KR100723422B1 - 포인트 기반 렌더링 장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 - Google Patents

포인트 기반 렌더링 장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 Download PDF

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장경자
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Abstract

포인트 기반 렌더링 장치 및 방법이 개시된다. 그 장치는, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 투영부와, 상기 렌더링 포인트마다, 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산하는 반지름 연산부 및 상기 연산된 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 상기 렌더링 포인트마다 생성하는 스플랫 생성부를 구비하는 것이 바람직하다.

Description

포인트 기반 렌더링 장치와 방법 및 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 {Apparatus and method for rendering image data using sphere splating and computer readable media for storing computer program}
도 1a 및 도 1b는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 2는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 해상도 선택부(220)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 도 2에 도시된 깊이 연산부(230)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 스플래팅부(240)의 동작을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 6의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 스플랫의 형상은 구 형상과 반구 형상 모두가 가능함을 설명하는 도면들이다.
도 7은 도 2에 도시된 스플래팅부(240)에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(240A)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8의 (a)~ (c)는 템플릿을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 9는 도 7에 도시된 스플랫 갱신부(750)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 11은 도 10에 도시된 제1040 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(1040A)의 플로우챠트이다.
도 12의 (a)~ (c)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제1 참고도들이다.
도 13의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제2 참고도들이다.
도 14의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제3 참고도들이다.
도 15의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제4 참고도들이다.
도 16은 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제5 참고도들이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제6 참고도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 데이터 입력부 220 : 해상도 선택부
230 : 깊이 연산부 240 : 스플래팅부
710 : 투영부 720 : 반지름 연산부
730 : 템플릿 저장부 740 : 스플랫 생성부
742 : 템플릿 검색부 744 : 템플릿 할당부
750 : 스플랫 갱신부
본 발명은 스플래팅(splatting)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫(splat)을 생성함으로써 그 포인트 모델의 렌더링(rendering)을 수행하는 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법에 관한 것이다.
영상 데이터의 렌더링(rendering)이란, 영상 데이터의 시각화(visualization) 즉, 영상 데이터가 시각적으로 인식되도록 그 영상 데이터를 처리하는 것을 의미한다. 본 명세서 상에서 언급되는 '포인트 모델'은 그러한 영상 데이터의 일 례이다.
포인트의 조합으로 이루어지며 3차원 형상을 가지는 모델인 포인트 모델을 렌더링하는 방안에는, 수 많은 다각형을 적절히 조합함으로써 렌더링을 수행하는 폴리건(polygon) 기반 렌더링 방안과 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 사각형이나 원과 같은 평면적 스플랫을 생성함으로써 렌더링을 수행하는 포인트 기반 렌더링 방안 등이 있다.
종래의 폴리건 기반 렌더링 방안은 수 많은 다각형의 생성 및 조합에 상당한 시간이 소요되므로, 포인트 모델의 데이터 크기가 클 수록 또는, 포인트 모델의 형상이 복잡해질수록, 다각형의 생성 및 조합을 위한 연산량이 급격히 증가하여 렌더링 속도가 현저히 저하된다는 문제점을 갖는다.
또한, 종래의 포인트 기반 렌더링 방안은, 포인트 모델이 투영되어 생성된 포인트들을 시점에서 가까운 포인트 순으로 정렬하고 그 정렬된 순서대로, 사각형이나 원과 같은 평면적 스플랫을 생성하므로, 하나의 스플랫에서 다른 하나의 스플랫에 가려진 부분의 화소 정보는 모두 손실된다는 문제점을 갖는다. 한편, 이처럼 스플랫이 가려지면 스플랫의 형상이 비늘과 같은 형상으로 보이는 소위, 비늘 효과(scale effect)가 발생하고, 이는 렌더링된 포인트 모델의 미감을 저해한다. 나아가, 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의하면, 시점이 이동할 경우, 그 투영되어 생성된 포인트들이 재정렬되고, 그에 따라, 스플랫에서 화소 정보가 손실되는 부분이 바뀌게 된다. 결국, 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의하면, 렌더링된 포인트 모델의 화질이 시점에 따라 크게 떨어질 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 전술한 종래의 포인트 기반 렌더링 방안의 문제점들을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 1a의 (a)는 포인트 모델이 투영되어 생성된 포인트(110, 112, 114)를 나타하고, 도 1a의 (b)는 사각형 형상의 스플랫(120, 122, 124)을 나타내고, 도 1a의 (c)는 원 형상의 스플랫(130, 132, 134)을 나타낸다. 여기서, 식별번호 120(또는, 130)으로 표기된 평면적 스플랫은 식별번호 110으로 표기된 포인트의 스플랫이며, 식별번호 122(또는, 132)로 표기된 평면적 스플랫은 식별번호 112로 표기된 포인트의 스플랫이며, 식별번호 124(또는, 134)로 표기된 평면적 스플랫은 식별번호 114로 표기된 포인트의 스플랫이다. 도 1a의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의할 경우, 하나의 스플랫(122, 또는 132)에서 다른 하나의 스플랫(124, 또는 134)에 가려진 부분의 화소 정보는 모두 손실되고, 렌더링된 포인트 모델의 미감은 비늘 효과로 인해 저해된다.
