터 발산되는 빛을 통해 렌더링이 수행될 수 있다.Prior to this, when describing 3D spatial data, 3D spatial data refers to data in which at least one object is expressed in a space in which 3D coordinates (eg, x, y, z coordinates) are defined. As can be seen in FIGS. 2 and 3 , various objects may be shown or designed in 3D spatial data. These objects can be used as backgrounds for cartoons and in-game screens, and when modeling is performed through a three-dimensional modeling program (Sketchup, Blender, etc.), the edges, corners, and/or surfaces have predetermined coordinate values (x, y, z value, etc.) and attributes. For example, when an object is modeled in a three-dimensional space, in the case of an object having a shape such as a cuboid, each edge is defined as an edge element having a predetermined length in the coordinate system, and the surface facing inside or outside is the material and color. It can be defined as a face element having properties that include it. In the case of a sphere having a curved surface, an edge that is distinguished from the outside, that is, an edge expressed as a contour in contact with the outside of the three-dimensional space may be defined as an edge element, and the curved surface is also defined as a surface element having properties including material and color. Also, information on at least one light source is defined in the 3D spatial data. In order to perform rendering, the position of the light source, the color of the light, the illuminance, etc. may be defined. In the coordinates in the three-dimensional spatial data defined as outdoors, a light source represented by solar light can be defined in the predetermined coordinates, and in the three-dimensional spatial data defined as indoors, a light source such as a light bulb is defined and the surface element is transmitted from the external light source Rendering can be performed through light coming in from the inside and light emitted from an object that is defined to function as a light source in an indoor space.
도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부(130)의 블록도 및 도 6을 참고하면, 상기 뷰포트 설정모듈(131)은 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하도록 구비될 수 있다. 상기 뷰포트 설정모듈(131)은 3차원 공간데이터 내에서 시점(View point)과 시선벡터(View vector)를 결정함으로써 3차원 공간데이터 내의 적어도 하나 이상의 지점에서 카메라 및/또는 사용자가 3차원 공간데이터 내의 객체들을 조망하는 뷰포트를 설정할 수 있도록 할 수 있다. 시점(View point)과 시선벡터(View vector)는 정의되거나 상기 인풋모듈(110)에 의해 입력된 값에 따라 결정될 수 있다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 시점과 시선벡터가 정의되면 3차원 공간데이터 내 소정 넓이를 가지는 가상의 스크린에 상이 맺히는 것과 같이 객체들을 조망할 수 있다. 상기 뷰포트 설정모듈(131)은 정의되거나 사용자의 해상도에 상응하는 크기의 가상의 스크린을 설정함으로써 변환영역을 결정할 수 있다. 변환영역은 객체들을 조망하는 뷰포트 내에서 소정 크기로 정해질 수 있으므로, 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분으로 정의될 수 있다.Referring to the block diagram of the
상기 변환객체 설정모듈(133)은 설정된 상기 변환영역 내 객체의 위치관계에 따라 변환영역 내 엣지요소와 면요소 중 적어도 일부를 변환대상 컴포넌트로 지정한다. 이때, 상기 변환객체 설정모듈(133)은 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소 중 시점으로부터의 직선이 다른 객체에 의해 가려지는 일부를 변환대상 컴포넌트에서 제외함으로써, 시점(View point)에서 관측가능하거나 보이는 엣지요소와 면요소만을 변환대상 컴포넌트로 지정할 수 있다. 일 예로, 도 7에 도시된 바와 같이 변환영역 내에는 제1면요소(f1)부터 제4면요소(f4)까지가 면요소로 존재할 수 있고, 각각의 면요소에 따라 면요소 외부 테두리 및/또는 모서리로 나타내어지는 엣지요소(e11, e12, e21, e22, e3 등)가 존재하게 된다. The transformation
변환객체 설정모듈(133)은 상기 면요소와 엣지요소 중 시점에서 관측되는 부분만을 변환하도록, 엣지요소의 일부, 면요소의 일부만을 변환대상 컴포넌트로 설정한다. 따라서, 제1면요소(f1)가 제2면요소(f2)의 앞에 위치하는 경우, 도 8의 (a)에서와 같이 제2면요소(f2)의 일부, 제2면요소의 모서리에 해당하는 엣지요소(e21, e22)의 일부만을 변환대상 컴포넌트로 결정할 수 있다. 도 7의 제3면요소(f3)가 가지는 곡면의 경우, 3차원 공간의 외부 또는 다른 객체와 접하는 contour로 표현되는 테두리가 시점과 시선벡터에 따라 달라질 수 있다. 변환객체 설정모듈(133)은 시점과 시선벡터를 기반으로 곡면의 테두리를 소정 좌표값을 가지는 엣지요소로 설정하여 후술하는 변환부(150)에서 변환하도록 할 수 있다.The transformation
또한, 상기 변환객체 설정모듈(133)은 변환영역 내 객체에 부여된 속성에 따라 변환대상 컴포넌트를 추가로 지정할 수 있다. 면요소에는 재질, 색상 등의 속성이 부여될 수 있는데, 상기 속성에 투명도 및/또는 반사도가 포함되거나, 부여된 속성으로부터 투명도 및/또는 반사도가 도출될 수 있다. 변환객체 설정모듈(133)은 3차원 공간데이터 내 객체간의 광학적 상관관계를 판단하여 변환대상 컴포넌트를 추가로 지정한다. 도 8의 (b)에서와 같이 면요소가 소정의 투명도를 가지는 경우 시점에서는 면요소 넘어의 객체를 관측할 수 있으므로 제1면요소(f1) 뒤에 위치하는 제2면요소(f2)와 엣지요소(e21, e22)가 변환대상 컴포넌트로 결정될 수 있다. 또한 도 8의 (c)에서와 같이 면요소가 소정의 반사도를 가지는 경우 제1면요소(f1)에 의해 반사된 다른 객체가 변환대상 컴포넌트로 결정될 수 있다.In addition, the transformation
