KR100849693B1 - 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템 - Google Patents

정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템 Download PDF

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KR100849693B1 KR1020060136324A KR20060136324A KR100849693B1 KR 100849693 B1 KR100849693 B1 KR 100849693B1 KR 1020060136324 A KR1020060136324 A KR 1020060136324A KR 20060136324 A KR20060136324 A KR 20060136324A KR 100849693 B1 KR100849693 B1 KR 100849693B1
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Abstract

본 발명은 이미지 구현에 전용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리가 수행되도록 함으로써 그림자의 이미지 구현시 렌더링 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리를 그래픽 처리 전용으로 활용하는 GPU에 의해 수행되도록 함으로써 이미지 구현 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공할 수 있다.
오브젝트, 정적 그림자, 렌더링, 그래픽 처리 수단(GPU)

Description

정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING STATIC-SHADOW}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정적 그림자 생성 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 오브젝트의 정적 그림자를 렌더링하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정적 그림자 생성 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정적 그림자 생성 방법을 수행하는 데 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 장치의 내부 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 정적 그림자 생성 시스템 110 : 제1 광원
120 : 도분해 수단 130 : 좌표 인지 수단
140 : 그래픽 처리 수단 150 : 조도 측정 수단
160 : 그림자 결정 수단 170 : 반사광 회귀 수단
본 발명은 이미지 구현에 전용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리가 수행되도록 함으로써 그림자의 이미지 구현시 렌더링 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템에 관한 것이다.
종래기술에 따른 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리 방법에서는, 그림자를 렌더링할 오브젝트 자체가 단순하거나 오브젝트의 객체 수가 적다는 등의 이유로, 추가적인 디바이스를 구비하지 않고도 중앙처리장치(CPU)에서 적절히 그림자의 이미지 구현을 대신하는 경향이 있어 왔다.
이러한 종래의 그림자 이미지 구현 방식에서는 디바이스의 추가가 없어 구축 비용을 절감할 수 있는 장점은 있으나, 데이터를 로딩하거나 전체적인 신호 처리를 수행해야 할 중앙처리장치(CPU)의 시스템 자원을 일부 전환하여 그림자 렌더링에 활용하는 것이다.
하지만, 근래 들어 렌더링 기술의 발전과 함께, 오브젝트의 구조가 복잡해지고, 보다 많은 다수의 오브젝트를 동시간에 렌더링 처리해야 하는 요구가 증가하면서, 중앙처리장치(CPU)를 이용한 그림자의 이미지 구현 방식은 이미 한계에 다다르고 있다.
이는 중앙처리장치(CPU)에 의한 그림자의 이미지 구현 방식이 필연적으로 렌더링 속도가 현저히 저하될 수 밖에 없으며, 더욱이 렌더링 할 데이터의 양이 상당해지는 경우, 그림자의 구현을 최적화하는 데에 어려움이 초래된다는 점에 기인한 다.
따라서, 이미지 구현에 전용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해 그림자의 렌더링이 수행되도록 함으로써 그림자의 이미지 구현 속도를 상향시킬 수 있는 새로운 개념의 그림자 생성 모델의 등장이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리를 그래픽 처리 전용으로 활용하는 GPU에 의해 수행되도록 함으로써 이미지 구현 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 3D의 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개한 후, 가상 입방체에 맺힌 그림자의 밀도를 정확하게 확인할 수 있으며 이에 따라 품질이 우수한 오브젝트의 그림자 표시가 가능한 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종래의 그림자 생성 방식에서 고려하지 않았던 반사광선에 의한 오브젝트의 그림자를 구현함으로써 실제 그림자에 근접하는 오브젝트의 그림자를 생성할 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 정적 그림자 생성 방법은, 제1 광원으로부터의 광선을 소정 오브젝트에 조사하여 형성된 오브젝트의 그림자를, 3D 의 가상 입방체로 투영하는 단계와, 상기 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개하는 단계와, 상기 투영된 그림자에 대한 상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성하는 단계와, 상기 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행하여 상기 그림자를 그림자 이미지로 구현하는 단계와, 특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 일지점에서, 상기 구현된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 선정된 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별하는 단계, 및 상기 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그림자로 결정하고, 상기 결정된 가시 그림자를 상기 오브젝트의 그림자 처리시 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성으로서, 정적 그림자 생성 시스템은 소정 오브젝트에 광선을 조사하여 형성되는 오브젝트의 그림자를, 3D의 가상 입방체로 투영하는 제1 광원과, 상기 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개하는 도분해 수단과, 상기 투영된 그림자에 대한 상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성하는 좌표 인지 수단과, 상기 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행하는 상기 그림자를 그림자 이미지로 구현하는 그래픽 처리 수단과, 특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 일지점에서, 상기 구현된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단하고, 상기 판단 결과, 선정된 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별하는 조도 측정 수단, 및 상기 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그림자로 결정하고, 상기 결정된 가시 그림자를 상기 오브젝트의 그림자 처리시 반영하는 그림자 결정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템에 대하여 설명한다.
