KR100711060B1 - 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 문자 발생 응용 프로그램을 통해 생성된 문자가 3차원 가상환경 플랫폼에 실시간으로 전송되어 3차원 가상환경 내에 생성되도록 한 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 의한 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템은 응용 프로그램을 통해 생성된 문자가 포함된 영역을 영상신호로 변환하여 영상 스트리밍으로 전송하는 응용 프로그램 서버와, 상기 영상 스트리밍으로 전송된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 분리하여 이를 3차원 장면 그래프 상에 객체로 삽입하는 3차원 가상 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TEXT GENERATION IN VIRTUAL ENVIRONMENT}

도 1은 본 발명에 따른 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템의 개략도.

도 2는 응용 프로그램 서버에서 구동되는 문자 발생 프로그램의 예시도(a) 및 3차원 가상 서버의 가상환경에 문자가 객체로 삽입되는 예시도(b).

도 3은 3차원 문자 모델링이 가능한 3차원 가상 서버의 구성도.

도 4는 문자영역의 영상으로부터 3차원 문자 모델을 생성하는 과정을 나타낸 순서도.

도 5는 2차원 폰트 문자의 예시도(b) 및 3차원 문자 모델링을 통해 생성된 3차원 폰트 문자의 예시도(a).

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

10 : 문자 생성 모듈 20 : 화면 캡쳐 모듈

30 : 스트리밍 서버 모듈 40 : 스트리밍 클라이언트 모듈

50 : 데이터 영역 추출 모듈 60 : 데이터 영역 삽입 모듈

70 : 3차원 문자 모델링 모듈 100 : 응용 프로그램 서버

200 : 3차원 가상 서버

본 발명은 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 문자 발생 응용 프로그램을 통해 생성된 문자가 3차원 가상환경 플랫폼에 실시간으로 전송되어 3차원 가상환경 내에 생성되도록 한 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 3차원 그래픽 라이브러리를 기반으로 하여 3차원 가상환경 시스템을 구축하게 된다. 이렇게 구축된 3차원 가상환경 시스템에서 기존 응용 프로그램을 사용하기 위해서는 가상환경 시스템에 맞도록 응용 프로그램을 변형하여야 한다. 하지만 응용 프로그램을 변형한다는 것은 매우 어려운 작업이며, 대부분의 응용 프로그램은 변형 자체가 불가능하다.

예를 들면, 사용자가 컴퓨터에서 기존의 워드프로세서를 이용하여 문서를 만들거나 프리젠테이션을 하는 것은 매우 용이하다. 그런데 이러한 문서 작업을 3차원 그래픽 라이브러리를 기반으로 하는 가상환경 플랫폼에서 구현하는 것은 상당히 어려운 일이다.

3차원 가상환경 플랫폼에서 문자를 생성하기 위해서 대표적으로 두 가지 방법이 사용된다. 즉, 직접 폰트 모델로 제작하거나, 미리 문자를 영상으로 변환하여 텍스쳐(texture)로 사용하는 방법이다.

그러나 전자의 방법은 시각적으로 효과는 높지만 문자 생성에 있어서 상당한 시간이 소요되고, 후자의 방법은 문자 생성 시간은 전자의 방법에 비하여 단축시킬 수는 있지만 많은 문자를 쓸 경우 텍스쳐 리소스(texture resource)를 많이 소진하여 시스템에 부담이 될 수 있다는 문제점이 있다.

