KR100991018B1 - 영상 미리보기 방법 - Google Patents

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Abstract

영상 미리보기 방법이 개시된다. 상기 영상 미리보기 방법은 영상 미리보기 장치가 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 단계, 상기 영상 미리보기 장치가 사용자로부터 입력되는 광원 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 광원 설정 정보 및 획득된 상기 마이크로폴리곤 캐시정보에 기초하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각 별로 라이팅(lighting) 연산을 수행하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩(shading) 색을 결정하는 단계, 및 쉐이딩 색이 결정된 상기 다수의 마이크로폴리곤에 기초하여 미리보기 영상의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계를 포함한다.

Description

영상 미리보기 방법{Method for image pre-view}
본 발명은 이미지 렌더링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼차원의 고품질 영상을 제작하면서 광원이나 물성을 변화시킬때의 렌더링된 이미지를 실시간으로 얻을 수 있으며, 고급 렌더링 기법을 사용하는 경우에도 실시간으로 렌더링된 이미지를 얻을 수 있는 방법과 그 기록매체에 관한 것이다.
고품질 영상을 제작하는 과정에서 아티스트들이 광원(조명)이나 물성(material property) 파라미터를 하나만 수정한 후, 수정된 광원이나 물성에 따른 렌더링 이미지를 얻으려고 해도 계산량이 많은 렌더링 파이프라인 과정을 모두 반복해야 하므로 피드백(feedback)을 받는데 장면의 복잡도에 따라 수분에서 수십 시간까지 소요된다. 아티스트들은 빠르고 정확한 피드백이 필요하지만 장면이 복잡해질수록 렌더링 시간은 길어진다. 따라서, 렌더링 과정에서 소정의 파라미터를 수정 후, 그 결과를 피드백(feedback) 받는 것은 이미지 제작과정에서 중요한 요소일 수 있다. 이러한 빠른 피드백을 받기 위해서 종래에는 낮은 샘플링(low sampling) 사용, 간단한 모델로 치환, 표면 쉐이더(surface shader)의 단순화 방법 등을 통해 렌더링 속도를 높일 순 있으나, 이미지 품질은 매우 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 실시간 재조명과 관련된 선행 기술로서 대한민국 특허출원번호 10-2007-0107056 '재조명 렌더링 시스템 및 방법'이 있다. 상기 선행 기술은 영상파일 형태의 텍스쳐(texture)객체로 저장된 장면 내의 조명독립적 성분 값을 이용한 실시간 재조명 렌더링 방법 및 시스템에 관한 것이다. 하지만, 상기 선행 기술은 장면 또는 영상 기반으로 렌더링을 수행하므로, 각 장면 또는 영상에 포함된 픽셀에 다중쉐이딩샘플이 적용되는 고급 렌더링 기법(예컨대, 모션블러(motionblur), 앤티앨리어싱(anti-aliasing), 투명도(blending) 등)이 적용되는 경우, 영상의 미리보기가 어려운 문제점이 있다. 또한, 물체의 속성 즉, 물성을 제어하여 실시간으로 미리보기 영상을 획득할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 영화, 애니메이션 등 고품질 영상 콘텐츠 제작시 필수적인 렌더링 과정을 개선하여 전체 렌더링 과정에 소요되는 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 향상시킬 수 있는 기법을 제공한다.
즉, 최종 렌더링을 하기 전, 광원을 추가, 삭제, 수정(광원의 위치, 방향, 세기, 색상 등) 등의 작업 혹은 물체의 속성(쉐이더) 역시 변경하는 일이 빈번히 발생하며 되는데, 이 과정을 실시간으로 보면서 수정할 수 있도록 함으로써 제작 소요 시간을 줄일 수 있도록 하는 영상 미리보기 방법을 제공하는 것이다.
또한, 기본 렌더링 뿐만 아니라 고품질 영상을 위해 반드시 필요한 앤티앨리어싱(anti-aliasing), 모션 블러(motion blur), 서브 서피스 스캐터링(sub surface scattering) 기술 등과 같은 영상 제작에 실제 사용할 수 있는 고급 기술을 지원함으로 속도뿐만 아니라 렌더러를 통해 렌더링을 하는 결과와 유사한 수준의 미리보기 영상을 제공할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 영상 미리보기 방법은 영상 미리보기 장치가 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 단계, 상기 영상 미리보기 장치가 사용자로부터 입력되는 광원 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 광원 설정 정보 및 획득된 상기 마이크로폴리곤 캐시정보에 기초하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각 별로 라이팅(lighting) 연산을 수행하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩(shading) 색을 결정하는 단계, 및 쉐이딩 색이 결정된 상기 다수의 마이크로폴리곤에 기초하여 미리보기 영상의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계를 포함한다.