본 명세서에서 지속적으로 사용되는 가상 입방체는 광원으로부터 조사되는 광선에 의해 형성된 오브젝트의 상(그림자)이 비쳐지는 가상의 스크린으로서, 오브젝트가 실제의 광원에 노출되는 경우 형성되는 그림자의 형태를 모델링하기 위한 수단을 의미할 수 있다. 즉, 가상 입방체는 광선을 받는 오브젝트의 뒷면으로 형성되는 오브젝트의 그림자를 일시 보관하게 된다. 가상 입방체의 구조는 특별히 한정하지 않으나, 본 실시예에서는 육면체의 형태를 갖는 도형을 예시하여 본 발명의 정적 그림자 생성 시스템을 설명한다.
본 실시예에서의 오브젝트는 그림자를 렌더링할 사물체이며, 예컨대 게임에서 게임 화면에 표시되어야 할 사물체 중에서 위치가 지속적으로 또는 일시적으로 고정되는 사물체를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 게임 내의 오브젝트로는 건물, 나무 등, 위치가 계속 고정되는 배경물, 플레이어 캐릭터, NPC 등 게임 진행에 따라 위치를 일시 고정하는 캐릭터 등이 예시될 수 있다.
본 발명의 정적 그림자 생성 시스템은 이미지 구현에 전용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리가 수행되도록 함으로써, 종래에 중앙처리장치(CPU)가 그림자의 렌더링 처리를 대행함에 따라 초래되었던 문제점들을 해소할 수 있다. 즉, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 그림자의 렌더링 처리를, 데이터 로딩과 관련한 신호 처리에 적합한 중앙처리장치(CPU)가 수행하지 않게 하고, 대신 그래픽 처리 수단(GPU)에서 수행되도록 하여 최적화 된 상태에서 그림자의 이미지 구현이 이루어지도록 하며, 이를 통해 렌더링 속도를 현저하게 향상시킬 수 있다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 정적 그림자 생성 시스템의 구체적인 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정적 그림자 생성 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 정적 그림자 생성 시스템(100)은 제1 광원(110), 도분해 수단(120), 좌표 인지 수단(130), 그래픽 처리 수단(140), 조도 측정 수단(150) 및 그림자 결정 수단(160)을 포함할 수 있다.
우선, 설명의 편의를 위해 본 명세서에서는, 조사되는 광선에 의해 형성되는 오브젝트의 상을 '그림자'로 표기하고, 상기 '그림자'를 GPU인 그래픽 처리 수단(140)에 의해 렌더링 처리한 결과물을 '그림자 이미지'로 기재한다.