더욱이 실시간으로 문자를 생성하거나 수정하여 이를 3차원 가상환경에 나타내고자 할 때 상기 언급한 두 방법들은 모두 불가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 응용 프로그램을 변형하지 않고 그대로 사용하여 3차원 가상환경 플랫폼에서 문자를 생성할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 3차원 가상환경 플랫폼에서 문자를 생성할 때 소요되는 시간을 감축시키고 시스템의 리소스를 제한적으로만 사용하여 시스템의 부담을 경감시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사용자가 응용 프로그램을 통해 문자를 생성하거나 수정하는 경우 생성 또는 수정된 문자가 실시간으로 3차원 가상환경 플랫폼에서 표시될 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 응용 프로그램을 통해 생성된 문자가 포함된 영역을 영상신호로 변환하여 영상 스트리밍으로 전송하는 응용 프로그램 서버와, 상기 영상 스트리밍으로 전송된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 분리하여 이를 3차원 장면 그래프 상에 객체로 삽입하는 3차원 가상 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 응용 프로그램이 제공하는 문자 생성 영역에서 3차원 가상 환경에 삽입될 문자를 생성하는 단계와, 상기 문자 생성 영역 중 문자가 포함된 영역만을 캡쳐하여 영상신호로 변환하고 이를 실시간 영상 스트림으로 만드는 단계와, 상기 실시간 영상 스트림을 실시간 부호화하여 영상 전송 케이블을 통해 전송하는 단계와, 상기 영상 전송 케이블을 통해 상기 실시간 영상 스트림을 전송 받아 이를 복호화하는 단계와, 상기 복호화된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 추출하는 단계와, 상기 추출된 문자영역을 3차원 장면 그래프에 포함시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템의 개략도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템은 3차원 가상환경에 삽입할 문자를 생성하는 응용 프로그램 서버(100) 및 응용 프로그램 서버(100)로부터 전송된 문자를 3차원 가상환경에 객체로서 삽입하는 3차원 가상 서버(200)로 구성된다.

응용 프로그램 서버(100)는 내부에 저장된 응용 프로그램을 통해 문자를 생성하고 이 문자가 포함된 영역을 영상신호로 변환한 후 영상 스트리밍으로 3차원 가상 서버(200)에 전송하는 부분이다. 응용 프로그램 서버(100)는 문자 생성 모듈(10), 화면 캡쳐 모듈(20) 및 스트리밍 서버 모듈(30)을 포함한다.

문자 생성 모듈(10)은 3차원 가상환경에 삽입될 문자를 생성하는 부분으로서, 아래아 한글, MS 워드, 파워포인트 등의 워드 프로세서 또는 프리젠테이션 프로그램이 될 수 있다.

화면 캡쳐 모듈(10)은 문자 생성 모듈(10)이 제공하는 문자 생성 영역 중 문자가 포함된 영역만을 캡쳐하여 영상신호로 변환하고 이를 실시간 영상 스트림으로 만드는 부분이다.

스트리밍 서버 모듈(30)은 화면 캡쳐 모듈(10)에서 생성된 실시간 영상 스트림을 실시간 부호화(encoding)하여 영상 전송 케이블을 통해 3차원 가상 서버(200)에 전달하는 부분이다.

3차원 가상 서버(200)는 상기 영상 스트리밍으로 전송된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 분리하여 이를 3차원 장면 그래프(Scene graph) 상에 객체로 삽입하는 부분이다. 3차원 가상 서버(200)는 스트리밍 클라이언트 모듈(40), 데이터 영역 추출 모듈(50) 및 데이터 영역 삽입 모듈(60)를 포함한다.

스트리밍 클라이언트 모듈(40)은 상기 영상 전송 케이블을 통해 실시간 영상 스트림을 전송 받아 이를 실시간 복호화(decoding)하는 부분이다.

데이터 영역 추출 모듈(50)은 복호화된 영상신호에서 3차원 가상환경에 삽입될 문자에 해당하는 영역만을 추출하는 부분이다.

데이터 영역 삽입 모듈(60)은 추출된 문자영역을 3차원 가상환경을 구현하는 3차원 장면 그래프에 포함시키는 부분이다.

이제, 이와 같이 구성된 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템의 동작을 구체적으로 살펴본다.

먼저, 문자 발생 응용 프로그램인 문자 생성 모듈(10)을 통해 3차원 가상환경에 삽입될 문자가 생성된다. 즉, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 응용 프로그램 서버(100)에서 문자 발생 응용 프로그램을 실행하여 3차원 가상환경에 삽입하고자 하는 문자를 작성한다.