본 발명의 다른 일 실시예에서는 상기 연산부(130)가 3차원 공간데이터로부터 엣지요소와 면요소를 인식하여 추출할 수도 있다. 테두리, 모서리 및/또는 면이 정의되지 않는 모델링 프로그램에 의해 모델링된 객체의 경우 객체의 정의되지 않은 면요소와 엣지요소를 3차원 공간데이터의 좌표계 내에서 인식하기 위하여, 상기 연산부(130)는 요소인식모듈(미도시)을 더 포함하여 객체의 면요소와 엣지요소를 인식할 수 있다. 상기 요소인식모듈은 공지된 및/또는 공지될 알고리즘의 조합을 통해 면요소와 엣지요소를 인식할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 예로, 상기 요소인식모듈은 3차원 공간데이터 내에서 객체를 탐지하고 면요소와 엣지요소로 분류하게 되는데, 요소인식모듈은 변환영역 내 3차원 공간데이터를 변환영역으로 사영한 후 가로/세로 위치 변화에 따른 픽셀 값의 변화율을 이미지의 도함수(Image derivatives)로 정의하여 하기 수학식 1과 같은 중앙차분법(Central difference)을 통해 미분한다. 하기 연산은 k=[1,0,-1]의 이미지 커널을 사용하여 필터링한 것과 같다. 이후 이미지를 그레디언트(gradient) 벡터의 크기로 판단하여 엣지를 추출하는데, Sobel edge Detection과 Canny edge Detection 등이 사용될 수 있고, CNN 신경망을 통하여 엣지를 인식할 수 있으며 폐곡선으로 추출되는 엣지 내의 영역을 면으로 정의할 수 있다.As an example of the present invention, the element recognition module detects an object in the three-dimensional spatial data and classifies it into a face element and an edge element. / A rate of change of a pixel value according to a change in vertical position is defined as an image derivative and is differentiated through a central difference method as in
도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부(150)의 블록도를 참고하면, 상기 변환부(150)는 프로세서(100)에 의해 구동될 수 있으며, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하도록 구비될 수 있다. 상기 변환부(150)는 분리인식된 면요소와 엣지요소를 따로 변환하여 렌더링함으로써, 변환하고자 하는 스타일, 즉 화풍 및/또는 그림체에 맞게 3차원 공간데이터 내의 객체들을 입체감을 줄이거나 객체를 간략화 내지 평면화하여 그린 것과 같은 느낌을 가지도록 변환 및 렌더링하여 제공할 수 있다. 상기 변환부(150)는 엣지변환모듈(151), 면변환모듈(153)을 포함할 수 있다.Referring to the block diagram of the
상기 엣지변환모듈(151)은 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환할 수 있다. 엣지변환모듈(151)은 면요소와 면요소 사이에서 정의되는 모서리에 해당하는 엣지요소에 대하여, 면요소가 이루는 각도에 따라 엣지요소의 표시여부를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 면요소와 면요소 사이의 교차각이 135도보다 큰 경우 엣지요소를 표시하지 않고 스무딩 처리할 수 있다. 이러한 경우 상기 엣지요소는 렌더링 시 표시되지 않고 면요소가 완만하게 이어진 것과 같이 표현되는 것이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 7의 e3와 같이 곡면(f3)의 테두리에 해당하는 엣지요소의 경우에는 면요소(f3)를 감싸는 하나의 선으로 표현하도록 할 수도 있다.The
엣지변환모듈(151)은 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소의 파라미터를 변환하여 표시할 수 있다. 도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 엣지요소는 엣지요소의 두께를 정의하는 선두께, 선두께의 변화를 정의하는 다이나믹스, 엣지요소를 연장할 때 흔들림을 정의하는 지터(jitter)를 포함한 파라미터를 가지며, 상기 파라미터에 따라 달리 표현될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 선두께, 다이나믹스(선두께의 변화) 및 지터 중 적어도 하나 이상의 파라미터를 선택적으로 변화시켜 원하는 스타일에 맞게 엣지요소를 표현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 엣지요소는 도 11 및 도 12에서와 같은 유저 인터페이스(UI)를 통해 입력되는 파라미터의 변화에 따라 다르게 표현될 수 있고, 상기 엣지변환모듈(151)에 의해 도 13의 (a)와 같은 객체의 모서리가 도 13의 (b)와 같이 표현될 수 있다.The
상기 면변환모듈(153)은 변환대상 컴포넌트 중 면요소를 파라미터에 따라 변환하여 표시할 수 있다. 상기 면변환모듈(153)은 면요소의 단위격자별로 면요소의 음영값과 색상값을 변환하고, 면요소 내 단위격자의 음영값과 색상값을 단순화하여 표현할 수 있도록 한다.The
단순화란 제한된 수의 색상값을 배열하는 것으로, 만화와 같은 효과를 주기 위하여 한 면을 균일한 색상으로 표현하거나, 소정 알고리즘을 통하여 면의 색상을 고르게 하거나 간략화하여 2차원 그림과 같은 느낌을 주도록 하는 것이다. 본 발명의 경우, 면요소 내 단위격자의 표현을 색상값과 음영값으로 나눠 색상값과 음영값을 변환 및/또는 단순화시켜 그림과 같은 느낌을 주도록 처리함으로써, 3차원 객체를 2차원으로 단순화하는 것을 넘어 사용자가 원하는 스타일대로 그림을 만들어낼 수 있다는 점에 특징이 있다. 상기 면변환모듈(153)에 의한 단순화는 단일 면요소 내에서 수행될 수 있다.Simplification refers to arranging a limited number of color values. To give a cartoon-like effect, one side is expressed with a uniform color, or the color of the side is leveled or simplified through a predetermined algorithm to give a feeling like a two-dimensional picture. will be. In the case of the present invention, by dividing the expression of the unit lattice in the planar element into color values and shade values, converting and/or simplifying color values and shade values to give a picture-like feeling, a three-dimensional object is simplified into two dimensions. It is characterized by being able to create pictures in the style the user wants. The simplification by the
상기 면변환모듈(153)은 면요소를 단위격자로 분할하여 단위격자별로 음영값과 색상값을 변환한 후 면요소 내 음영값과 색상값을 단순화할 수 있다. 일 예로, 면요소에서 분할되는 상기 단위격자는 3차원 공간데이터 내 객체가 변환영역 내 사영되어 렌더링 후 표시되는 이미지의 픽셀이 기준일 수 있다. The
상기 면변환모듈은 면요소의 단위격자에 대하여 상기 면요소의 노말벡터, 상기 면요소에 지정된 속성값, 3차원 공간데이터 내 지정된 광원 데이터 중 적어도 하나 이상에 따라 음영값을 결정할 수 있다. 도 14를 참고하면, 면요소 또는 면요소의 단위격자는 면요소가 연장된 방향과 수직으로의 노말벡터(normal vector)를 가지고, 면요소의 재질 등의 속성이 부여될 수 있다. 광원에서 면요소 또는 면요소의 단위격자에 대해 입사되는 광원 데이터(light data), 면요소 또는 면요소의 단위격자가 면하는 노말벡터, 면요소 또는 면요소의 단위격자에 부여된 재질 등의 속성에 따라 반사되는 음영값이 도출될 수 있다. 따라서 상기 음영값(shade data)은 광원 데이터(light data), 면요소 또는 면요소의 단위격자가 면하는 노말벡터, 면요소 또는 면요소의 단위격자에 부여된 재질 등의 속성을 변수로 가지는 수학적 함수로 나타내어질 수 있다.The surface conversion module may determine the shade value according to at least one of a normal vector of the surface element, an attribute value specified for the surface element, and light source data specified in 3D spatial data with respect to the unit grid of the surface element. Referring to FIG. 14 , the planar element or the unit lattice of the planar element has a normal vector perpendicular to the direction in which the planar element is extended, and properties such as the material of the planar element may be assigned. Light data incident on the unit lattice of the plane element or plane element from the light source, the normal vector that the plane element or the unit lattice of the plane element faces, and the material assigned to the unit lattice of the plane element or plane element, etc. Depending on the shading value reflected can be derived. Accordingly, the shade data is a mathematical parameter having properties such as light data, a normal vector facing a plane element or a unit lattice of a plane element, a material assigned to a plane element or a unit lattice of a plane element, etc. It can be expressed as a function.