상기 미리보기 영상의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계는 상기 각 픽셀에 상응하는 마이크로폴리곤들을 깊이 기준으로 정렬하고, 정렬된 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩 색에 기초하여 각 픽셀에 상응하는 색을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 영상 미리보기 방법은 상기 사용자로부터 입력되는 상기 3차원 영상 장면에 포함되는 물체의 물성 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 물성 설정 정보 및 상기 마이크로폴리곤 캐시정보 기초하여 쉐이딩 연산이 수행되는 단계 및 수행결과 상기 물체에 상응하는 마이크로폴리곤들 각각의 쉐이딩 색이 결정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
삭제
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 영상 미리보기 방법은 영상 미리보기 장치가 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 단계, 상기 영상 미리보기 장치가 사용자로부터 입력되는 상기 3차원 영상 장면에 포함되는 물체의 물성 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 물성 설정 정보 및 상기 마이크로폴리곤 캐시정보 기초하여 상기 물체에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각 별로 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩 색을 결정하는 단계, 및 결정된 결과에 따라 미리보기 영상에 포함되는 물체의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계를 포함한다.
상기 영상 미리보기 방법은 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 미리보기 방법에 의하면 2차원 이미지 캐시가 아닌 3차원의 마이크로폴리곤 단위의 캐시화 방법을 적용하여 투명 재질, 모션블러, 앤티앨리어싱과 같은 다중 샘플링 효과 등이 가능하여 고품질의 미리보기 영상을 제공할 수 있다.
또한, 하드웨어 그래픽 가속기(예컨대, GPU)를 이용한 광원 및 물체별 재계산, 마이크로폴리곤 단위의 렌더링 및 재정렬 기법은 광원 및 물체의 속성 변화에 따른 렌더링 결과의 실시간 갱신이 가능하므로 이를 통해 아티스트들이 광원 또는 물성 속성 변경에 따른 결과 확인의 시간을 획기적으로 줄여 제작 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 기존 렌더러를 동일하게 사용하여 필요한 캐시를 생성 또는 추출하기 때문에 기존 렌더러에 의한 렌더링 결과와 거의 동일한 결과를 얻을 수 있으므로 차이를 보정하기 위한 수고를 덜어줄 수 있다. 또한 기존 렌더러에 기반하므로 사용자가 접근하기 용이하며 기존 제작 파이프라인에 바로 적용할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.
반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 위한 시스템의 일 예를 나타낸다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 제공하기 위한 소정의 영상 미리보기 장치(100)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 소정의 렌더러(200)로부터 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 구현하기 위한 소정의 정보를 수신할 수 있다.
상기 영상 미리보기 장치(100)는 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득할 수 있다(S100). 상기 3차원 영상 장면은 현재 렌더링이 수행되는 장면 데이터를 의미할 수 있으며, 상기 다수의 마이크로폴리곤은 상기 3차원 영상 장면을 구성하는 마이크로폴리곤 중 적어도 일부를 의미할 수 있다. 또한, 상기 마이크로폴리곤 캐시정보는 마이크로폴리곤별 라이팅(ligthing) 연산 또는 쉐이딩(shading) 연산에 필요한 그래픽 성분이 캐시화된 정보를 의미할 수 있다. 상기 마이크로폴리곤 캐시정보는 광원에 독립적인 그래픽 성분을 의미할 수 있으며, 예컨대, 마이크로폴리곤 별 위치, 법선벡터, 물체의 색, 투명도 등일 수 있다.