우선, 제1 광원(110)은 그림자를 렌더링할 오브젝트로, 선정된 럭스(lux)의 광선을 조사시키는 장치로서, 예컨대 광원의 물리적 크기를 무시하는 점광원(點光原) 형태의 발광 장치 등을 예시할 수 있다. 즉, 제1 광원은 내부에 포함되는 빛 발진장치를 이용하여 자체적으로 광선을 발진시키고, 상기 발진한 광선을 오브젝트에 조사함으로써 오브젝트의 그림자가 형성되도록 하는 환경을 마련하는 수단이다. 제1 광원(110)이 오브젝트에서 이격되어야 할 거리는 본 명세서에서 특별하게 한정하지 않으나, 광원의 밝기가 상기 이격된 거리의 제곱에 반비례한다는 물리법칙을 고려하여 본 시스템의 운영자가 유연하게 설정할 수 있다.
본 실시예에서 제1 광원(110)의 광선을 오브젝트에 조사시키는 것은, 광선 에 반응하여 실제 형성되는 오브젝트의 그림자를 모델링하기 위한 것이고, 더불어 그래픽 처리 수단(GPU)에 의한 그림자의 렌더링 처리시 상기 모델링된 그림자의 형태에 따라 실제와 가장 유사하게 렌더링 처리가 수행되도록 하려는 의도에 기인한 것이다.
즉, 제1 광원(110)은 오브젝트에 광선을 조사하여 형성되는 오브젝트의 그림자를, 3D의 가상 입방체로 투영하는 역할을 한다. 상술한 바와 같이, 가상 입방체는 오브젝트의 그림자를 일시 보관(catch)하는 육면체의 스크린이며, 예컨대 광선의 조사 각도, 광원과 오브젝트 사이의 이격거리, 광원의 강도에 상응하여 상이한 밀도를 가지고 가상 입방체의 면으로 오브젝트의 그림자를 투영할 수 있다.
도분해 수단(120)은 부피를 갖는 3차원의 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개하는 역할을 한다. 즉, 도분해 수단(120)은 그림자를 일시 보관하는 가상 입방체를 평면화하여 가상 평면도로 전개함으로써 본 발명의 정적 그림자 생성 시스템(100)으로 하여금 전개된 가상 평면도에서 그림자가 투영된 지점을 정확하게 식별할 수 있도록 한다.
그림자의 투영 지점을 정확하게 판단하기 위해, 상기 가상 입방체(또는 가상 평면도)의 각 면은, 다수의 픽셀로 구획될 수 있으며, 각각의 픽셀은 좌표로 특정됨으로써 그림자가 투영되는 가상 입방체의 위치(지점)를 정확하게 식별할 수 있도록 한다. 이러한 픽셀에 좌표를 부여하는 것은 본 발명의 좌표 인지 수단(130)에 수행될 수 있으며, 예컨대 구획된 픽셀 각각으로 상이한 픽셀 식별자를 대응시키고, 상기 픽셀 식별자에 의해 특정 하나의 픽셀을 식별하도록 할 수 있다.
또한, 좌표 인지 수단(130)은 투영된 그림자에 대한 상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성할 수 있어, 관심 대상이 되는 그림자가 투영된 픽셀에 대해서만 좌표 정보를 생성하고 이를 통해 상기 좌표 인지 수단(130)의 신호 처리량을 최소화시킨다. 상기 좌표 정보에 의해서는 그림자가 투영된 가상 평면도(또는 가상 입방체)에서의 위치(지점)를 식별할 수 있으며, 더 나아가 그림자가 실제 표시되는 오브젝트 후방의 위치 등에 대해서도 식별이 가능하다.
특히, 좌표 인지 수단(130)에 의해 생성된 좌표 정보에는 그림자가 투영된 픽셀 각각에 대한 포지션(position) 및 법선벡터(normal vector)를 포함할 수 있어, 그림자가 투영된 가상 평면도(가상 입방체)에서의 위치(지점) 및 그림자의 투영 방향을 결정할 수 있게 된다. 여기서, 포지션은 그림자가 투영된 것으로 식별된 픽셀 내의 위치(지점) 지정과 관련되며, 예컨대 각 픽셀에 상이하게 대응하는 픽셀 식별자로 표기할 수 있다. 또한, 법선벡터는 오브젝트의 그림자가 투영되는 방향을 지정하는 것으로, 예컨대 그림자가 투영된 픽셀 면에 수직하는 방향으로 결정할 수 있다.