특히, 3차원 공간데이터 내 객체가 광원에 의해 어떤 명암을 갖는지, 어느 영역만큼 그림자가 지는지 여부는 변환영역의 설정, 즉 시점과 시선벡터의 변화에 따라 달라질 수 있다. 3차원 공간데이터 내에서 광원과 면요소에 부여된 속성이 고정되어 있더라도, 상기 면요소를 조망하는 시점이 바뀜에 따라 면요소에 부여되는 음영값이 달라지고, 시점과 시선벡터가 고정되어 있더라도 광원과 면요소에 부여된 속성이 달라진다면 면요소에 부여되는 음영값이 달라지게 된다. 따라서 본원발명의 면변환모듈(153)은 상술한 연산부(130)에서 결정한 시점과 시선벡터 및 광원에 대한 파라미터에 따라 실시간으로 달라지는 음영값을 도출하고, 상기 음영값과 색상값을 단순화하여 표현함으로써 객체를 바라보는 각도와 위치에 따라 다른 만화적 이미지를 형성할 수 있다.In particular, whether an object in 3D spatial data has a certain light and shade by a light source and whether a shadow is cast by a certain area may vary depending on the setting of the transformation area, that is, the change of the viewpoint and the gaze vector. Even if the properties assigned to the light source and the surface element are fixed in the 3D spatial data, the shade value given to the surface element changes as the viewpoint from which the surface element is viewed changes, and even if the viewpoint and the gaze vector are fixed, the light source If the properties assigned to the face element and the face element are different, the shading value assigned to the face element will be different. Therefore, the
음영값은 임계값(threshold)에 의해 단순화될 수 있다. 상기 면요소의 음영값에 대하여 소정 개수의 임계값을 지정하고, 상기 면요소의 단위격자가 가지는 음영값과 임계값을 비교하여 상기 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화하게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 광원 데이터(light data), 면요소 또는 면요소의 단위격자가 면하는 노말벡터, 면요소 또는 면요소의 단위격자에 부여된 재질 등의 속성을 변수로 가지는 수학적 함수로 표현되는 음영값(shade data)에 대하여 임계값을 지정하고, 면요소가 shaded, normal, bright의 3가지 영역으로 단순화되도록 임계값을 기준으로 단위격자의 음영값을 단순화할 수 있다.The shade value may be simplified by a threshold. A predetermined number of threshold values are designated for the shade values of the plane elements, and the shade values of the plane elements are simplified to a predetermined number by comparing the shade values and threshold values of the unit lattice of the plane elements. In an embodiment of the present invention, a mathematical function having properties such as light data, a normal vector facing a plane element or a unit lattice of a plane element, and a material assigned to a plane element or a unit lattice of a plane element as variables. A threshold value is specified for the shade data to be expressed, and the shade value of the unit lattice can be simplified based on the threshold value so that the plane element is simplified into three areas of shaded, normal, and bright.
또한, 상기 면변환모듈(153)은 색상값을 변환시킨 후 단순화하여 렌더링할 수 있다. 색상값의 변환은 입력되거나 정의된 변환스타일에 따를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 변환하고자 하는 스타일은 HSV공간을 구성하는 색상(hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 파라미터를 통해 정의될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는 RGB값의 파라미터가 사용될 수도 있다. 색상값의 단순화는 상술한 음영값의 단순화와 달리 가우시안(Gaussian) 필터를 적용하여 인접한 픽셀 간의 색상 차이를 줄이는 방법, 미디언(median) 필터를 적용하여 픽셀 값을 일정 커널 내의 중간값으로 치환하는 방법 등의 알고리즘이 사용될 수 있다. In addition, the
도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 면변환모듈은 단일 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 음영값을 단순화할 수 있다. 이에 따라 단일 면요소에 그림이나 무늬가 그려져 있거나, 엠블럼 및/또는 로고가 삽입되어 있는 경우 단순화 과정에서 면요소에 그려지거나 삽입된 색상과 면요소의 본래 색상이 간섭하여 의도치 않은 색상값과 음영값으로 렌더링되는 것이 방지될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 동일하거나 상응하는(색상값의 오차가 일정범위 이내인 경우) 색상값(color data)을 가지는 단위격자별로 상술한 바와 같이 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화하는 것이 바람직하다.As can be seen in FIG. 15 , the plane conversion module may simplify the shade value by grouping the unit lattice based on the color value assigned or determined to the unit lattice within the single plane element. Accordingly, if a picture or pattern is drawn on a single face element, or an emblem and/or logo is inserted, the color drawn or inserted on the face element during the simplification process interferes with the original color of the face element, resulting in unintended color values and shading. It can be prevented from being rendered as a value. In one embodiment of the present invention, as described above for each unit lattice having the same or corresponding (when the error of color values is within a certain range) color data, it is to simplify the shade values of the plane elements to a predetermined number. desirable.