상기 영상 미리보기 장치(100)가 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하기 위해서는 소정의 렌더러(200)로부터 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 추출할 수 있다. 상기 소정의 렌더러(200)는 REYES(Renders Everything You Ever Saw) 알고리즘을 사용하여 렌더링을 수행하는 렌더러(예컨대, 렌더맨®)일 수 있다. REYES 알고리즘은 렌더링을 수행하면서 작은 네변을 가진 폴리곤 즉, 마이크로폴리곤을 이용 하여 렌더링을 수행하므로, 상기 렌더러(200)에는 렌더링 수행시에 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 포함하는 정보가 생성되어 저장될 수 있다. 상기 렌더러(200)가 상기 마이크로폴리곤 캐시정보 즉, 마이크로폴리곤별 그래픽 성분을 제공하는 인터페이스를 제공하는 경우에는 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 인터페이스를 통해 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 제공받음으로써, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 마이크로폴리곤를 획득할 수 있다. 또는, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 렌더러(200)에 저장된 소정의 정보로부터 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 추출할 수 있다(S100).
그러면, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 사용자로부터 광원 및 물성의 설정정보(즉, 파라미터)를 수신할 수 있다. 예컨대, 사용자는 광원의 추가, 삭제, 또는 광원의 위치, 세기, 색 등을 변경하거나, 물체에 부여되는 색, 투명도, 노이즈 빈도수, 주파수 등 다양한 물체의 속성을 설정할 수 있다. 이를 위해, 사용자는 소정의 3차원 그래픽 소프트웨어를 이용하여 광원 및/또는 물성의 속성을 설정하거나, 상기 영상 미리보기 장치(100)가 제공하는 소정의 UI(User Interface)를 통하여 상기 광원 및 물성의 속성을 설정할 수 있다(S110). 구현 예에 따라 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 과정(S100)과 상기 광원 및/또는 물성의 속성을 설정하는 과정(S110)은 그 순서가 바뀔 수도 있음은 물론이다.
상기 광원 및/또는 물성의 속성이 설정되면, 새롭게 설정된 광원 및/또는 물성의 속성에 따라 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 이용한 렌더링 즉, 마이크로폴리곤 단위의 라이팅 연산 및/또는 쉐이딩 연산을 수행할 수 있다(S120). 이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법의 가장 큰 기술적 특징은 마이크로폴리곤 단위의 라이팅 연산 및/또는 쉐이딩 연산을 통하여 간편하게 렌더링 결과 즉, 미리보기 영상을 피드백 받을 수 있다는 것이다. 또한, 이를 통해 고급 렌더링 기법 등도 미리보기 영상에 적용될 수 있는 효과가 있다.
왜냐하면, REYES 알고리즘을 이용한 렌더링 기법에 따르면 각각의 마이크로폴리곤은 독립적인 형태의 쉐이딩 샘플이므로 하나의 마이크로폴리곤 별 캐시정보(즉, 그래픽 성분들)을 이용하여 해당 마이크로폴리곤의 최종 쉐이딩 색을 결정할 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 마이크로폴리곤 캐시정보를 파라미터로 하는 라이팅 연산을 수행하여 마이크로폴리곤 별 쉐이딩 색을 결정할 수 있다. 또한, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 상기 설정된 물성 설정 정보에 맞는 쉐이더(shader) 즉, 설정된 물성의 속성을 나타내기 위한 소정의 코드를 통해 상기 마이크로폴리곤 별 쉐이딩 색을 결정할 수 있다. 광원 및 물성의 속성이 모두 변경되는 경우, 라이팅 연산과 쉐이딩 연산이 모두 수행됨은 물론이다.
상기 라이팅 연산 및/또는 상기 웨이딩 연산은 소정의 그래픽 가속기(예컨대,GPU(graphics processing unit))을 통하여 연산됨으로써, 상기 영상 미리보기 장치(100)에 구비되는 CPU와는 별도의 연산처리를 수행할 수 있다. 또한, GPU를 통해 상기 마이크로폴리곤 캐시정보에 포함된 그래픽 성분별로 다수의 마이크로폴리곤의 쉐이딩 색 결정에 필요한 연산을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있다.