문자 생성 모듈(10)에서 문자가 생성되면, 화면 캡쳐 모듈(20)에서는 문자 생성 모듈(10)이 제공하는 응용 프로그램(application)에서 문자 생성 영역 중 문자가 포함된 영역(점선으로 표시된 박스 부분으로서 부호화 영역(encoding area)이라고도 함)을 지정하여 그 영역만을 캡쳐한다. 문자 생성 영역 전체를 캡쳐하지 않고 문자가 포함된 영역만을 캡쳐하는 이유는 부호화 시 시스템 자원의 낭비를 초래할 수 있고 전송 시 네트워크(영상 전송 케이블) 대역폭에 제한이 있을 수 있기 때문이다. 따라서 최소 영역을 할당하여 메모리 낭비를 방지하고 원활한 전송이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

문자가 포함된 영역이 캡쳐되면 화면 캡쳐 모듈(20)에서는 또한 그 캡쳐된 부분을 영상신호로 변환하고 그것을 실시간 영상 스트림(image stream)으로 만든다. 화면 캡펴 모듈(20)에서 생성된 실시간 영상 스트림은 스트리밍 서버 모듈(30)에서 실시간 부호화되어 영상 전송 케이블을 통해 3차원 가상 서버(200)에 스트리밍 전송된다.

실시간 부호화되어 영상 전송 케이블을 통해 전송된 영상 스트림은 3차원 가 상 서버(200)의 스트리밍 클라이언트 모듈(40)에 스트리밍 수신된다. 스트리밍 클라이언트 모듈(40)에서는 영상 스트림을 실시간 복호화하여 원래의 영상신호를 복원하고 이것을 데이터 영역 추출 모듈(50)에 전달한다.

데이터 영역 추출 모듈(50)은 입력된 영상신호 중 특정한 영역만을 체계적으로 제거하여 투명하게 만드는 과정을 수행하는 크로마 키잉 모듈(Chroma Keying Module)로서, 복호화된 영상신호 중에서 문자에 해당하는 영역만을 추출하게 된다.

크로마 키잉 모듈에서는 출력값으로 문자영역에 대한 색상정보신호(RGB 신호)뿐만 아니라 문자영역과 그 외 영역을 서로 분리시켜주는 알파채널신호를 생성한다. 이 알파채널신호는 문자영역에 영상을 불투명하게 하는 참값(True)이 채워지도록 하고, 그 외 영역에는 영상을 투명하게 하는 거짓값(False)이 채워지도록 하는 기능을 수행한다. 크로마 키잉 결과값인 상기 색상정보신호 및 알파채널신호는 3차원 가상 서버(200) 내의 텍스쳐 메모리(미도시)에 저장되어 텍스쳐 매핑(texture mapping)에 사용된다.

3차원 가상환경을 구현하기 위해 3차원 가상 서버(200)가 렌더링(rendering)할 3차원 정보 즉, 장면 그래프를 구성하고 이를 3차원 가상 서버(200)의 화면에 표시하게 되는데, 데이터 영역 삽입 모듈(60)에서는 이 3차원 장면 그래프 상에 하나의 노드로서 빌보드(billboard)를 추가한다. 빌보드는 3차원 그래픽 공간에서 2차원 평면으로 구성된 면을 의미한다. 3차원 장면 그래프에 추가된 빌보드는 다른 노드들과 같은 속성을 지니므로, 사용자의 정의에 따라 그 위치 및 크기가 변경될 수 있다.

데이터 영역 삽입 모듈(60)은 이렇게 3차원 장면 그래프에 추가된 빌보드에, 상기 텍스쳐 메모리에 저장되어 있는 문자정보 즉, 문자영역의 색상정보신호 및 문자영역과 비문자 영역을 분리시켜주는 알파채널신호에 의거하여, 실시간 텍스쳐 매핑을 수행하게 된다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 응용 프로그램 서버(100)로부터 스트리밍 전송된 문자가 삽입객체(embedded object)로서 3차원 가상환경(3D virtual environment) 내에 자연스럽게 포함되어 있음을 알 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 사용자는 응용 프로그램 서버(100)에서 원하는 문자를 입력하거나 수정하게 되면 그 문자가 실시간으로 3차원 가상 서버(200)에 전달되어 바로 3차원 가상환경에 나타나게 된다.