따라서 본 발명은 분리된 음영값(shade date)과 색상값(color data) 각각을 변수로 하여 단순화하고, 바람직하게는 단위격자들이 가진 색상값을 단순화한 후 동일하거나 상응하는(색상값의 오차가 일정범위 이내인 경우) 단위격자들의 음영값을 단순화함으로써 동일한 면요소에서 시점과 시선벡터에 따라 더욱 정확한 만화적 렌더링이 가능하다. 그러나 단위격자가 가진 음영값(shade date)과 색상값(color data)을 병합하여 동시에 단순화하는 것을 권리범위에서 배제하지는 않는다.Therefore, the present invention simplifies using each of the separated shade date and color data as variables, and preferably, after simplifying the color values of the unit lattices, the same or corresponding (the error of the color values is Within a certain range), more accurate cartoon rendering is possible according to the viewpoint and gaze vector on the same plane element by simplifying the shading values of the unit grids. However, simultaneous simplification by merging the shade date and color data of the unit grid is not excluded from the scope of rights.
다시 도 3을 참고하면, 상기 디스플레이모듈(170)은 렌더링된 변환영역 내 객체들을 표시하는 구성이다. 상기 디스플레이모듈(170)에는 3차원 공간데이터 내의 변환영역과 변환영역 내에서 만화적으로 렌더링된 이미지가 표현될 수 있으며, 추가로 사용자 인터페이스가 표시되어 시점, 시선벡터, 엣지요소 및/또는 면요소에 부여된 속성 등을 확인하고 새로운 값을 부여하거나 조정할 수 있다.Referring again to FIG. 3 , the
이하에서는 도 16 및 도 17을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법(S)을 설명하도록 한다. 상기 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법(S)은 3차원데이터 인풋단계(S1), 뷰포트 설정단계(S3), 변환객체 설정단계(S5), 변환스타일 정의단계(S7) 및 컴포넌트 변환단계(S9)를 포함할 수 있다.Hereinafter, a 2D rendering method S according to a viewport of 3D data according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 and 17 . The 2D rendering method (S) according to the viewport of the 3D data includes a 3D data input step (S1), a viewport setting step (S3), a transformation object setting step (S5), a transformation style definition step (S7), and a component transformation It may include step S9.
상기 3차원데이터 인풋단계(S1)는 3차원 공간데이터를 입력받는 과정으로, 프로세서(100)에 의해 수행될 수 있으며, 데이터베이스(300)에 저장되거나 통신을 통해 서버로부터 전송되는 3차원 공간데이터 및 객체를 수신한다.The three-dimensional data input step (S1) is a process of receiving three-dimensional spatial data, and may be performed by the
상기 뷰포트 설정단계(S3)는 입력된 상기 3차원 공간데이터 내에서의 뷰포트를 결정하는 과정으로, 프로세서(100)에 의해 구동되는 연산부(130)의 하위구성인 뷰포트 설정모듈(131)에 의해 수행될 수 있다. 상기 뷰포트 설정단계(S3)는 좌표값을 가지면서 3차원 공간데이터 및 3차원 공간데이터 내 객체들을 조망하도록 하며, 시점설정단계(S31)와 시선벡터 설정단계(S33)를 포함할 수 있다.The viewport setting step (S3) is a process of determining a viewport within the input 3D spatial data, and is performed by the
상기 시점설정단계(S31)는 상기 3차원 공간데이터 내에서 기준시점을 설정하는 과정으로, 3차원 좌표(이를테면, x, y, z 좌표)가 정의되는 공간에서 소정 좌표를 가지는 시점(View point)을 설정하며, 시선벡터 설정단계(S33)는 상기 시점(View point)으로부터 소정방향으로 향하는 시선벡터(View vector)를 결정하여 사용자가 3차원 공간데이터 내의 객체들을 조망하는 뷰포트를 설정할 수 있도록 한다. 상기 시점과 시선벡터는 정의되거나 상기 인풋모듈(110)에 의해 입력된 값에 따라 결정될 수 있다.The viewpoint setting step (S31) is a process of setting a reference viewpoint in the 3D spatial data, and a viewpoint having predetermined coordinates in a space where 3D coordinates (eg, x, y, z coordinates) are defined. , and the gaze vector setting step S33 determines a gaze vector directed in a predetermined direction from the view point so that the user can set a viewport for viewing objects in 3D spatial data. The viewpoint and the gaze vector may be defined or determined according to values input by the
상기 변환객체 설정단계(S5)는 상기 뷰포트 설정단계(S3)에서 결정된 뷰포트를 기반으로 렌더링하고자 하는 변환영역을 설정하고 상기 변환영역 내에서 변환대상 컴포넌트를 결정하는 과정으로, 연산부(130)의 하위구성인 뷰포트 설정모듈(131) 및/또는 변환객체 설정모듈(133)에서 수행될 수 있다. 변환객체 설정단계(S5)는 영역설정단계(S51), 속성판단단계(S53) 및 컴포넌트 지정단계(S55)를 포함할 수 있다.The transformation object setting step (S5) is a process of setting a transformation region to be rendered based on the viewport determined in the viewport setting stage (S3) and determining a transformation target component within the transformation region, the lower part of the
상기 영역설정단계(S51)는 상기 변환객체 설정단계는 결정된 뷰포트를 기반으로 렌더링하고자 하는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분을 변환영역으로 설정하는 과정으로, 상기 변환영역은 객체들을 조망하는 뷰포트 내에서 소정 크기로 정해질 수 있다. 상기 변환영역은 도 7에서와 같이 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분으로 정의될 수 있다.The region setting step (S51) is a process of setting a part of 3D spatial data of a predetermined area to be rendered based on the determined viewport in the transformation object setting step as a transformation region, and the transformation region is within the viewport viewing objects. may be set to a predetermined size. The transformation region may be defined as a part of 3D spatial data of a predetermined area viewed from the viewpoint in the direction of the gaze vector as shown in FIG. 7 .