한편, 도 1b에 도시된 바에 따르면, 시점이 식별번호 140으로 표기된 시점일 경우 그 어느 스플랫에도 가려지지 않은 스플랫은 식별번호 134로 표기된 스플랫이고, 화소 정보가 손실된 부분은 식별번호 130 및 132로 표기된 스플랫들의 상위 부분들이다. 그에 반해, 시점이 식별번호 142로 표기된 시점일 경우 그 어느 스플랫에도 가려지지 않은 스플랫은 식별번호 132로 표기된 스플랫이고, 화소 정보가 손실된 부분은 식별번호 130으로 표기된 스플랫의 상위 부분과 식별번호 134로 표기된 스플랫의 하위 부분이다. 또한, 시점이 식별번호 144로 표기된 시점일 경우, 그 어느 스플랫에도 가려지지 않은 스플랫은 식별번호 130으로 표기된 스플랫이고, 화소 정보가 손실된 부분은 식별번호 132 및 134로 표기된 스플렛들의 하위 부분들이다. 결국, 도 1b에 도시된 바에 따르면, 렌더링된 포인트 모델의 화질이 시점에 따라 달라질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫을 생성함으로써 그 포인트 모델을 렌더링하는 포인트 기반 렌더링 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫을 생성함으로써 그 포인트 모델을 렌더링하는 포인트 기반 렌더링 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫을 생성함으로써 그 포인트 모델을 렌더링하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치는, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 투영부와, 상기 렌더링 포인트마다, 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산하는 반지름 연산부 및 상기 연산된 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 상기 렌더링 포인트마다 생성하는 스플랫 생성부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치는, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 투영부와, 미리 설정된 해상도에 상응하여 체적을 연산하는 반지름 연산부 및 상기 연산된 체적을 갖는 입체적 스플랫을 상기 렌더링 포인트마다 생성하는 스플랫 생성부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 방법은, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 (a) 단계와, 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 구하는 (b) 단계 및 상기 구해진 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생성하는 (c) 단계로 이루어지고, 상기 (b) 및 (c) 단계는 상기 렌더링 포인트마다 수행되는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 방법은, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 (a) 단계와, 미리 설정된 해상도에 상응하여 체적을 구하는 (b) 단계 및 상기 구해진 체적을 갖는 입체적 스플랫을 생성하는 (c) 단계로 이루어지고, 상기 (b) 및 (c) 단계는 상기 렌더링 포인트마다 수행되는 것이 바람직하다.
상기 또 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 (a) 단계와, 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 구하는 (b) 단계 및 상기 구해진 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생성하는 (c) 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 데이터 입력부(210), 해상도 선택부(220), 깊이 연산부(230), 및 스플래팅부(240)로 이루어진다.
데이터 입력부(210)는 포인트 모델을 입력단자 IN 1을 통해 입력한다. 여기서, 포인트 모델은, 전술한 바와 같이, 포인트의 조합으로 이루어진다. 이하, 포인트 모델을 이루는 포인트를 이미지 포인트라 명명한다. 이러한 이미지 포인트는 3차원 데이터를 가지며, 그에 따라, 포인트 모델은 3차원 형상을 가진다.
이미지 포인트의 데이터 포맷은 다양할 수 있다. 심플 텍스쳐(ST : Simple Texture) 포맷, 포인트 클라우드(PC : Point Cloud) 포맷은 그러한 데이터 포맷의 일 례들이다. 여기서, 심플 텍스쳐 포맷이란 이미지 포인트의 데이터를 색상 정보 및 깊이(depth) 정보로서 표현하는 포맷을 의미한다. 이 때, 색상 정보란 이미지 포인트의 색상에 관한 정보를 의미하고, 깊이 정보란 시점과 이미지 포인트간의 거리에 관한 정보를 의미한다. 한편, 포인트 클라우드 포맷이란 이미지 포인트의 데이터를 색상 정보 및 기하 정보로서 표현하는 포맷을 의미한다. 이 때, 색상 정보는 이미지 포인트의 색상에 관한 정보를 의미하고, 기하 정보는 이미지 포인트의 위치에 관한 정보를 의미한다.
