KR102558739B1 - 3d graphic rendering method and apparatus - Google Patents

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Abstract

3D 장면을 렌더링하는 3D 렌더링 방법 및 3D 렌더링 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 3D 렌더링 장치는 3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하고, 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정할 수 있다.A 3D rendering method and a 3D rendering apparatus for rendering a 3D scene are disclosed. A 3D rendering apparatus according to an embodiment may determine shading points on a 3D scene where shading is to be performed, and perform shading on the shading points. The 3D rendering device may determine shading information for a 3D scene based on a shading result of a shading point.

Description

3D 렌더링 방법 및 장치{3D GRAPHIC RENDERING METHOD AND APPARATUS}3D rendering method and apparatus {3D GRAPHIC RENDERING METHOD AND APPARATUS}

아래의 설명은 3D 렌더링을 수행하는 영상 처리 기술에 관한 것이다.The description below relates to an image processing technique for performing 3D rendering.

3D 컴퓨터 그래픽스에서 그래픽스 파이프라인(graphics pipeline) 또는 렌더링 파이프라인(rendering pipeline)은 3D 영상을 2D 래스터 영상(raster image)으로 표현하기 위한 단계적인 방법을 나타낸다. 여기서, 래스터(raster)란 컴퓨터에서 영상 정보를 표현하는 하나의 방법으로, 영상을 2차원 배열 형태의 픽셀로 구성하고, 일정한 간격의 픽셀들로 영상 정보를 표현하는 것을 나타낸다. 그래픽스 파이프라인은 3D 오브젝트의 버텍스(vertex) 정보에 수학적인 연산을 수행함으로써 3D 오브젝트의 특별한 효과를 제공하는 버텍스 쉐이더(vertex shader)와 각 픽셀들의 컬러를 계산하는 픽셀 쉐이더(pixel shader)를 포함한다. 버텍스 쉐이더는 버텍스 정보에 기초하여 3D 오브젝트를 특별한 위치로 이동시키거나, 텍스쳐(texture)를 바꾸거나 또는 컬러를 바꾸는 등의 작업을 수행할 수 있다. 픽셀 쉐이더는 텍스쳐로부터 컬러를 읽어오거나 빛을 적용하는 것 또는 그림자, 반사광 및 투명 처리 등의 복잡한 현상을 적용할 수 있다.In 3D computer graphics, a graphics pipeline or a rendering pipeline represents a step-by-step method for expressing a 3D image as a 2D raster image. Here, a raster is a method of expressing image information in a computer, and indicates that an image is composed of pixels in a two-dimensional array and image information is expressed with pixels at regular intervals. The graphics pipeline includes a vertex shader that provides a special effect of a 3D object by performing mathematical operations on vertex information of the 3D object and a pixel shader that calculates the color of each pixel. The vertex shader may move a 3D object to a special position based on vertex information, change a texture, change a color, or the like. Pixel shaders can read colors from textures, apply light, or apply complex phenomena such as shadows, reflected light, and transparency.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법은, 3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계; 상기 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행하는 단계; 및 상기 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 상기 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A 3D rendering method according to an embodiment includes determining a shading point on a 3D scene where shading is to be performed; performing shading on the shading points; and determining shading information for the 3D scene based on a shading result of the shading point.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스를 상기 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading point may include determining some of vertices of a 3D object in the 3D scene as the shading point.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 및 상기 3D 오브젝트 내의 추가 지점을 상기 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, in the determining of the shading point, vertices of a 3D object in the 3D scene and additional points within the 3D object may be determined as the shading point.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스 및 상기 3D 오브젝트 내의 추가 지점을 상기 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading point may include determining some of vertices of a 3D object in the 3D scene and an additional point in the 3D object as the shading point.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들의 위치가 아닌 지점을 상기 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, in the determining of the shading point, a point in the 3D scene that is not a location of vertices of a 3D object may be determined as the shading point.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 정보를 결정하는 단계는, 복수의 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값을 보간하여 상기 쉐이딩 포인트들에 인접한 버텍스의 쉐이딩 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading information may include determining shading values of vertices adjacent to the shading points by interpolating shading values of a plurality of shading points.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면의 공간적 특성 및 시간적 특성 중 적어도 하나에 기초하여 상기 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading point may include determining a shading point on which the shading is to be performed based on at least one of spatial characteristics and temporal characteristics of the 3D scene.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 상기 3D 장면의 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하는 단계; 및 상기 버텍스 그룹별로 하나 이상의 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading point may include grouping vertices of the 3D scene into vertex groups; and determining one or more shading points for each vertex group.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법에서, 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는, 가상 광원의 움직임, 가상 카메라의 움직임, 3D 오브젝트의 움직임, 인접 버텍스들 간의 밝기 차이 및 버텍스의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 쉐이딩 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the 3D rendering method according to an embodiment, the determining of the shading point may further include determining the shading level based on at least one of a motion of a virtual light source, a motion of a virtual camera, a motion of a 3D object, a brightness difference between adjacent vertices, and a vertex position.