그래픽 처리 수단(140)은 상기 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행하는 것으로, 가상 평면도에 투영된 그림자를 그래픽화하여 그림자 이미지로서 구현하는 역할을 한다. 그림자에 대한 렌더링 처리에 있어서, 그래픽 처리 수단(140)은 가상 평면도(가상 입방체)에 투영된 그림자의 밀도에 따라 구현되는 그림자 이미지의 어두운 정도를 상이하게 할 수 있으며, 이를 통해 우수한 질감을 갖는 그림자 이미지의 구현이 가능할 수 있다. 다만, 상기 어두운 정도가 선정된 수준을 만 족하지 않은 경우, 후술하는 조도 측정 수단(150)은 수준이 만족되지 않는 그림자 이미지를 제거하여 실제 오브젝트의 그림자로서 표시되지 않도록 한다.
상기 시점에서 그래픽 처리 수단(140)에 의한 그림자의 렌더링 처리는 가상 평면도(또는 가상 입방체)에 투영된 그림자에 대한 가렌더링 과정일 수 있으며, 이후 정적 그림자 생성 시스템(100)은 상기 가렌더링된 다수의 그림자 이미지 중에서 실제 오브젝트의 그림자(가시 그림자)로 표시할 정도의 품질이 우수한 가렌더링 그림자 이미지를 선택한다.
이러한 구현 품질이 우수한 가렌더링 그림자 이미지의 선택을 위해, 조도 측정 수단(150)은 특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 위치(지점)에서, 가렌더링된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단하고, 선정된 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별한다. 즉, 조도 측정 수단(150)은 그림자의 밀도가 높은 픽셀에 대해서 렌더링 처리한 그림자 이미지 만을 선별적으로 선택하고, 밀도가 기준보다 낮은 픽셀에 대해서 렌더링 처리한 그림자 이미지를 제거한다. 여기서 선정된 수준은 본 시스템의 운영자에 의해 유연하게 결정되며, 예컨대 그림자 이미지를 구현하는 경우 그림자의 형태가 분명하며 임의 규정의 품질이 유지되는 정도의 것으로 결정할 수 있다.
만약 판단 결과, 선정된 수준을 만족하지 않을 경우, 조도 측정 수단(150)은 수준 미만의 어두운 정도를 갖는 그림자 이미지를 제거하고, 실제 오브젝트의 그림자(가시 그림자)로서 표시되지 않도록 한다.
그림자 결정 수단(160)은 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그 림자로서 결정하는 역할을 한다. 상기 가시 그림자는 이미지 구현 서비스를 제공 받는 관측자에게 실질적으로 보여지는 오브젝트의 그림자를 의미한다. 즉, 그림자 결정 수단(160)은 품질이 보장되는 그림자 이미지 만을 실제 오브젝트의 그림자로 표시할 수 있다. 즉, 그림자 결정 수단(160)은 픽셀에 투영된 그림자가 포함되는지 여부를 확인하고, 그 확인 결과를 오브젝트의 그림자 렌더링 처리 수행시 반영하여 보다 품질 좋은 오브젝트의 그림자 구현이 가능하도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리를 그래픽 처리 전용으로 활용하는 GPU에 의해 수행되도록 함으로써 이미지 구현 속도를 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 정적 그림자 생성 시스템(100)은 3D의 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개한 후, 가상 입방체에 맺힌 그림자의 밀도를 정확하게 확인할 수 있으며 이에 따라 품질이 우수한 오브젝트의 그림자 표시가 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 정적 그림자 생성 시스템은 광선을 받는 오브젝트의 표면에서 반사되는 광선(반사광선)에 의해 형성되는 그림자를 렌더링 처리에 반영하는 것에 대해 설명한다.