포인트 클라우드 포맷은 이미지 포인트의 바람직한 데이터 포맷이다. 그러므로, 데이터 입력부(210)는 이미지 포인트의 데이터 포맷이 포인트 클라우드 포맷이 아닌 경우 이를 포인트 클라우드 포맷으로 변환함이 바람직하다. 이를 위해, 데이터 입력부(210)는 입력한 이미지 포인트의 데이터 포맷이 포인트 클라우드 포맷인 지를 검사한다. 이 경우, 그 입력한 이미지 포인트의 데이터 포맷이 포인트 클라우드 포맷이 아니라고 검사되면, 데이터 입력부(210)는 그 입력한 이미지 포인트의 데이터 포맷을 포인트 클라우드 포맷으로 변환한다. 그에 반해, 그 입력한 이미지 포인트의 데이터 포맷이 포인트 클라우드 포맷이라고 검사되면, 데이터 입력부(210)는 그 입력한 이미지 포인트를 그대로 출력한다.
해상도 선택부(220)는 이미지 포인트의 해상도를 가능한 여러 해상도 중에서 선택한다. 이 때, 해상도 선택부(220)는 이미지 포인트의 해상도를 이미지 포인트의 깊이(depth)별로 선택할 수 있다. 여기서, 이미지 포인트의 깊이란 시점으로부터 이미지 포인트까지의 거리를 의미한다. 예를 들어, 가능한 해상도에는 LOD(Level Of Detail) 1 내지 4가 있고, 해상도 선택부(220)는 이미지 포인트의 깊이가 0이상 25미만일 때는 LOD 1의 해상도를 선택할 수 있고, 이미지 포인트의 깊이가 25이상 50미만일 때는 LOD 2의 해상도를 선택할 수 있고, 이미지 포인트의 깊이가 50이상 75미만일 때는 LOD 3의 해상도를 선택할 수 있고, 이미지 포인트의 깊이가 75이상 100이하일 때는 LOD 4의 해상도를 선택할 수 있다. 여기서, 해상도는 LOD 1> LOD 2> LOD 3> LOD 4이며, 깊이가 100인 이미지 포인트는 시점으로부터 가장 이격된 이미지 포인트를 의미한다.
또한, 해상도 선택부(220)는 이미지 포인트의 해상도를 시점별로 달리 선택할 수 있다. 예컨대, a라는 시점에서는 시점에서 가까운 이미지 포인트일수록 이미지 포인트의 해상도가 높게 설정되는 반면, b라는 시점에서는 시점에서 먼 이미지 포인트일수록 이미지 포인트의 해상도가 높게 설정될 수 있다.
깊이 연산부(230)는 각각의 이미지 포인트마다 이미지 포인트의 깊이를 연산한다.
스플래팅부(240)는 포인트 모델을 소정의 화면상에 투영(project)한다. 이 때, 스플래팅부(240)는 포인트 모델을 이루는 이미지 포인트 모두를 투영할 수도 있고, 포인트 모델의 일부분만을 투영할 수도 있다. 본 명세서 상에서, 화면은 시점에 수직이며 시점으로부터 소정 거리만큼 이격된 평면을 의미한다. 렌더링 포인트를 포함한 렌더링된 포인트 모델은 이러한 화면에 표시된다. 한편, 그러한 투영에 의해, 화면에는 복수의 렌더링 포인트가 생성된다. 즉, 렌더링 포인트란 이미지 포인트가 투영된 결과를 의미한다. 그러므로, 이미지 포인트는 3차원 데이터를 가짐에 반해, 렌더링 포인트는 2차원 데이터를 가진다. 또한, 렌더링 포인트는 이미지 포인트가 갖는 색상 정보 및 위치 정보를 갖고 있다. 한편, 화면은 복수의 픽셀(pixel)로 이루어지며, 하나의 렌더링 포인트는 하나 이상의 픽셀에 표시된다. 하나의 렌더링 포인트가 하나의 픽셀에 표시되는 경우, 하나의 렌더링 포인트는 하나의 픽셀의 모든 영역에 표시될 수도 있고, 하나의 픽셀의 일부 영역에 표시될 수도 있다. 한편, 하나의 픽셀에는 하나의 렌더링 포인트만 표시될 수도 있고, 복수의 렌더링 포인트가 표시될 수도 있다.
스플래팅부(240)는 렌더링 포인트마다, 입체적 스플래팅(splatting)을 수행하고, 수행된 결과를 출력단자 OUT 1을 통해 출력한다. 즉, 스플래팅부(240)는 렌더링 포인트마다, 입체적 스플랫(splat)을 생성한다. 여기서, 스플랫이란 렌더링 포인트의 시각화, 즉, 렌더링을 위해 생성된 객체를 의미한다. 본 명세서 상에서, 스플랫의 형상은 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에서와 달리 입체적이다. 설명의 편의상, 본 발명에 의한 스플랫의 형상은 구(sphere) 형상 또는 반구(hemi-sphere) 형상이라 가정한다. 이하, 구 스플래팅은 구 형상의 스플랫을 생성하는 것을 의미하고, 반구 스플래팅은 반구 형상의 스플랫을 생성하는 것을 의미한다.
