KR102192484B1 - 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치 - Google Patents

3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치 Download PDF

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Abstract

3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치를 제공한다. 본 3차원 화면 렌더링 방법은 3차원 화면을 로딩하고, 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하며, 렌더링 맵을 이용하여 제1 영역을 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 제2 영역을 제2 렌더링 방식으로 렌더링하고, 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 3차원 화면을 출력한다.

Description

3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치{Method for rendering image and Image outputting device thereof}
본 발명은 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 영상을 분석하여 복수의 렌더링 방식으로 렌더링을 수행하는 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 생성하기 위한 기존의 렌더링 방식으로 기본적인 레스터라이제이션(Rasterization) 렌더링 방식이 존재하였다. 그리고, 렌더링 속도를 향상시키기 위해 GPU(Graphic processing unit)의 전용 연산을 통한 성능 향상 기법이 사용되고 있다. 3차원 영상을 생성하기 위한 기존의 또 다른 렌더링 방식으로, 전역 조명(Global Illumination) 렌더링을 위하여 광선 추적(Ray Tracing) 렌더링 방식이 존재하였다. 3차원 영상을 생성하기 위한 또 다른 방법으로, 렌더링 프로세스 이후 이미지 영역 상에서 별도의 후처리를 가하는 방식으로 3차원 영상을 생성하는 방식이 존재하였다.
그러나, 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 경우, 계단 효과가 발생하고, 사실적인 3차원 영상을 제공하지 못하는 문제점이 존재하며, 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 경우, 뷰 광선(view ray)의 개수에 따라 렌더링을 위하여 상당한 연산을 처리해야 하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 화면을 분석하여 렌더링 영역을 구분하고, 렌더링 영역의 종류에 따라 상이한 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 수 있는 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법은 3차원 화면을 로딩하고, 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계; 및 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며, 상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식일 수 있다.
또한, 상기 생성하는 단계는, 상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하는 단계; 및 상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 생성하는 단계는, 그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출하는 단계는, 상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 검출하는 단계는, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 렌더링하는 단계는, 상이한 하드웨어를 이용하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 병렬적으로 렌더링할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치는, 3차원 화면을 로딩하는 로딩부; 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 렌더링 맵 생성부; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 렌더링부; 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 3차원 화면을 생성하는 합성부; 및 상기 합성된 상기 3차원 화면을 출력하는 출력부;;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며, 상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식일 수 있다.
또한, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하며, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정할 수 있다.
그리고, 상기 렌더링 맵 생성부는, 그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 렌더링부는, 상기 제1 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제1 렌더링부 및 제2 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제2 렌더링부를 포함하며, 상기 제1 렌더링부 및 상기 제2 렌더링부는 병렬적으로 3차원 영상을 렌더링할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의해, 복수의 렌더링 방식을 조합하여 사실적인 영상의 특성을 재현하면서도 이에 따른 계산량을 크게 낮출 수 있다. 이로 인해, 필요 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 감소에 기여하며, 추가적으로 소모 전류를 감소시켜서 향후 모바일 환경에서의 적용을 더 용이하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 그림자 가장 자리 영역을 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌더링 방식을 표현하는 렌더링 맵을 표시한 도면,
도 4a는 기존의 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링한 결과를 나타내는 도면,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링한 결과를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 출력 장치(100)는 로딩부(110), 렌더링 맵 생성부(120), 렌더링부(130), 합성부(140) 및 출력부(150)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치(100)는 스마트 폰일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 태블릿 PC, 노트북 PC, 데스크탑 PC, PDA, 스마트 TV 등과 같은 다양한 영상 출력 장치로 구현될 수 있다.
로딩부(110)는 입력된 3차원 화면에 대한 데이터를 로딩한다. 이때, 3차원 화면은 기저장된 배경 화면일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 다른 3차원 화면일 수 있다. 예를 들어, 3차원 화면은 서버 등과 같이, 외부 기기로부터 수신된 3차원 영상일 수 있다.
렌더링 맵 생성부(120)는 로딩된 3차원 화면을 분석하여 영역별로 상이한 렌더링 방식을 나타내는 렌더링 맵을 생성한다. 구체적으로, 렌더링 맵 생성부(120)는 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다.
이때, 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 렌더링 방식이며, 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 렌더링 방식일 수 있다. 여기서, 광선 추적 렌더링 방식은 화면의 픽셀마다 빛의 경로를 계산하고, 픽셀의 광도가 색채를 정하여 화면을 생성하는 방식이다. 광선 추적 렌더링 방식의 장점은 깨끗하고 자연스러운 화면을 생성할 수 있으며, 단점은 방대한 계산이 필요하다는 것이다. 레스터라이제이션 렌더링 방식은 벡터 또는 윤곽선 데이터를 그에 대응하는 픽셀 패턴 이미지로 변환하여 화면을 생성하는 방식이다. 레스터라이제이션 렌더링 방식의 장점은 빠른 렌더링 작업이 가능할 수 있으며, 단점은 사실적인 빛 표현이 불가능하며, 계단 효과 등과 같이 부자연스러운 렌더링 결과가 출력될 수 있다는 것이다.