이를 위해, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 반사광 회귀 수단(170)을 더 포함할 수 있고, 반사광 회귀 수단(170)은 제1 광원(110)의 광선을 반사한 오브젝트의 일표면을 제2 광원으로 결정하고, 결정된 제2 광원으로부터의 광선에 의해 생성되는 오브젝트의 그림자를 가상 입방체에 재투영하는 역할을 한다. 여기서, 제2 광원은 자체적으로 광선을 생성하지 않고 제1 광원의 광선을 반사시키는 가상의 광 선 소스를 의미할 수 있다. 제2 광원에서 방출(반사)된 광선은, 예컨대 오브젝트를 둘러싸는 빛차단벽에서 리턴되어 다시 오브젝트로 조사하며, 이에 따라 상기 조사된 반사광선에 의해 형성된 그림자를 가상 입방체에 재투영되도록 하는 환경을 마련할 수 있다.
반사광 회귀 수단(170)에 의한 오브젝트 표면에서의 제2 광원 결정 또는 반사광선의 오브젝트 재조사 과정은, 제1 광원(110)에서 방출된 단일의 광선이 오브젝트에 조사되어 소멸될 때까지 지속적으로 반복될 수 있다.
이러한 반사광선의 의한 그림자의 재투영은 종래의 그림자 생성 방식에서는 렌더링 대상에서 제외되었던 것으로, 본 실시예에서는 이를 충분히 반영하여 보다 실제와 같은 그림자의 렌더링 처리가 수행되도록 할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 오브젝트의 정적 그림자를 렌더링하는 것에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 오브젝트의 정적 그림자를 렌더링하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리시, 오브젝트에 광선을 조사하여 형성된 그림자를 가상 입방체에서 캐치하고, 상기 캐치된 그림자를 참고하여 실제와 같은 오브젝트의 그림자가 구현되도록 하는 역할을 한다.
우선, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 도 2의 ⅰ)과 같이, 광선을 오브젝트에 직접 조사하여 형성되는 그림자를 3D의 가상 입방체에 투영한다. 오브젝트의 그림자는 가상 입방체의 일부 면 또는 전체 면에 걸쳐 투영하며, 광선의 조사 각도, 광원과 오브젝트 사이의 이격거리, 광원의 강도에 등에 따라 그림자의 밀도가 상이하게 투영될 수 있다.
도 2의 ⅰ)에서는 오브젝트 'A'에 광선이 조사되고, 상기 광선의 조사에 따라 형성된 오브젝트 'A'의 그림자가 가상 입방체의 전면, 우면, 좌면에 걸쳐 투영되는 것을 예시한다. 또한, 가상 입방체의 각 면은 복수의 픽셀로 구획될 수 있으며, 일부의 픽셀로 투영된 그림자가 포함될 수 있다.
또한, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 그림자가 투영된 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개시킨다. 이때, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 그림자가 포함되는 픽셀의 각 면에서의 포지션, 및 그림자가 투영되는 방향에 관한 법선벡터를 연산하고 이들을 좌표 정보로서 생성한다. 이에 따라, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 전개된 2D의 가상 평면도에서 그림자가 포함되는 픽셀의 위치(지점)를 식별할 수 있고, 추후 오브젝트에 대해 가시 그림자를 표시하는 과정에서 상기 가시 그림자가 정확한 위치에서 표시되도록 할 수 있다.
도 2의 ⅱ)에서는 전개된 가상 평면도에서 그림자가 투영된 픽셀을, 픽셀 '우3/4, 우4/4', 픽셀 '좌3/4, 좌4/4', 픽셀 '전1/4 내지 전4/4'로 확인하고, 그 각각에 대해 포지션 및 법선벡터를 연산한다.