스플래팅을 수행하는 스플래팅부(240)의 동작을 구체적으로 개시하면 다음과 같다. B라는 이미지 포인트가 투영되어 생성된 A라는 렌더링 포인트의 스플랫을 생성하기 위해, 스플래팅부(240)는 렌더링 포인트(A)의 해상도에 반비례하는 체적을 연산하고, 연산된 체적을 갖는 입체적 스플랫을 그 렌더링 포인트(A)의 스플랫으로서 생성한다. 예컨대, 스플래팅부(240)는 렌더링 포인트(A)의 해상도에 반비례하는 반지름을 연산하고, 중심이 렌더링 포인트이고 반지름이 그 연산된 반지름인 구 또는 반구 형상의 스플랫을 그 렌더링 포인트(A)의 스플랫으로서 생성한다. 이러한, 렌더링 포인트(A)의 해상도는, 이미지 포인트(B)의 해상도이다.
스플래팅부(240)에서 생성된 스플랫은 출력단자 OUT 1을 통해, 액정 패널(panel)과 같은 '화면'이 마련된 디스플레이 장치에 입력되어 표시된다.
도 3은 도 2에 도시된 해상도 선택부(220)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 여기서, 식별번호 310, 또는 320은 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치에 주어진 포인트 모델이 렌더링된 결과, 즉, 렌더링 영상을 나타내고, 식별번호 330은 렌더링 영상이 표시되는 화면을 나타낸다.
도시된 바에서, 해상도 선택부(220)는 시점에서 가까운 렌더링 영상(310)이 시점에서 먼 렌더링 영상(320)보다 해상도가 높도록, 이미지 포인트의 해상도를 선 택할 수도 있고, 시점에서 먼 렌더링 영상(320)이 시점에서 가까운 렌더링 영상(310)보다 해상도가 높도록, 이미지 포인트의 해상도를 선택할 수도 있다.
도 4는 도 2에 도시된 깊이 연산부(230)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 도시된 바에서, 깊이(d1)이란 시점(410)과 이미지 포인트(420)간의 거리를 의미하고, 깊이(d2)란 시점(410)과 이미지 포인트(430)간의 거리를 의미한다. 이 경우, 깊이 연산부(230)는 깊이(d1)과 깊이(d2)를 연산한다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 스플래팅부(240)의 동작을 설명하기 위한 참고도들이다.
구체적으로, 도 5a의 (a)는 이미지 포인트(510, 512, 514)를 나타내는 도면이고, 도 5a의 (b)는 렌더링 포인트(511, 513, 515)과 각 렌더링 포인트의 스플랫(520, 522, 524)을 나타내는 도면이다.
여기서, 렌더링 포인트(511)는 이미지 포인트(510)가 투영된 결과이고, 렌더링 포인트(513)는 이미지 포인트(512)가 투영된 결과이고, 렌더링 포인트(515)는 이미지 포인트(514)가 투영된 결과이다.
우선, 스플래팅부(240)는 렌더링 포인트(511, 513, 515)마다, 구 형상의 스플랫(520, 522, 524)을 생성한다. 다만, 스플랫(522, 524)간에 겹치는 부분이 존재하는 경우, 스플래팅부(240)는 하나의 스플랫(522)에서 다른 하나의 스플랫(524)에 포함되는 부분을 제거함으로써, 스플랫(522)의 형상을 구 형상에서 도 5a의 (b)에 도시된 바로 갱신한다. 이와 함께, 스플래팅부(240)는 다른 하나의 스플랫(524)에서 하나의 스플랫(522)에 포함되는 부분을 제거함으로써, 스플랫(524)의 형상을 구 형상에서 도 5a의 (b)에 도시된 바로 갱신한다.
한편, 도 5b의 (a)는 포인트 모델(530)을 나타내는 도면이고, 도 5b의 (b)는 렌더링 영상(535)과 시점(540)을 나타내는 도면이고, 도 5b의 (c)는 렌더링 영상(535)과 시점(542)을 나타내는 도면이다. 여기서, 렌더링 영상(535)은, 전술한 바와 같이, 포인트 모델(530)이 렌더링된 결과를 의미한다. 구체적으로, 렌더링 영상(535)은, 포인트 모델(530)을 이루는 각각의 이미지 포인트가 투영되어 생성된 각각의 렌더링 포인트마다 구 형상의 스플랫을 생성한 결과를 의미한다.