지금까지 3차원 가상환경에 삽입되는 문자로서 2차원 문자를 예로 들어 설명하였으나, 3차원 문자가 가상환경에 삽입되도록 할 수 있다. 이를 위해 2차원 문자를 3차원 문자로 모델링하는 과정이 필요하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 3차원 가상 서버(200) 내에 3차원 폰트로의 변형을 수행하는 3차원 문자 모델링 모듈(70)이 추가된다.

3차원 문자 모델링 모듈(70)은 데이터 영역 추출 모듈(50)에서 추출된 문자영역의 영상신호를 이용하여 3차원 문자 모델을 생성한다. 3차원 문자 모델링 모듈(70)에서 생성된 3차원 문자 모델은 데이터 영역 삽입 모듈(60)에 전달되어 상기와 같이 3차원 가상환경에 삽입된다.

이하, 3차원 문자 모델링 모듈(70)에서 수행되는 동작에 대해서 도 4를 참조 하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 3차원 문자 모델링 모듈(70)에 문자영역의 영상이 입력되면, 이 영상에 대하여 가우시안 흐림 효과(Gaussian smoothing effect)를 적용한다. 데이터 영역 추출 모듈(50)로부터 입력된 문자영역의 영상은 0과 255 레벨만을 가지고 있다. 이렇게 명확하게 구별되는 두 단계의 값으로 포인트를 샘플링하게 되면 최종 결과로 나오게 될 3차원 문자 모델이 너무 극한적인 형태 즉, 계단 효과처럼 나타나기 때문에 3차원 문자 모델의 입체감을 부드럽게 하기 위해 가우시안 흐림 효과 처리를 하게 된다.

가우시안 흐림 효과 처리를 수행하면 3차원 문자 모델의 가장자리 부분이 0에서 255의 중간값으로 채워지기 때문에 포인트 샘플링 시 극과 극의 값이 아니라 단계적으로 부드럽게 변하는 샘플링 결과를 얻을 수 있다.

가우시안 흐림 효과를 적용한 후, 그 영상에 대해 3차원 모델의 좌표값으로 변환하기 위해 포인트 샘플링 과정을 수행한다. 샘플링 값은 영상 해상도에 맞게 적절하게 결정될 수 있다.

포인트 샘플링을 하게 되면 그 샘플링 결과를 이용하여 3차원 깊이 정보가 추출된다. 즉, 0의 값은 최소의 깊이 즉, 가장 깊숙이 들어간 것을 나타내고, 255의 값은 최대 깊이 즉, 가장 많이 돌출한 것을 나타내도록 하는 깊이값을 추출하게 된다.

깊이값 즉, 3차원 정보만으로는 3차원 공간 상에 단지 점들로 이루어진 데이터만 보이게 되므로, 이 3차원 정보에 상기 추출된 문자영역의 영상을 텍스쳐로 사 용하여 텍스쳐 매핑을 함으로써 최종적으로 3차원 문자 모델을 생성한다.

이와 같은 3차원 문자 모델링을 통해 도 5(b)의 2차원 문자가 도 5(a)와 같은 3차원 문자 모델로 변환될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 기존의 문자 발생 응용 프로그램을 변형하지 않고 그대로 사용하고 문자를 텍스쳐 영상으로 만드는 작업 없이 용이하게 3차원 가상환경 플랫폼에서 문자를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 3차원 가상환경 플랫폼에서 문자를 생성할 때 소요되는 시간을 감축시키고 시스템의 리소스를 제한적으로만 사용하여 시스템의 부담을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 응용 프로그램을 통해 문자를 생성하거나 수정하는 경우 생성 또는 수정된 문자가 3차원 가상환경 플랫폼에서 실시간으로 표시될 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 응용 프로그램을 통해 생성된 문자가 포함된 영역을 영상신호로 변환하여 영상 스트리밍으로 전송하는 응용 프로그램 서버와,

   상기 영상 스트리밍으로 전송된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 분리하여 이를 3차원 장면 그래프 상에 객체로 삽입하는 3차원 가상 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 응용 프로그램 서버는 3차원 가상환경에 삽입될 문자를 생성하는 문자 생성 모듈과,