상기 속성판단단계(S53)는 변환영역 내 객체에 부여된 속성에 따라 3차원 공간데이터 내 객체간의 광학적 상관관계를 판단하는 과정으로, 면요소에 부여된 재질, 색상 등을 포함하는 속성으로부터 도출되는 투명도 및/또는 반사도에 근거하여 3차원 공간데이터 내 객체간의 광학적 상관관계를 판단한다. 이를 통해 도 8의 (b) 및 (c)에서와 같이 후술하는 컴포넌트 지정단계(S55)에서 변환대상 컴포넌트로 지정되는 면요소 및/또는 엣지요소가 추가될 수 있다.The attribute determination step (S53) is a process of determining the optical correlation between objects in 3D spatial data according to the attributes assigned to the objects in the transformation region, An optical correlation between objects in 3D spatial data is determined based on transparency and/or reflectivity. Through this, as in (b) and (c) of FIG. 8 , a face element and/or an edge element designated as a component to be converted in the component designation step S55 to be described later may be added.
상기 컴포넌트 지정단계(S55)는 결정된 변환영역에 따라 시점으로부터 관측가능한 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소를 변환대상 컴포넌트로 지정하는 과정으로, 3차원 공간데이터 내 정의된 엣지요소와 면요소를 지정할 수 있으나, 엣지요소와 면요소가 정의되지 않은 경우, 변환영역에 사영한 이미지로부터 엣지요소와 면요소를 추출하여 변환대상 컴포넌트로 지정할 수도 있다.The component designation step (S55) is a process of designating edge elements and face elements of an object in a transformation region observable from a viewpoint according to the determined transformation region as transformation target components. However, if the edge element and the face element are not defined, the edge element and the face element may be extracted from the image projected on the transformation area and designated as the conversion target component.
상기 변환스타일 정의단계(S7)는 변환대상 컴포넌트의 변환방법을 소정의 파라미터에 따라 정의하여 제공하는 과정으로, 데이터베이스로부터 정의되거나 인풋모듈(110)에 의해서 입력되는 파라미터에 따라 상술한 엣지요소와 면요소의 변환방법을 정의할 수 있다. 변환스타일 정의단계(S7)는 엣지스타일 정의단계(S71) 및 면스타일 정의단계(S73)를 포함할 수 있다.The transformation style definition step (S7) is a process of defining and providing a transformation method of a transformation target component according to a predetermined parameter, and the above-described edge elements and surfaces according to parameters defined from a database or input by the
엣지스타일 정의단계(S71)는 변환대상이 되는 엣지요소의 변환을 정의하는 과정으로, 상술한 바와 같이 선두께, 선두께의 변화, 지터중 적어도 하나 이상의 파라미터가 정의될 수 있다. 상기 면스타일 정의단계(S73)는 면요소의 색상값의 변환을 정의하는 과정으로, 바람직하게는 변환하고자 하는 스타일은 HSV공간을 구성하는 색상(hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 파라미터를 통해 정의될 수 있다. 엣지요소와 면요소에 대한 파라미터는 도 11 및 도 12에 도시된 유저 인터페이스(UI)와 같이 사용자가 인식할 수 있도록 디스플레이모듈(170) 상에 표시될 수 있으며 이에 따라 파라미터의 조정이 가능하다.The edge style definition step S71 is a process of defining the transformation of the edge element to be transformed. As described above, at least one parameter among the leading thickness, the change in the leading thickness, and the jitter may be defined. The face style definition step (S73) is a process of defining the conversion of the color value of the face element, and preferably, the style to be converted is the hue, saturation, and value of the HSV space constituting the HSV space. It can be defined through parameters. The parameters for the edge element and the surface element may be displayed on the
상기 컴포넌트 변환단계(S9)는 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 3차원 공간데이터 내의 컴포넌트를 변환하여 렌더링하는 과정으로, 프로세서(100)의 제어에 따른 변환부(150)의 구동에 의해 수행될 수 있다. 컴포넌트 변환단계(S9)는 분리인식된 면요소와 엣지요소를 따로 변환하여 렌더링함으로써, 변환하고자 하는 스타일, 즉 화풍 및/또는 그림체에 맞게 3차원 공간데이터 내의 객체들을 입체감을 줄이거나 객체를 간략화 내지 평면화하여 그린 것과 같은 느낌을 가지도록 변환 및 렌더링하여 제공하며, 엣지변환단계(S91), 면변환단계(S93)를 포함할 수 있다. The component transformation step (S9) is a process of transforming and rendering components in 3D spatial data according to an input or defined transformation style, and may be performed by driving the
상기 엣지변환단계(S91)는 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 과정으로, 변환부(150)의 하위구성인 엣지변환모듈(151)에 의해 수행될 수 있다. 상기 엣지변환단계(S91)는 엣지표시결정단계(S911)와 엣지속성 변환단계(S913)를 포함할 수 있다. The edge transformation step (S91) is a process of determining whether to display an edge element among the transformation target components and converting the shape according to a parameter, which is to be performed by the
상기 엣지표시결정단계(S911)는 면요소와 면요소 사이에서 정의되는 모서리에 해당하는 엣지요소에 대하여, 면요소가 이루는 각도에 따라 엣지요소의 표시여부를 결정할 수 있으며, 바람직한 일 실시예에서는 면요소와 면요소 사이의 교차각이 135도보다 큰 경우 엣지요소를 표시하지 않고 스무딩 처리할 수 있고, 곡면의 테두리에 해당하는 엣지요소의 경우에는 면요소를 감싸는 하나의 선으로 표현하도록 할 수도 있다.In the edge display determining step (S911), with respect to the edge element corresponding to the edge defined between the surface element and the surface element, it is possible to determine whether to display the edge element according to the angle formed by the surface element, and in a preferred embodiment, the surface If the intersection angle between the element and the face element is greater than 135 degrees, smoothing can be performed without displaying the edge element, and in the case of the edge element corresponding to the edge of the curved surface, it can be expressed as a single line surrounding the face element. .