예컨대, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 그림자를 포함하는 픽셀에 대해 상기 포지션을 '(우3/4)'로 결정하고, 상기 법선벡터를 '(16, -20, 8)'로 결정할 수 있다. 여기서, 법선벡터는 일반적인 법선벡터를 구하는 공식에 준하여 예컨대, 픽셀 '우3/4' 내에 설정된 좌표 P(0,0,0), Q(2,4,6), R(-1,2,7)에 대해서, 평면 PQR의 법선벡터는 벡터 PQ와 벡터 PR에 공통으로 수직한 벡터로서 연산할 수 있다. 즉, 연산식에서 벡터 PQ는 'Q-P(=(2,4,6)-(0,0,0))'로 (2,4,6)이며, 벡터 PR은 'R-P(=(-1,2,7)-(0,0,0))'로 (-1,2,7)이다. 따라서, 평면 PQR의 법선벡터는 (벡터 PQ) * (벡터 PR)의 연산, 즉 '(2,4,6) * (-1,2,7) = (16, -20, 8)'이 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 그림자가 투영된 픽셀의 포지션 및 그림자가 투영되는 방향으로의 법선벡터를 활용하여 오브젝트의 그림자가 생성되는 실제의 위치를 식별할 수 있게 된다.
이후, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 투영된 그림자에 대해 렌더링 처리를 수행하여 그림자 이미지를 구현하며, 밀도가 높은 그림자 이미지 만을 선별하여 실제 오브젝트의 그림자로 표시되는 가시 그림자로서 결정한다.
도 2의 ⅱ)에서는 정적 그림자 생성 시스템(100)이 렌더링 처리된 그림자 이미지 중에서 어두운 정도가 충분하다고 판단되는 픽셀 '전1/4 내지 전4/4'와 연관된 그림자 이미지 만을 오브젝트 'A'의 가시 그림자로 결정되도록 하는 것을 예시할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 정적 그림자 생성 시스템(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정적 그림자 생성 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
본 발명의 정적 그림자 생성 방법은 상술한 정적 그림자 생성 시스템(100) 에 의해 수행된다.
우선, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 제1 광원(110)으로부터의 광선을 소정 오브젝트에 조사하여 형성된 오브젝트의 그림자를, 3D의 가상 입방체로 투영한다(S310). 본 단계(S310)는 특정 오브젝트의 그림자가 생성되는 형태를 모델링하기 위한 과정으로, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 제1 광원(110)의 광선에 의해 생성된 그림자가 가상 입방체의 표면에 상이 맺도록 함으로써 오브젝트의 그림자를 캐치(일시 보관)한다.
또한, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개한다(S320). 본 단계(S320)는 생성된 그림자가 투영된 정확한 위치 식별을 위해 부피를 갖는 3차원의 가상 입방체를 2차원의 가상 평면도로 분해하는 과정이다.
다음으로, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 투영된 그림자에 대한 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성한다(S330). 본 단계(S330)는 투영된 그림자를 포함하는 가상 평면도의 픽셀 위치를 식별하고, 해당 픽셀에 포함되는 그림자의 투영 방향을 식별하기 위해 좌표 정보를 생성하는 과정이다. 즉, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 픽셀의 위치를 식별하기 위한 포지션 및 그림자의 투영 방향을 식별하기 위한 법선벡터를 상기 좌표 정보로서 생성한다.
또한, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행한다(S340). 본 단계(S340)는 이미지 구현 처리에 전용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해 그림자 이미지를 구현하는 과정으로, 가상 평면도에 투영된 그림자의 밀도에 따라 그림자 이미지의 어두운 정도가 상이하게 렌더링되도록 한다.
계속해서, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 지점에서, 상기 렌더링된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단한다(S350). 본 단계(S350)는 가상 평면도에 투영된 그림자를 참조하여 렌더링된 그림자 이미지의 품질을 선별하는 과정으로, 투영된 그림자의 밀도가 높고 이로 인해 렌더링된 그림자의 이미지가 우수한 품질을 유지하는 그림자 이미지를 선택한다.
즉, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 상기 판단 결과, 선정된 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별하고(S352)하고, 상기 판단 결과, 선정된 수준을 만족하지 못하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 제거(S354)함으로써 품질이 우수한 그림자 만을 선별할 수 있도록 한다.