   상기 문자 생성 모듈이 제공하는 문자 생성 영역 중 문자가 포함된 영역만을 캡쳐하여 영상신호로 변환하고 이를 실시간 영상 스트림으로 만드는 화면 캡쳐 모듈과,

   상기 실시간 영상 스트림을 실시간 부호화하여 영상 전송 케이블을 통해 전송하는 스트리밍 서버 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 3차원 가상 서버는 상기 영상 전송 케이블을 통해 상기 실시간 영상 스 트림을 전송 받아 이를 복호화하는 스트리밍 클라이언트 모듈과,

   상기 복호화된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 추출하는 데이터 영역 추출 모듈과,

   상기 추출된 문자영역을 3차원 장면 그래프에 포함시키는 데이터 영역 삽입 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터 영역 추출 모듈은 상기 문자영역에 대한 색상정보신호 및 상기 문자영역과 그 외 영역을 분리시켜주는 알파채널신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 알파채널신호는 상기 문자영역에는 영상을 불투명하게 하는 참값이 채워지도록 하고 그 외 영역에는 영상을 투명하게 하는 거짓값이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 색상정보신호 및 상기 알파채널신호는 상기 3차원 가상 서버 내의 텍스쳐 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스 템.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터 영역 삽입 모듈은 상기 색상정보신호 및 알파채널신호에 의거하여 상기 3차원 장면 그래프 상에 하나의 노드로서 추가된 빌보드에 실시간 텍스쳐 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 추출된 문자영역에 대하여 3차원 문자 모델을 생성하는 3차원 문자 모델링 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 3차원 문자 모델링 모듈은 상기 추출된 문자영역의 영상에 대해 가우시안 흐림 효과(Gaussian smoothing effect)를 적용하고, 상기 효과가 적용된 영상에 대해 3차원 모델의 좌표값으로 변환하기 위한 포인트 샘플링을 수행하고, 상기 샘플링 결과를 이용하여 3차원 정보를 추출하고, 이 3차원 정보에 상기 추출된 문자영역의 영상을 텍스쳐로 사용하여 3차원 문자 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 시스템.
10. 응용 프로그램이 제공하는 문자 생성 영역에서 3차원 가상환경에 삽입될 문자를 생성하는 단계와,

    상기 문자 생성 영역 중 문자가 포함된 영역만을 캡쳐하여 영상신호로 변환하고 이를 실시간 영상 스트림으로 만드는 단계와,

    상기 실시간 영상 스트림을 실시간 부호화하여 영상 전송 케이블을 통해 전송하는 단계와,

    상기 영상 전송 케이블을 통해 상기 실시간 영상 스트림을 전송 받아 이를 복호화하는 단계와,

    상기 복호화된 영상신호에서 문자에 해당하는 영역만을 추출하는 단계와,

    상기 추출된 문자영역을 3차원 장면 그래프에 포함시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 문자영역만을 추출하는 단계는 상기 문자영역에 대한 색상정보신호 및 상기 문자 영역과 그 외 영역을 분리시켜 주는 알파채널신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 알파채널신호는 상기 문자영역에는 영상을 불투명하게 하는 참값이 채워지도록 하고 그 외 영역에는 영상을 투명하게 하는 거짓값이 채워지도록 하는 것 을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 추출된 문자영역을 3차원 장면 그래프에 포함시키는 단계는 상기 색상정보신호 및 알파채널신호에 의거하여 상기 3차원 장면 그래프 상에 하나의 노드로서 추가된 빌보드에 실시간 텍스쳐 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.
14. 제 10항에 있어서,

    상기 추출된 문자영역에 대하여 3차원 문자 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 3차원 문자 모델을 생성하는 단계는 상기 추출된 문자영역에 대해 가우시안 흐림 효과를 적용하는 과정과,

    상기 효과가 적용된 영상에 대해 3차원 모델의 좌표값으로 변환하기 위한 포인트 샘플링을 수행하는 과정과,

    상기 샘플링 결과를 이용하여 3차원 정보를 추출하는 과정과,

    상기 3차원 정보에 상기 추출된 문자영역의 영상을 텍스쳐로 사용하여 3차원 문자 모델을 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상환경에서의 문자 생성 방법.

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