상기 엣지속성 변환단계(S913)는 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소의 파라미터를 변환하여 표시하며, 상술한 것과 같이 선두께, 다이나믹스(선두께의 변화) 및 지터 중 적어도 하나 이상의 파라미터에 따라 엣지요소를 변환하여 표현하도록 렌더링할 수 있다. 이에 따라 객체의 외형, 테두리 등이 그린 것과 같이 표현될 수 있다.The edge attribute conversion step (S913) transforms and displays the parameters of the edge element according to the defined transformation style, and as described above, the edge element according to at least one parameter among the leading thickness, dynamics (change in line thickness) and jitter. can be rendered to be expressed by transforming . Accordingly, the appearance, border, etc. of the object can be expressed as drawn.
상기 면변환단계(S93)는 면요소의 음영값과 색상값을 변환한 후 면요소 내 음영과 색상을 단순화하여 렌더링하는 과정으로, 면변환모듈(153)에 의해 수행될 수 있다. 상기 면변환단계(S93)는 면요소의 단위격자별로 변환하고 단순화하여 렌더링을 수행함이 바람직하다. 상술한 것과 같이 단순화란 제한된 수의 색상값을 배열하는 것인데, 본 발명의 면변환단계(S93)에서는 3차원 객체를 2차원으로 단순화하는 것을 넘어 사용자가 원하는 스타일대로 표현하도록 할 수 있다. 상기 면변환단계(S93)는 음영 연산단계(S931), 색상변환단계(S933) 및 단순화단계(S935)를 포함할 수 있다.The surface conversion step ( S93 ) is a process of rendering by simplifying the shade and color in the surface element after converting the shade value and color value of the surface element, and may be performed by the
상기 음영 연산단계(S931)는 면요소의 단위격자에 대하여 상기 면요소의 노말벡터, 상기 면요소에 지정된 속성값, 3차원 공간데이터 내 지정된 광원 데이터 중 적어도 하나 이상에 따라 음영값을 결정하는 과정이다. 상술한 바와 같이 광원에서 면요소 또는 면요소의 단위격자에 대해 입사되는 광원 데이터(light data), 면요소 또는 면요소의 단위격자가 면하는 노말벡터, 면요소 또는 면요소의 단위격자에 부여된 재질 등의 속성에 따라 반사되는 수학적 함수로써의 음영값을 도출하여 상술한 뷰포트 설정단계(S3)에서 결정한 시점과 시선벡터 및 광원에 대한 파라미터에 따라 실시간으로 달라지는 음영값을 도출하고, 상기 음영값과 색상값을 단순화하여 표현함으로써 객체를 바라보는 각도와 위치에 따라 다른 만화적 이미지를 형성할 수 있다.The shading operation step (S931) is a process of determining a shading value according to at least one of a normal vector of the planar element, an attribute value designated for the planar element, and light source data designated in 3D spatial data with respect to the unit grid of the planar element am. As described above, the light data incident on the unit lattice of the planar element or the planar element from the light source, the normal vector that the planar element or the unit lattice of the planar element faces, the planar element or the unit lattice of the planar element By deriving a shading value as a reflected mathematical function according to properties such as a material, a shading value that changes in real time according to the parameters for the viewpoint and gaze vector and light source determined in the above-described viewport setting step (S3) is derived, and the shading value By simplifying the expression and color values, it is possible to form a different cartoon image depending on the angle and position from which the object is viewed.
상기 색상변환단계(S933)는 정의된 변환스타일에 따라 면요소의 단위격자별로 색상값을 변환하는 단계이다. 색상값의 변환은 입력되거나 정의된 변환스타일에 따를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 변환하고자 하는 스타일은 HSV공간을 구성하는 색상(hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 파라미터를 통해 정의될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는 RGB값의 파라미터가 사용될 수도 있다. The color conversion step (S933) is a step of converting a color value for each unit grid of a plane element according to a defined conversion style. Conversion of color values may follow input or defined conversion styles. In an embodiment of the present invention, a style to be converted may be defined through parameters of hue, saturation, and value constituting the HSV space. In another embodiment of the present invention, RGB value parameters may be used.
상기 단순화단계(S935)는 소정 기준에 따라 면요소의 음영값 및 색상값을 단순화하는 과정이다. 음영값의 단순화는 임계값(threshold)을 통하여 수행될 수 있다. 상기 면요소의 음영값에 대하여 소정 개수의 임계값을 지정하고, 상기 면요소의 단위격자가 가지는 음영값과 임계값을 비교하여 상기 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화할 수 있다. 색상값의 단순화는 상술한 음영값의 단순화와 달리 가우시안(Gaussian) 필터를 적용하여 인접한 픽셀 간의 색상 차이를 줄이는 방법, 미디언(median) 필터를 적용하여 픽셀 값을 일정 커널 내의 중간값으로 치환하는 방법 등의 알고리즘이 사용될 수 있다. The simplification step ( S935 ) is a process of simplifying the shade value and color value of the plane element according to a predetermined criterion. The simplification of the shade value may be performed through a threshold. By designating a predetermined number of threshold values for the shade values of the planar elements, and comparing the shaded values and threshold values of the unit lattice of the planar elements, the number of shaded values of the planar elements may be simplified to a predetermined number. The simplification of color values is a method of reducing the color difference between adjacent pixels by applying a Gaussian filter, unlike the simplification of the shading value described above, and substituting a pixel value with an intermediate value within a certain kernel by applying a median filter. Algorithms such as methods may be used.
상기 단순화단계(S935)에서는 단일 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 음영값을 단순화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 동일하거나 상응하는(색상값의 오차가 일정범위 이내인 경우) 색상값(color data)을 가지는 단위격자별로 상술한 바와 같이 면요소의 음영값을 소정 개수로 단순화하는 것이 바람직하다.In the simplification step (S935), the shading value may be simplified by grouping the unit lattice based on the color value assigned or determined to the unit lattice within the single planar element. In one embodiment of the present invention, as described above for each unit lattice having the same or corresponding (when the error of color values is within a certain range) color data, it is to simplify the shade values of the plane elements to a predetermined number. desirable.