이후, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 상기 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그림자로서 결정한다(S360). 본 단계(S360)는 품질이 우수하다고 판단되는 그림자 이미지를 선별하여 관측자에게 실질적으로 보여지는 오브젝트의 그림자로 표시하는 과정으로, 그림자 이미지와 연관된 좌표 정보를 이용하여 관측자가 보는 가시면(예, 오브젝트의 후방향의 면)으로 상기 결정된 가시 그림자가 표시되도록 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 광선에 의해 생성되는 오브젝트의 그림자를 모델로하여 상기 그림자에 대한 렌더링을 수행함으로써 실제의 그림자 형상과 최적하게 유사한 그림자가 이미지 구현되도록 할 수 있다. 더불어, 본 발명에 의하면, 종래에 중앙처리장치(CPU)가 대행하던 그림자의 렌더링 처리를, 이미지 구현에 전 용으로 활용되는 그래픽 처리 수단(GPU)에 의해 최적한 환경에서 수행되도록 함으로써 이미지 구현 속도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 가상 입방체의 면을 구획하는 픽셀에 그림자가 투영되는지의 여부를 확인하고, 그 확인 결과를 오브젝트의 그림자 렌더링 처리 수행시 반영되도록 하여 정확한 지점에서 품질 좋은 그림자의 이미지 구현을 가능하게 할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로서, 정적 그림자 생성 시스템(100)은 광선을 반사하는 오브젝트의 일표면을 제2 광원으로 결정하고, 제2 광원으로부터 방출된 광선(반사광선)에 의해 생성되는 오브젝트의 그림자를 가상 입방체에 재투영할 수 있다. 이에 따라, 종래의 그림자 생성 방식에서 고려하지 않았던 반사광선에 의한 오브젝트의 그림자를 구현함으로써 실제 그림자에 근접하는 오브젝트의 그림자를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 정적 그림자 생성 방법을 수행하는 데 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 장치의 내부 블록도이다.
컴퓨터 장치(400)는 램(RAM: Random Access Memory)(420)과 롬(ROM: Read Only Memory)(430)을 포함하는 주기억장치와 연결되는 하나 이상의 프로세서(410)를 포함한다. 프로세서(410)는 중앙처리장치(CPU)로 불리기도 한다. 본 기술분야에서 널리 알려져 있는 바와 같이, 롬(430)은 로컬 데이터(data)와 명령(instruction)을 단방향성으로 CPU에 전송하는 역할을 하며, 램(420)은 통상적으로 로컬 데이터와 명령을 양방향성으로 전송하는 데 사용된다. 램(420) 및 롬(430)은 컴퓨터 판독 가능 매체의 어떠한 적절한 형태를 포함할 수 있다. 대용량 기억장치(Mass Storage)(440)는 양방향성으로 프로세서(410)와 연결되어 추가적인 로컬 데이터 저장 능력을 제공하며, 상기된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 중 어떠한 것일 수 있다. 대용량 기억장치(440)는 프로그램, 로컬 데이터 등을 저장하는데 사용되며, 통상적으로 주기억장치보다 속도가 느린 하드 디스크와 같은 보조기억장치이다. CD 롬(460)과 같은 특정 대용량 기억장치가 사용될 수도 있다. 프로세서(410)는 비디오 모니터, 트랙볼, 마우스, 키보드, 마이크로폰, 터치스크린 형 디스플레이, 카드 판독기, 자기 또는 종이 테이프 판독기, 음성 또는 필기 인식기, 조이스틱, 또는 기타 공지된 컴퓨터 입출력장치와 같은 하나 이상의 입출력 인터페이스(450)와 연결된다. 마지막으로, 프로세서(410)는 네트워크 인터페이스(470)를 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 연결될 수 있다. 이러한 네트워크 연결을 통하여 상기된 방법의 절차를 수행할 수 있다. 상기된 장치 및 도구는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 오브젝트의 그림자에 대한 렌더링 처리를 그래픽 처리 전용으로 활용하는 GPU에 의해 수행되도록 함으로써 이미지 구현 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 3D의 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개한 후, 가상 입방체에 맺힌 그림자의 밀도를 정확하게 확인할 수 있으며 이에 따라 품질이 우수한 오브젝트의 그림자 표시가 가능한 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그 림자 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 그림자 생성 방식에서 고려하지 않았던 반사광선에 의한 오브젝트의 그림자를 구현함으로써 실제 그림자에 근접하는 오브젝트의 그림자를 생성할 수 있는 정적 그림자 생성 방법 및 정적 그림자 생성 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 정적 그림자 생성 방법에 있어서,