각 마이크로폴리곤별로 쉐이딩 색이 결정되면, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 최종 이미지에 포함되는 각 픽셀에 상응하는 마이크로폴리곤을 깊이대로 정렬할 수 있다(S130). 상기 각 픽셀에 상응하는 마이크로폴리곤이라 함은, 상기 각각의 픽셀을 구성하는 마이크로폴리곤을 의미할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법은 삼차원의 영상 장면을 나타내는 마이크로폴리곤 단위로 렌더링을 수행하므로, 하나의 픽셀을 구성하기 위해서는 상기 픽셀에 다수의 마이크로폴리곤이 맵핑될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법의 픽셀 색을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 영상 미리보기 장치(100)는 미리보기 영상(20) 즉, 상기 영상 미리보기 장치(100)에 의해 생성될 이미지에 포함되는 각 픽셀(10)에 상응하는 마이크로폴리곤들(11~14)을 깊이 기준으로 정렬할 수 있다(S120). 깊이 기준으로 정렬한다고 함은, 사람의 시야(또는 카메라)에서의 거리순으로 정렬됨을 의미할 수 있다. 3차원 데이터인 각각의 마이크로폴리곤은 아직 가시화 여부가 결정되지 않은 데이터이므로, 이처럼 깊이 기준으로 정렬한 후, 물체의 속성 및 상기 픽셀의 특성 등에 따라 최종적으로 상기 픽셀의 색이 결정될 수 있다. 예컨대, 불투명한 물체의 경우 해당 픽셀에 가장 앞에 있는 쉐이딩 샘플, 즉 가장 앞에 있는 마이크로폴리곤의 쉐이딩 색이 상기 픽셀의 색이 될 수 있다. 또한, 불투명한 물체의 경우 프론트 백(front-back) 방식을 이용해 깊이순서로 불투명값을 이용하여 블랜딩(blending)함으로써 픽셀의 색을 결정할 수 있다. 이를 위해, 상기 각 픽셀별 마이크로폴리곤은 깊이 기준으로 정렬되어 GPU에 구비된 프레임 버퍼에 입력될 수 있다. 또한 모션 블러나 뎁쓰 오프 필드(depth of field) 등의 기능은 렌더러에서 주어지는 시간 및 공간에 대한 샘플링을 통해 계산가능하며, 앤티 앨리어싱(anti-aliasing)의 경우 캐시가 이미지에 독립적인 3차원 형태로 생성이 되기 때문에 슈퍼샘플링을 하더라도 별도의 메모리는 요구되지 않는다.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법은 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 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것 이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 위한 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 미리보기 방법의 픽셀 색을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

  1. 영상 미리보기 장치가 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 단계;
    상기 영상 미리보기 장치가 사용자로부터 입력되는 광원 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 광원 설정 정보 및 획득된 상기 마이크로폴리곤 캐시정보에 기초하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각 별로 라이팅(lighting) 연산을 수행하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩(shading) 색을 결정하는 단계; 및
    쉐이딩 색이 결정된 상기 다수의 마이크로폴리곤에 기초하여 미리보기 영상의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계를 포함하는 영상 미리보기 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미리보기 영상의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계는,
    상기 각 픽셀에 상응하는 마이크로폴리곤들을 깊이 기준으로 정렬하고, 정렬된 마이크로폴리곤들 각각의 쉐이딩 색에 기초하여 각 픽셀에 상응하는 색을 결정하는 단계를 포함하는 영상 미리보기 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 영상 미리보기 방법은,
    상기 사용자로부터 입력되는 상기 3차원 영상 장면에 포함되는 물체의 물성 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 물성 설정 정보 및 상기 마이크로폴리곤 캐시정보 기초하여 쉐이딩 연산이 수행되는 단계; 및
    수행결과 상기 물체에 상응하는 마이크로폴리곤들 각각의 쉐이딩 색이 결정되는 단계를 더 포함하는 영상 미리보기 방법.
  4. 삭제
  5. 영상 미리보기 장치가 3차원 영상 장면에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각의 마이크로폴리곤 캐시정보를 획득하는 단계;
    상기 영상 미리보기 장치가 사용자로부터 입력되는 상기 3차원 영상 장면에 포함되는 물체의 물성 설정 정보를 수신하고, 수신된 상기 물성 설정 정보 및 상기 마이크로폴리곤 캐시정보 기초하여 상기 물체에 상응하는 다수의 마이크로폴리곤 각각 별로 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 다수의 마이크로폴리곤 각각의 쉐이딩 색을 결정하는 단계; 및
    결정된 결과에 따라 미리보기 영상에 포함되는 물체의 각 픽셀에 상응하는 색이 결정되는 단계를 포함하는 영상 미리보기 방법.
  6. 제1항, 제2항, 제3항, 또는 제5항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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