스플랫의 가려지는 부분이 시점이 이동함에 따라 달라지므로 화질이 시점에 따라 달라질 수 있는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에서와 달리, 스플래팅부(240)는 구 또는 반구 형상의 스플랫을 생성하므로, 렌더링 영상(535)의 화질이 시점에 영향을 받지 않는다. 즉, 도 5b의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 시점이 식별번호 540으로 표기된 시점에서 식별번호 542로 표기된 시점으로 변경되더라도, 렌더링 영상(535)의 화질은 변하지 않는다.
도 6의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 스플랫의 형상은 구 형상과 반구 형상 모두가 가능함을 설명하는 도면들이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스플랫(610, 620)이 가질 수 있는 형상의 일 례는, 시점(615)에서 구라고 관측되는 형상이다. 여기서, 구라고 관측되는 형상은 스플랫(610)과 같이 구 형상일 수도 있고, 스플랫(620)과 같이 구 형상일 수도 있다.
도 7은 도 2에 도시된 스플래팅부(240)에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(240A)를 설명하기 위한 블록도로서, 투영부(710), 반지름 연산부(720), 템 플릿 저장부(730), 스플랫 생성부(740), 및 스플랫 갱신부(750)로 이루어진다.
투영부(710)는 입력단자 IN 2를 통해 입력된 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성한다. 여기서, 입력단자 IN 2는 입력단자 IN 1에 해당한다.
반지름 연산부(720)는 렌더링 포인트마다, 그 렌더링 포인트에 대해 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산한다. 구체적으로, 반지름 연산부(720)는 렌더링 포인트마다, 그 렌더링 포인트에 대해 미리 설정된 해상도에 반비례하는 반지름을 연산한다. 여기서, 그 렌더링 포인트에 대해 미리 설정된 해상도는 그 렌더링 포인트에 대응되는 이미지 포인트에 대해 미리 설정된 해상도를 의미하며, 이는, 전술한 바와 같이, 시점 및 그 이미지 포인트의 깊이에 상응하여 미리 설정된다. 즉, 그 렌더링 포인트에 대해 미리 설정된 해상도는 도 2에 도시된 해상도 선택부(220)에서 선택된 해상도를 의미한다.
템플릿 저장부(730)는 반지름을 어드레스(address)로 하여 템플릿(template)을 저장한다. 본 명세서에서, 템플릿이란, 스플랫을 구현하는 객체를 의미한다. 이러한 템플릿은 화면상에서 소정 개수의 서브 픽셀을 차지한다. 여기서, 서브 픽셀은 픽셀일 수도 있고, 화면에 픽셀보다 작은 크기로 마련되는 영역일 수도 있다. 이 때, 템플릿에 포함되는 각각의 서브 픽셀은 화소 정보를 갖는다. 여기서, 화소 정보는 서브 픽셀의 색상에 관한 정보인 색상 정보와 서브 픽셀의 깊이에 관한 정보인 깊이 정보를 포함한다.
스플랫 생성부(740)는 렌더링 포인트마다, 중심이 그 렌더링 포인트이고, 반지름이 반지름 연산부(720)에서 연산된 반지름인 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생 성한다. 이를 위해, 스플랫 생성부(740)는 템플릿 검색부(742) 및 템플릿 할당부(744)로 이루어질 수 있다. 여기서, 템플릿 검색부(742)는 반지름 연산부(720)에서 연산된 반지름을 어드레스로 갖는 템플릿을 템플릿 저장부(730)에 저장된 템플릿에서 검색한다. 또한, 템플릿 할당부(744)는 그 검색된 템플릿을 그 렌더링 포인트의 스플랫으로서 출력한다.
스플랫 갱신부(750)는 스플랫 생성부(740)에서 생성된 스플랫간에 겹치는 부분이 존재하는 경우, 하나의 스플랫에서 다른 하나의 스플랫에 포함되는 부분을 제거함으로써, 스플랫의 형상을 갱신한다.
도 8의 (a)~ (c)는 템플릿을 설명하기 위한 참고도들이다. 도시된 바는, 본 발명에 의한 스플랫의 형상이 반구인 경우의 가능한 템플릿의 일 례들이다. 구체적으로, 도 8의 (a)는 반구의 반지름이 2[무단위]인 경우의 템플릿(810)이고, 도 8의 (b)는 반구의 반지름이 2.5인 경우의 템플릿(820)이고, 도 8의 (c)는 반구의 반지름이 3인 경우의 템플릿(830)이다.