따라서 본 발명은 분리된 음영값(shade date)과 색상값(color data) 각각을 단순화하여 표현할 수 있는데, 바람직하게는 단위격자들이 가진 변환된 색상값을 단순화한 후 동일하거나 상응하는(색상값의 오차가 일정범위 이내인 경우) 단위격자들의 음영값을 단순화함으로써 동일한 면요소에서 시점과 시선벡터에 따라 더욱 정확한 카툰렌더링이 가능하게 된다. Therefore, the present invention can be expressed by simplifying each of the separated shade date and color data. Preferably, after simplifying the converted color value of the unit grids, the same or corresponding (color value) If the error is within a certain range), more accurate cartoon rendering is possible according to the viewpoint and gaze vector in the same plane element by simplifying the shading values of the unit grids.
상술한 과정을 통하여 그 결과 도 18 내지 도 21에서와 같이 3차원 공간데이터 내에서 모델링한 3차원 객체들이 2차원적으로 그린 것과 같은 선과 면의 형식으로 표현될 수 있다. 이러한 렌더링은 만화의 배경으로 사용되는 것 뿐만이 아니라 만화 내의 인물, 게임 내의 오브젝트 요소, 미디어에서 표현되는 배경, 장소, 인물 등에 사용될 수 있다. As a result of the above-described process, as shown in FIGS. 18 to 21 , 3D objects modeled in 3D spatial data can be expressed in the form of lines and planes drawn in two dimensions. Such rendering may be used not only as a background of a cartoon, but also a character in a cartoon, an object element in a game, a background, a place, a person expressed in media, and the like.
본 발명에 따른 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법(S)은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램에 의해 구현될 수 있다. 또한 본 발명은 3차원 모델링 프로그램에 add-on되는 소프트웨어로도 구현될 수 있다.The two-dimensional rendering method (S) according to the viewport of three-dimensional data according to the present invention may be implemented by a program stored in a computer-readable recording medium. Also, the present invention can be implemented as software added-on to a 3D modeling program.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed as including other embodiments.
1: 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치
100: 프로세서 110: 인풋모듈
130: 연산부 131: 뷰포트 설정모듈
133: 변환객체 설정모듈 150: 변환부
151: 엣지변환모듈 153: 면변환모듈
170: 디스플레이모듈
S: 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법
S1: 3차원데이터 인풋단계 S3: 뷰포트 설정단계
S31: 시점설정단계 S33: 시선벡터 설정단계
S5: 변환객체 설정단계 S51: 영역설정단계
S53: 속성판단단계 S55: 컴포넌트 지정단계
S7: 변환스타일 정의단계 S71: 엣지스타일 정의단계
S73: 면스타일 정의단계
S9: 컴포넌트 변환단계 S91: 엣지변환단계
S911: 엣지표시 결정단계 S913: 엣지속성 변환단계
S93: 면변환단계 S931: 음영연산단계
S933: 색상변환단계 S935: 단순화단계1: 2D rendering device according to the viewport of 3D data
100: processor 110: input module
130: operation unit 131: viewport setting module
133: conversion object setting module 150: conversion unit
151: edge conversion module 153: surface conversion module
170: display module
S: 2D rendering method according to the viewport of 3D data
S1: 3D data input step S3: Viewport setting step
S31: viewpoint setting step S33: gaze vector setting step
S5: Transform object setting step S51: Area setting step
S53: Property judgment step S55: Component designation step
S7: Transformation style definition step S71: Edge style definition step
S73: Face Style Definition Step
S9: Component conversion step S91: Edge conversion step
S911: Edge display determination step S913: Edge attribute conversion step
S93: Surface conversion step S931: Shading operation step
S933: Color conversion step S935: Simplification step
Claims (20)
상기 연산부는 3차원 공간데이터 내에서 렌더링하고자 하는 변환영역을 결정하는 뷰포트 설정모듈, 결정된 변환영역에 따라 달라지는 엣지요소와 면요소를 가지는 변환대상 컴포넌트를 결정하는 변환객체 설정모듈을 포함하며,
상기 변환부는 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 엣지변환모듈을 포함하고,
상기 엣지변환모듈은 소정 기준에 따라 상기 엣지요소의 표시여부를 결정하여 표시하고, 입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 엣지요소를 표현하되,
엣지요소의 두께를 정의하는 선두께, 선두께의 변화를 정의하는 다이나믹스, 엣지요소를 연장할 때 흔들림을 정의하는 지터(jitter) 중 적어도 하나 이상의 파라미터가 변환되는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치.An input module that receives 3D spatial data, a calculator that is driven by a processor and determines a transformation target component in a transformation region to be rendered within the input 3D spatial data, 3D spatial data according to an input or defined transformation style Containing a display module for outputting the converted component and a conversion unit for rendering by converting the component in,
The calculation unit includes a viewport setting module for determining a transformation region to be rendered in 3D spatial data, and a transformation object setting module for determining a transformation target component having edge elements and face elements that vary depending on the determined transformation region,
The conversion unit includes an edge conversion module that determines whether an edge element is displayed among the components to be converted and transforms the shape according to a parameter,
The edge transformation module determines whether to display the edge element according to a predetermined criterion and displays it, and expresses the edge element according to an input or defined transformation style,
A viewport of three-dimensional data, characterized in that at least one parameter among the leading thickness defining the thickness of the edge element, the dynamics defining the change in the lead thickness, and jitter defining the shake when the edge element is extended 2D rendering device according to
상기 변환영역은 상기 시점으로부터 시선벡터 방향으로 바라보는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분인 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치.The method of claim 1, wherein the viewport setting module determines a viewpoint and a gaze vector in the 3D spatial data according to an input value or a defined value,
The 2D rendering apparatus according to the viewport of 3D data, characterized in that the transformation region is a part of 3D spatial data of a predetermined area viewed from the viewpoint in the direction of the gaze vector.
변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소 중 시점으로부터의 직선이 다른 객체에 의해 가려지는 일부를 변환대상 컴포넌트에서 제외하는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치.The method of claim 3, wherein the transformation object setting module designates at least some of the edge elements and the face elements in the transformation region as the transformation target component according to the set positional relationship of the objects in the transformation region,
A two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of 3D data, characterized in that a part of the edge element and the face element of the object in the transformation area where the straight line from the viewpoint is obscured by another object is excluded from the transformation target component.