    제1 광원으로부터의 광선을 소정 오브젝트에 조사하여 형성된 오브젝트의 그림자를, 3D의 가상 입방체로 투영하는 단계;
    상기 가상 입방체를 2D의 가상 평면도로 전개하는 단계;
    상기 투영된 그림자에 대한 상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성하는 단계;
    상기 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행하여 상기 그림자를 그림자 이미지로 구현하는 단계;
    특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 일지점에서, 상기 구현된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 선정된(predetermined) 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그림자로 결정하고, 상기 결정된 가시 그림자를 상기 오브젝트의 그림자 처리시 반영하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가시 그림자는 관측자에게 실질적으로 보여지는 오브젝트의 그림자이 고,
    가시 그림자로 결정하여, 상기 오브젝트의 그림자 처리에 반영하는 상기 단계는,
    상기 좌표 정보를 이용하여 오브젝트의 후방향의 소정 위치에서 상기 결정한 가시 그림자가 표시되도록 하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가상 평면도의 각 면은 다수의 픽셀로 구획되고,
    상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성하는 상기 단계는,
    투영된 그림자를 포함하는 픽셀 각각으로 포지션 또는 법선벡터를 상기 좌표정보로서 생성하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 법선벡터는 상기 오브젝트의 그림자가 투영되어진 방향을 지정하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단 결과, 선정된(predetermined) 수준을 만족하지 않는 어두운 정도의 그림자 이미지를 제거하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광원의 광선을 반사한 오브젝트의 일표면을 제2 광원으로 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제2 광원으로부터의 광선에 의해 생성되는 상기 오브젝트의 그림자를 상기 가상 입방체에 재투영하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    그림자에 렌더링 처리를 수행하는 상기 단계는,
    상기 렌더링 처리를 소정의 그래픽 처리 수단(GPU: Graphics Processing Unit)에 의해 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  9. 정적 그림자 생성 시스템에 있어서,
    제1 광원으로부터 조사된 광선에 의해 형성되는 오브젝트의 그림자를 투영하는 3D의 가상 입방체를, 2D의 가상 평면도로 전개하는 도분해 수단;
    상기 투영된 그림자에 대한 상기 가상 평면도에서의 좌표 정보를 생성하는 좌표 인지 수단;
    상기 투영된 그림자에 대한 렌더링 처리를 수행하는 상기 그림자를 그림자 이미지로 구현하는 그래픽 처리 수단;
    특정 좌표 정보를 갖는 가상 평면도의 일지점에서, 상기 구현된 그림자 이미지의 어두운 정도를 판단하고, 상기 판단 결과, 선정된 수준을 만족하는 어두운 정도의 그림자 이미지를 식별하는 조도 측정 수단; 및
    상기 식별된 그림자 이미지를 해당 지점에서의 가시 그림자로 결정하고, 상기 결정된 가시 그림자를 상기 오브젝트의 그림자 처리시 반영하는 그림자 결정 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가상 평면도의 각 면은 다수의 픽셀로 구획되고,
    상기 좌표 인지 수단은 투영된 그림자를 포함하는 픽셀 각각으로 포지션 또는 법선벡터를 상기 좌표정보로서 생성하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 광원의 광선을 반사한 오브젝트의 일표면을 제2 광원으로 결정하고, 상기 결정된 제2 광원으로부터의 광선에 의해 생성되는 상기 오브젝트의 그림자를 상기 가상 입방체에 재투영하는 반사광 회귀 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 그림자 생성 시스템.
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