도 8의 (a)에 도시된 바에 따르면, 하나의 템플릿(810)은 화면 상에서 16개의 서브 픽셀을 차지한다. 이 때, 각 서브 픽셀은 각 픽셀 고유의 깊이 정보를 갖는다. 예컨대, 스플랫의 형상이 반구이므로, 16개의 픽셀 중 모서리 부분에 존재하는 서브 픽셀의 깊이는 0[무단위]이다. 또한, 16개의 서브 픽셀 각각의 깊이 중 깊이가 가장 큰 서브 픽셀은 16개의 서브 픽셀 중 중앙 부분에 존재하는 4개의 서브 픽셀이다. 이 때, 그 중앙 부분에 존재하는 서브 픽셀이 갖는 깊이 정보는 렌더링 포인트에 대응되는 이미지 포인트의 깊이에 관한 정보이다. 한편, 하나의 템플릿 (810)에 포함된 모든 서브 픽셀들 중 깊이 정보를 갖는 모든 서브 픽셀의 색상 정보는 렌더링 포인트의 색상 정보와 동일하다.
도 8의 (b)에 도시된 바에 따르면, 하나의 템플릿(820)은 화면 상에서 25개의 서브 픽셀을 차지한다. 이 경우, 25개의 서브 픽셀 중 모서리 부분에 존재하는 서브 픽셀의 깊이는 0이다. 또한, 25개의 서브 픽셀 각각의 깊이 중 깊이가 가장 큰 서브 픽셀은 25개의 서브 픽셀 중 정 가운데에 존재하는 서브 픽셀이다. 이 때, 그 정 가운데에 존재하는 서브 픽셀이 갖는 깊이 정보는 렌더링 포인트에 대응되는 이미지 포인트의 깊이에 관한 정보이다. 한편, 하나의 템플릿(820)에 포함된 모든 서브 픽셀들 중 깊이 정보를 갖는 모든 서브 픽셀의 색상 정보는 렌더링 포인트의 색상 정보와 동일하다.
또한, 도 8의 (c)에 도시된 바에 따르면, 하나의 템플릿(830)은 화면 상에서 36개의 서브 픽셀을 차지한다. 이 경우, 36개의 서브 픽셀 중 모서리 부분에 존재하는 서브 픽셀의 깊이는 0이다. 또한, 36개의 서브 픽셀 각각의 깊이 중 깊이가 가장 큰 서브 픽셀은 36개의 서브 픽셀 중 중앙 부분에 존재하는 4개의 서브 픽셀이다. 이 때, 그 중앙 부분에 존재하는 서브 픽셀이 갖는 깊이 정보는 렌더링 포인트에 대응되는 이미지 포인트의 깊이에 관한 정보이다. 한편, 하나의 템플릿(830)에 포함된 모든 서브 픽셀들 중 깊이 정보를 갖는 모든 서브 픽셀의 색상 정보는 렌더링 포인트의 색상 정보와 동일하다.
도 9는 도 7에 도시된 스플랫 갱신부(750)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 도시된 바와 같이, 스플랫(910, 920)간에 겹치는 부분이 존재하는 경우, 스플 랫 갱신부(750)는 하나의 스플랫(910)에서 다른 하나의 스플랫(920)에 포함되는 부분을 제거한다. 이와 함께, 스플랫 갱신부(750)는 하나의 스플랫(920)에서 다른 하나의 스플랫(910)에 포함되는 부분을 제거한다.
이를 위해, 스플랫 갱신부(750)는 '화면상에서 동일한 서브 픽셀에 표시되는' 하나의 스플랫(910)의 일부분(950)과 다른 하나의 스플랫(920)의 일부분(940) 각각의 깊이를 비교하고, 이 중 깊이가 작은 일부분(940)을 제거함으로써 스플랫(920)을 갱신한다. 마찬가지로, 스플랫 갱신부(750)는 '화면상에서 동일한 서브 픽셀에 표시되는' 다른 하나의 스플랫(920)의 일부분(970)과 하나의 스플랫(910)의 일부분(960) 각각의 깊이를 비교하고, 이 중 깊이가 작은 일부분(960)을 제거함으로써 스플랫(910)을 갱신한다. 여기서, 일부분의 깊이란 일부분과 시점(930)간의 거리를 의미한다.
도 10은 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로우챠트로서, 시점 및 이미지 포인트의 깊이별로 해상도를 선택하고, 이미지 포인트마다 깊이를 구하고, 입체적 스플랫을 생성하는 단계들(제1010~ 1040 단계들)로 이루어진다.
우선, 데이터 입력부(210)는 이미지 포인트의 데이터 포맷이 포인트 클라우드 포맷이 아닌 경우, 이미지 포인트의 데이터 포맷을 포인트 클라우드 포맷으로 변환한다(제1010 단계).
제1010 단계 후에, 해상도 선택부(220)는 '시점' 및 '이미지 포인트의 깊이'별로 해상도를 선택하고(제1020 단계), 깊이 연산부(230)는 이미지 포인트마다 깊 이를 구한다(제1030 단계).
제1030 단계 후에, 스플래팅부(240)는 포인트 모델을 투영하여 생성된 렌더링 포인트마다 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생성한다(제1040 단계).