더욱 구체적으로, 렌더링 맵 생성부(120)는 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영한다. 그리고, 렌더링 맵 생성부(120)는 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 광선 추적 렌더링 방식에 의해 렌더링이 수행되는 제1 영역으로 결정하며, 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식에 의해 렌더링이 수행되는 제2 영역으로 결정할 수 있다.
또한, 반사 및 굴절 영역이 존재하는 영역이 아니더라도 오브젝트 가장자리 영역 또는 그림자의 가장자리 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링할 경우, 가장자리 영역에 계단 효과(Aliasing Arifact)가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 렌더링 맵 생성부(120)는 그림자 매핑 방식을 이용하여 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정할 수 있다.
이때, 그림자 매핑 방식으로 가장자리를 검색할 경우, 렌더링 해상도만큼의 검사가 필요하므로, 고해상도 이미지에서는 검사 시간이 크게 소요될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일 구조를 이용하여 그림자 가장자리 영역을 탐색할 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 렌더링 맵 생성부(120)는 전체 영상을 복수의 타일로 구분한다. 이때, 복수의 타일은 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 사각형 형태일 수 있다.
그리고, 렌더링 맵 생성부(120)는 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역인지 그림자 영역인지 여부를 판단한다.
도 2의 c) 및 d)와 같이, 타일의 모서리 영역에 상이한 종류의 영역이 포함된 경우, 즉, 타일의 모서리 영역에 조명 영역과 그림자 영역이 혼재되어 있는 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
그러나, 도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역이거나 도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역인 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일을 추가적으로 구분하여 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역인지 그림자 영역인지 여부를 판단할 수 있다.
추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역이 도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 여전히 모두 조명 영역이거나 도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 모두 그림자 영역인 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되지 않는 것으로 판단할 수 있다.
그러나, 도 2의 e) 내지 h)까지 도시된 바와 같이, 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역에 상이한 종류의 영역이 포함된 경우, 즉, 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역에 그림자 영역과 조명 영역이 혼재되어 있는 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 도 2에서 설명한 실시예에서는 그림자의 가장자리 영역을 판단하는 것을 설명하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 오브젝트의 가장자리 영역 역시 도 2에 도시된 바와 같은 방법으로 검출할 수 있다.
다시 도 1에 대해 설명하면, 타일 내에 그림자의 가장자리 영역 또는 오브젝트의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단된 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 그림자의 가장자리 영역 또는 오브젝트의 가장자리 영역이 포함된 타일을 제1 영역으로 판단할 수 있다.
상술한 방법을 통해 렌더링 맵 생성부(120)는 제1 영역과 제2 영역으로 구분된 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 렌더링 맵 생성부(120)는 회색으로 구분된 제1 영역과, 검은색으로 구분된 제2 영역을 포함하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다.
생성된 렌더링 맵의 영역 구분은 렌더링 맵의 상세 정도에 따라 결정되며, 영역의 해상도는 렌더링 맵의 해상도에 따라 타일 단위 또는 픽셀 단위로 결정될 수 있다.
렌더링부(130)는 렌더링 맵 생성부(120)에 의해 생성된 렌더링 맵을 이용하여 3차원 영상을 영역별로 상이한 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행한다.
특히, 렌더링부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 영역을 렌더링하기 위한 제1 렌더링부(131) 및 제2 영역을 렌더링하기 위한 제2 렌더링부(133)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 렌더링부(131)는 제1 영역을 제1 렌더링 방식인 광선 추적 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행할 수 있으며, 제2 렌더링부(132)는 제2 영역을 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 즉, 렌더링부(130)는 제1 영역 및 제2 영역을 상이한 하드웨어를 이용하여 병렬적으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌더링부(131)는 그래픽 처리 유닛(Graphic processing unit) 또는 광선 추적 렌더링 전용 하드웨어로 제1 영역을 광선 추적 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있으며, 제2 렌더링부(131)는 중앙 처리 유닛(Central processing unit), 다른 그래픽 처리 유닛으로 제2 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다.
이때, 렌더링부(130)는 레스터라이제이션 쉐이딩 방식의 수식과 광선 추적 쉐이딩 방식의 수식을 일치시켜 두 가지 방식으로 렌더링된 결과를 합성하더라도 영역의 차이가 나타나지 않도록 할 수 있다.
합성부(140)는 두 가지 렌더링 방식에 의해 렌더링된 결과들을 합성하여 3차원 화면을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제1 렌더링부(131)에 의해 렌더링된 제1 영역에 대한 렌더링 결과가 프레임 버퍼(framebuffer) 상의 메모리에 출력되고, 제2 렌더링부(133)에 의해 렌더링된 제2 영역에 대한 렌더링 결과가 프레임 버퍼(framebuffer) 상의 메모리에 출력되면, 합성부(140)는 제1 영역에 대한 렌더링 결과와 제2 영역에 대한 렌더링 결과를 합성하여 3차원 영상을 생성할 수 있다.
합성부(140)는 효율적인 합성을 위해 프레임 버퍼에 특화된 연산을 이용할 수 있으며, 필요한 경우 최종 생성된 3차원 화면에 후처리 연산을 수행할 수 있다.
출력부(150)는 합성된 3차원 화면을 출력한다. 이때, 출력부(150)는 디스플레이와 같은 출력 장치로 구현될 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 프린터 등과 같은 인쇄 장치로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 영역별로 광선 추적 렌더링 방식 및 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행함으로써, 영상 출력 장치(100)는 사실적인 3차원 화면을 더욱 이른 시간에 렌더링할 수 있게 된다.