상기 면요소에 지정된 투명도와 반사도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 속성에 따라 변환대상 컴포넌트가 추가로 지정되는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링장치.The method according to claim 4, wherein the transformation object setting module additionally designates a transformation target component according to a property assigned to an object in the transformation region,
A two-dimensional rendering apparatus according to a viewport of three-dimensional data, characterized in that a component to be converted is additionally designated according to a property including at least one of transparency and reflectivity designated for the plane element.
상기 뷰포트 설정단계는 상기 3차원 공간데이터 내에서 기준시점을 설정하는 시점설정단계, 기준시점으로부터 3차원 공간데이터를 조망하는 시선벡터를 설정하는 시선벡터 설정단계를 포함하고, 상기 시점과 시선벡터는 입력된 값 또는 정의된 값에 따라 결정되며,
상기 변환객체 설정단계는 결정된 뷰포트를 기반으로 렌더링하고자 하는 소정 넓이의 3차원 공간데이터의 일부분을 변환영역으로 설정하는 변환영역 설정단계, 결정된 변환영역에 따라 시점으로부터 관측가능한 변환영역 내 객체의 엣지요소와 면요소를 변환대상 컴포넌트로 지정하는 컴포넌트 지정단계를 포함하고,
상기 컴포넌트 변환단계는 상기 변환대상 컴포넌트 중 엣지요소의 표시여부를 결정하고 그 형태를 파라미터에 따라 변환하는 엣지변환단계를 포함하되
상기 엣지변환단계는,
소정 기준에 따라 상기 엣지요소의 표시를 결정하는 엣지표시 결정단계,
입력되거나 정의된 변환스타일에 따라 상기 엣지요소의 두께를 정의하는 선두께, 선두께의 변화를 정의하는 다이나믹스, 엣지요소를 연장할 때 흔들림을 정의하는 지터(jitter) 중 적어도 하나 이상의 파라미터를 변환하여 표현하는 엣지속성 변환단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법.A 3D data input step of receiving 3D spatial data from a processor, a viewport setting step in which the processor drives an operation unit to determine a viewport in the input 3D spatial data, and a transformation area to be rendered based on the determined viewport A transformation object setting step of setting and determining a transformation target component in the transformation region, and a component transformation step of converting and rendering components in 3D spatial data according to an input or defined transformation style by driving the transformation unit by the processor but,
The viewport setting step includes a viewpoint setting step of setting a reference point in the 3D spatial data, and a gaze vector setting step of setting a gaze vector for viewing the 3D spatial data from the reference viewpoint, wherein the viewpoint and the gaze vector are It is determined according to the entered value or the defined value,
The transformation object setting step is a transformation region setting step of setting a part of 3D spatial data of a predetermined area to be rendered based on the determined viewport as a transformation region, Edge element of an object in the transformation region observable from a viewpoint according to the determined transformation region and a component designation step of designating a face element as a transformation target component,
The component conversion step includes an edge conversion step of determining whether an edge element is displayed among the components to be converted and converting the shape according to a parameter.
The edge transformation step is
an edge display determining step of determining display of the edge element according to a predetermined criterion;
According to the input or defined transformation style, by converting at least one parameter among the leading thickness defining the thickness of the edge element, dynamics defining the change in the leading thickness, and jitter defining the shake when extending the edge element. A two-dimensional rendering method according to a viewport of three-dimensional data, characterized in that it includes an edge attribute transformation step to express.
상기 컴포넌트 지정단계에서 객체간의 광학적 상관관계에 따라 추가적인 엣지요소와 면요소를 변환대상 컴포넌트로 지정하는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법.12. The method of claim 11, wherein the transforming object setting step further comprises a property determination step of determining an optical correlation between objects in 3D spatial data according to a property assigned to an object in a transformation region before the component designation step,
A two-dimensional rendering method according to a viewport of three-dimensional data, characterized in that in the component designation step, additional edge elements and face elements are designated as transformation target components according to the optical correlation between objects.
정의된 변환스타일에 따라 면요소의 단위격자별로 색상값을 변환하는 색상 변환단계,
소정 기준에 따라 면요소의 음영값 및 색상값을 단순화하는 단순화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법.15. The method of claim 14, wherein the surface transformation step is a shading value according to at least one of a normal vector of the surface element, an attribute value specified for the surface element, and light source data specified in 3D spatial data with respect to the unit grid of the surface element. Shading operation step to determine,
A color conversion step of converting color values for each unit grid of face elements according to the defined conversion style,
A two-dimensional rendering method according to a viewport of three-dimensional data, comprising a simplification step of simplifying the shade value and color value of the face element according to a predetermined criterion.
단일 면요소 내 단위격자에 부여되거나 결정된 색상값을 기준으로 단위격자를 그룹핑하여 단순화하는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법.17. The method of claim 16, wherein the simplification step designates a predetermined number of threshold values for the shading value of the plane element, and determines the shading value of the plane element according to the shading value and the threshold value of the unit lattice of the plane element. Simplify the number and display it,
A two-dimensional rendering method according to a viewport of 3D data, characterized in that the unit lattice is grouped and simplified based on the color value assigned or determined to the unit lattice within a single plane element.
상기 변환스타일 정의단계는 변환대상이 되는 엣지요소의 변환을 정의하는 엣지스타일 정의단계, 면요소의 색상값의 변환을 정의하는 면스타일 정의단계를 포함하되,
상기 엣지요소의 선두께, 선두께의 변화, 지터중 적어도 하나 이상의 파라미터와, 상기 면요소의 색상값에 대한 파라미터가 정의되는 것을 특징으로 하는 3차원 데이터의 뷰포트에 따른 2차원렌더링방법.15. The method of claim 14, further comprising a transformation style definition step of defining and providing a transformation method of a transformation target component according to a predetermined parameter before the component transformation step,
The transformation style definition step includes an edge style definition step of defining transformation of an edge element to be transformed, a face style definition step of defining transformation of a color value of a plane element,
A two-dimensional rendering method according to a viewport of three-dimensional data, characterized in that at least one parameter of a head thickness, a change in head thickness, and jitter of the edge element and a parameter for a color value of the surface element are defined.
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