도 11은 도 10에 도시된 제1040 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(1040A)의 플로우챠트로서, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫을 생성함으로써 그 포인트 모델을 렌더링하는 단계들(제1110~ 1150 단계들)로 이루어진다.
우선, 투영부(710)는 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하고(제1110 단계), 반지름 연산부(720)는 그 렌더링 포인트마다, 제1020 단계에서 선택된 해상도에 반비례하는 반지름을 구한다(제1120 단계).
제1120 단계 후에, 템플릿 검색부(742)는 제1120 단계에서 구해진 반지름에 대응되는 템플릿을 미리 마련된 템플릿 중에서 검색하고(제1130 단계), 템플릿 할당부(744)는 제1130 단계에서 검색된 템플릿을 그 렌더링 포인트의 스플랫으로서 이용한다(제1140 단계).
이러한, 제1120 내지 제1140 단계는, 제1110 단계에서 생성된 렌더링 포인트마다 수행된다.
한편, 제1140 단계에서 생성된 스플랫간에 겹치는 부분이 존재하는 경우, 스플랫 갱신부(750)는 하나의 스플랫에서 다른 하나의 스플랫에 포함되는 부분을 제거함으로써, 스플랫의 형상을 갱신한다(제1150 단계).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브 (예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법에 의하면, 포인트 모델이 투영되어 생성된 각 포인트마다 구(또는, 반구) 형상의 스플랫이 생성됨으로써 그 포인트 모델이 렌더링되므로, 종래의 평면 스플래팅을 이용한 포인트 기반 렌더링 방안에서와 달리, 비늘 효과(scale effect)가 발생되지 않고, 그에 따라, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법은 렌더링 영상의 화질을 개선하는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법은, 스플랫의 형상이 구 또는 반구이므로, 종래의 평면 스플래팅을 이용한 포인트 기반 렌더링 방안에서와 달리, 렌더링된 결과가 시점에 영향을 받지 않고, 그에 따라, 시점이 이동되더라도 화질이 일정한 렌더링 영상을 제공하는 효과를 갖는다. 나아가, 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법은, 미리 설정된 해상도에 상응하여 연산된 반지름을 갖는 스플랫을 이용하여 렌더링 영상을 생성하므로, 수 많은 다각형을 적절히 조합함으로써 렌더링 영상을 생성하는 종래의 폴리건 기반 렌더링 방안에서와 달리, 렌더링을 신속하게 수행하는 효과도 갖는다.
도 12의 (a)~ (c)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제1 참고도들이다. 구체적으로, 도 12의 (a)는 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상(1210)의 일 례를 나타내는 도면이고, 도 12의 (b)는 원 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상(1220)의 일 례를 나타내는 도면이고, 도 12의 (c)는 구 또는 반구 형상의 입체적 스플랫을 생성하는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치에 의해 렌더링된 영상(1230)의 일 례를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 12의 (a)에서 (c)로 진행할수록, 비늘 효과는 사라지며 화질은 개선된다.
도 13의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제2 참고도들이다. 구체적으로, 도 13의 (a)는 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상(1310)과 이 중 일부 영상(1320)을 확대시킨 영상(1330)의 일 례를 나타내는 도면이고, 도 13의 (b)는 구 또는 반구 형상의 입체적 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상(1340)과 이 중 일부 영상(1350)을 확대시킨 영상(1360)의 일 례를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 13의 (a)에서 (b)로 진행할수록, 비늘 효과는 사라지며 화질은 개선된다.
도 14의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제3 참고도들이다. 구체적으로, 식별번호 1410은 포인트 모델을 포함한 영상 즉, 렌더링하고자 하는 3차원 영상의 일 례를 나타내고, 식별번호 1430은 그 3차원 영상(1410)의 일부 영상(1420)을 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링한 결과를 나타내고, 식별번호 1440은 그 3차원 영상(1410)의 일부 영상(1420)을 구 또는 반구 형상의 입체적 스플랫을 생성하는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치에 의해 렌더링한 결과를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 식별번호 1440으로 표기된 영상의 화질이 식별번호 1430으로 표기된 영상의 화질보다 우수하다.
도 15의 (a)~ (b)는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제4 참고도들이다. 구체적으로, 식별번호 1510은 포인트 모델을 포함한 영상 즉, 렌더링하고자 하는 3차원 영상의 일 례를 나타내고, 식별번호 1530은 그 3차원 영상(1510)의 일부 영상(1520)을 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링한 결과를 나타내고, 식별번 호 1540은 그 3차원 영상(1510)의 일부 영상(1520)을 구 또는 반구 형상의 입체적 스플랫을 생성하는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치에 의해 렌더링한 결과를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 식별번호 1540으로 표기된 영상의 화질이 식별번호 1530으로 표기된 영상의 화질보다 우수하다.