특히, 도 4a는 기존의 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 화면을 렌더링한 결과를 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 렌더링 방식으로 3차원 화면을 렌더링한 결과를 나타내는 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 살펴보면, 본 발명과 같이 복수의 렌더링 방식을 이용하여 3차원 화면을 출력하더라도, 광선 추적 렌더링 방식만을 이용하여 3차원 화면을 렌더링한 결과와 거의 유사한 품질을 제공할 수 있으며, 광선 추적 렌더링 방식만을 이용하여 3차원 화면을 렌더링한 것보다 더욱 빠른 렌더링 작업을 수행할 수 있다.
또한, 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링할 경우, 그림자 가장자리 또는 오브젝트 가장자리에 발생할 수 있는 계단 현상을 제거할 수 있게 된다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 영상 출력 장치(100)의 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 로딩한다(S510). 이때, 영상 출력 장치(100)는 배경화면으로서 기저장된 3차원 화면에 대한 데이터를 로딩할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 외부로부터 수신되는 3차원 화면을 로딩할 수 있다.
그리고, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 분석하여 렌더링 맵을 생성한다(S520). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 이때, 제1 렌더링 방식은 광선 추적 렌더링 방식일 수 있으며, 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션 렌더링 방식일 수 있다. 특히, 영상 출력 장치(100)는 굴절 및 반사를 포함하는 영역, 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 제1 영역으로 결정할 수 있으며, 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하여 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 렌더링 맵을 생성하는 구체적인 방법은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
그리고, 영상 출력 장치(100)는 렌더링 맵을 이용하여 영역별로 상이한 렌더링 방식에 의해 렌더링 작업을 수행한다(S530). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 영상의 제1 영역을 제1 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행하며, 3차원 영상의 제2 영역을 제2 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 이때, 영상 출력 장치(100)는 상이한 하드웨어를 이용하여 3차원 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 병렬적으로 렌더링할 수 있다.
그리고, 영상 출력 장치(100)는 렌더링 결과를 합성한다(S540). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 영상의 제1 영역에 대한 렌더링 결과와 3차원 영상의 제2 영역에 대한 렌더링 결과를 합성할 수 있다.
그리고, 영상 출력 장치(100)는 합성된 3차원 화면을 출력한다(S550). 이때, 영상 출력 장치(100)는 디스플레이와 같은 영상 표시 장치를 이용하여 3차원 화면을 출력할 수 있으며, 프린터 등과 같은 영상 인쇄 장치를 이용하여 3차원 화면을 출력할 수 있다.
상술한 바와 같은 3차원 영상 렌더링 방법에 의해, 영상 출력 장치(100)는 복수의 렌더링 방식을 조합하여 사실적인 영상의 특성을 재현하면서도 렌더링 작업에 대한 계산량을 크게 낮출 수 있다. 또한, 필요 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 감소에 기여하며, 추가적으로 소모 전류를 감소시켜서 향후 모바일 환경에서의 적용을 더 용이하게 한다. 또한, 복수의 하드웨어가 병렬적으로 제1 영역 및 제2 영역을 렌더링함으로써, 기존의 순차적인 렌더링 방식보다 더욱 빠른 속도로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 또한, 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행하였을 때, 발생할 수 있는 계단 현상을 제거할 수 있게 된다.
또한, 상술한 다양한 실시 예에 따른 3차원 영상 렌더링 방법은 프로그램으로 구현되어 디스플레이 장치에 제공될 수 있다.
구체적으로는, 3차원 화면을 로딩하는 단계; 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계; 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110: 로딩부 120: 맵 생성부
130: 렌더링부 140: 합성부
150: 출력부

Claims (14)

  1. 3차원 화면을 로딩하는 단계;
    상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계;
    상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계; 및
    제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함하고,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하는 단계;
    그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 단계;를 더 포함하는 3차원 영상 렌더링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며,
    상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 2차원 화면을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 렌더링하는 단계는,
    상이한 하드웨어를 이용하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 병렬적으로 렌더링하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.
  8. 3차원 화면을 로딩하는 로딩부;
    상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 렌더링 맵 생성부;
    상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 렌더링부;
    제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 3차원 화면을 생성하는 합성부; 및
    상기 합성된 상기 3차원 화면을 출력하는 출력부;를 포함하고,
    상기 렌더링 맵 생성부는,
    상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하고,
    그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며,
    상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식인 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 렌더링 맵 생성부는,
    상기 2차원 화면을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 렌더링 맵 생성부는,
    상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 렌더링부는,
    상기 제1 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제1 렌더링부 및 제2 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제2 렌더링부를 포함하며,
    상기 제1 렌더링부 및 상기 제2 렌더링부는 병렬적으로 3차원 영상을 렌더링하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.
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