도 16은 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제5 참고도들이다. 구체적으로, 식별번호 1610은 포인트 모델을 포함한 영상 즉, 렌더링하고자 하는 3차원 영상의 일 례를 나타내고, 식별번호 1620은 그 3차원 영상(1610)을 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링한 결과를 나타내고, 식별번호 1630은 그 3차원 영상(1610)을 구 또는 반구 형상의 입체적 스플랫을 생성하는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치에 의해 렌더링한 결과를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 식별번호 1630(특히, 식별번호 1635)으로 표기된 영상의 화질이 식별번호 1620(특히, 식별번호 1625)으로 표기된 영상의 화질보다 우수하다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 의한 포인트 기반 렌더링 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 제6 참고도들이다. 구체적으로, 도 17a는 종래의 폴리건 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상의 일 례를 나타내고, 도 17b는 사각형 형상의 평면 스플랫을 생성하는 종래의 포인트 기반 렌더링 방안에 의해 렌더링된 영상의 일 례를 나타내고, 도 17c는 구 또는 반구 형상의 스플랫을 생성하는 본 발명에 의한 렌더링 장치에 의해 렌더링된 영상의 일 례를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 도 17c의 화질이 도 17a 및 도 17b의 화질보다 우수하다.

Claims (12)

  1. 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 투영부;
    상기 렌더링 포인트마다, 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산하는 반지름 연산부; 및
    상기 연산된 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 상기 렌더링 포인트마다 생성하는 스플랫 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 포인트 기반 렌더링 장치는
    하나의 상기 스플랫에서 다른 하나의 상기 스플랫에 포함되는 부분을 제거함으로써 상기 스플랫을 갱신하는 스플랫 갱신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 스플랫 생성부는
    반지름을 어드레스로 하여 템플릿을 저장하는 템플릿 저장부;
    상기 연산된 반지름을 어드레스로 갖는 템플릿을 상기 저장된 템플릿에서 검색하는 템플릿 검색부; 및
    상기 검색된 템플릿을 상기 스플랫으로서 출력하는 템플릿 할당부를 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 포인트 기반 렌더링 장치는
    상기 포인트 모델을 이루는 이미지 포인트 각각의 깊이를 연산하는 깊이 연산부를 더 구비하고,
    상기 반지름 연산부는, 상기 이미지 포인트의 깊이별로 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 반지름 연산부는
    시점 및 상기 이미지 포인트의 깊이별로 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 연산하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  6. 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 투영부;
    미리 설정된 해상도에 상응하여 체적을 연산하는 반지름 연산부; 및
    상기 연산된 체적을 갖는 입체적 스플랫을 상기 렌더링 포인트마다 생성하는 스플랫 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 장치.
  7. (a) 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 단계;
    (b) 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 구해진 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생성하는 단계를 구비하고,
    상기 (b) 및 (c) 단계는 상기 렌더링 포인트마다 수행되는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 포인트 기반 렌더링 방법은
    (d) 하나의 상기 스플랫에서 다른 하나의 상기 스플랫에 포함되는 부분을 제거함으로써 상기 스플랫을 갱신하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    (d1) 상기 하나의 스플랫의 화소와 상기 다른 하나의 스플랫의 화소가 동일한 영역에 표시되는가 판단하는 단계;
    (d2) 상기 하나의 스플랫의 화소와 상기 다른 하나의 스플랫의 화소가 동일한 영역에 표시된다고 판단되면, 상기 하나의 스플랫의 화소가 상기 다른 하나의 스플랫의 화소보다 깊은가 판단하는 단계; 및
    (d2) 상기 하나의 스플랫의 화소가 상기 다른 하나의 스플랫의 화소보다 깊다고 판단되면, 상기 하나의 스플랫의 화소가 갖는 정보를 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    (c1) 상기 구해진 반지름에 상응하는 템플릿을 미리 마련된 템플릿에서 검색하는 단계; 및
    (c2) 상기 검색된 템플릿을 상기 스플랫으로서 이용하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법.
  11. (a) 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 단계;
    (b) 미리 설정된 해상도에 상응하여 체적을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 구해진 체적을 갖는 입체적 스플랫을 생성하는 단계를 구비하고,
    상기 (b) 및 (c) 단계는 상기 렌더링 포인트마다 수행되는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법.
  12. (a) 주어진 포인트 모델을 투영하여 복수의 렌더링 포인트를 생성하는 단계;
    (b) 미리 설정된 해상도에 상응하여 반지름을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 구해진 반지름을 갖는 반구 또는 구 형상의 스플랫을 생성하는 단계를 구비하고,
    상기 (b) 및 (c) 단계는 상기 렌더링 포인트마다 수행되는 것을 특징으로 하는 포인트 기반 렌더링 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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