일 실시예에 따른 3D 렌더링 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행될 인스트럭션들을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작; 상기 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행하는 동작; 및 상기 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 상기 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정하는 동작을 실행하도록 구성될 수 있다.A 3D rendering device according to an embodiment includes at least one processor; and at least one memory storing instructions to be executed by the processor, wherein the instructions, when executed by the processor, cause the processor to perform an operation of determining a shading point on a 3D scene where shading is to be performed; performing shading on the shading point; and determining shading information for the 3D scene based on a shading result of the shading point.

도 1은 3D 장면 및 3D 장면의 버텍스 구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트를 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 쉐이딩 레벨에 따라 쉐이딩 포인트를 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 다른 버텍스의 쉐이딩 값을 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값에 기초하여 렌더링 영상의 픽셀 값을 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 직접 가상 광원과 간접 가상 광원 간의 관계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 일 실시예에 따른 3D 렌더링 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 3D 렌더링 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
1 is a diagram showing an example of a 3D scene and a vertex structure of the 3D scene.
2 is a flowchart illustrating an operation of a 3D rendering method according to an exemplary embodiment.
3 is a flowchart illustrating an operation of determining a shading point according to an exemplary embodiment in more detail.
4 is a diagram for explaining an example of determining a shading point according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram for explaining an example of determining a shading point according to a shading level according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram for explaining an example of determining a shading value of another vertex based on a shading result of a shading point according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram for explaining an example of determining a pixel value of a rendered image based on shading values of shading points according to an exemplary embodiment.
8A and 8B are diagrams for explaining a relationship between a direct virtual light source and an indirect virtual light source according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram illustrating a configuration of a 3D rendering device according to an embodiment.
10 is a diagram showing the configuration of a 3D rendering device according to another embodiment.

아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 특허출원의 범위가 본 명세서에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 설명한 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하며, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급이 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이라고 이해되어서는 안된다.Specific structural or functional descriptions below are merely exemplified for the purpose of describing the embodiments, and the scope of the patent application should not be construed as being limited to the content described herein. Various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. Reference herein to “one embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment, and references to “one embodiment” or “an embodiment” are not to be construed as all referring to the same embodiment.

제1 또는 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 구분하기 위해 사용될 수 있지만, 구성요소들이 제1 또는 제2의 용어에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms such as first or second may be used to distinguish various elements, but elements should not be construed as being limited by the first or second term. In addition, terms used in the examples are only used to describe a specific example, and are not intended to limit the example. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but it should be understood that the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not excluded in advance.

이하에서 설명될 실시예들은 3D 장면(scene)을 렌더링(rendering)하여 렌더링 결과 영상을 생성하는데 적용될 수 있다. 3D 장면을 렌더링하는 동작은 3D 장면에 조명 효과(illumination effect)를 제공하는 가상 광원(virtual light source)으로부터 방사되는 빛(light)에 기초하여 3D 오브젝트(object)의 컬러를 결정하는 쉐이딩(shading) 과정을 포함한다.Embodiments to be described below may be applied to generating a rendering result image by rendering a 3D scene. An operation of rendering a 3D scene includes a shading process of determining a color of a 3D object based on light emitted from a virtual light source providing an illumination effect to the 3D scene.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1은 3D 장면 및 3D 장면의 버텍스 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 도면 부호(110)는 렌더링하고자 하는 3D 장면을 나타내고, 도면 부호(140)는 3D 장면(110)의 버텍스 구조를 나타낸다.1 is a diagram showing an example of a 3D scene and a vertex structure of the 3D scene. Referring to FIG. 1 , reference numeral 110 denotes a 3D scene to be rendered, and reference numeral 140 denotes a vertex structure of the 3D scene 110 .

버텍스(vertex) 기반 쉐이딩에서는, 3D 오브젝트의 버텍스들(vertices)에 대해 쉐이딩이 수행된 후 버텍스들의 쉐이딩 값들을 보간하여 픽셀들의 컬러 값이 결정된다. 버텍스 구조의 복잡도는 영역별 기하학적 복잡성에 기인하며, 쉐이딩 복잡도는 음영 처리의 복잡성 또는 거울 반사(specular reflection), 난반사(diffused reflection) 등의 특수 효과 적용 여부에 기인할 수 있다. 따라서 버텍스 기반 쉐이딩에서, 3D 장면(110)의 영역별 기하학적(geometry) 복잡도는 쉐이딩 복잡도와 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 버텍스 기반으로 쉐이딩을 수행하는 경우, 쉐이딩 복잡도는 높지만 기하학적 복잡도는 낮아 버텍스의 개수가 적은 영역(120)에서는 화질의 저하가 발생할 수 있다. 반면에, 쉐이딩 복잡도는 낮지만 기하학적 복잡도는 높아 버텍스의 개수가 많은 영역(130)에서는 쉐이딩 연산의 낭비가 발생할 수 있다.In vertex-based shading, after shading is performed on vertices of a 3D object, color values of pixels are determined by interpolating shading values of the vertices. The complexity of the vertex structure is due to the geometric complexity of each region, and the shading complexity may be due to the complexity of shading processing or the application of special effects such as specular reflection and diffused reflection. Therefore, in vertex-based shading, the geometric complexity of each region of the 3D scene 110 may not match the shading complexity. For example, when shading is performed based on vertices, a deterioration in image quality may occur in an area 120 having a small number of vertices because shading complexity is high but geometric complexity is low. On the other hand, waste of shading calculations may occur in the region 130 having a large number of vertices although the shading complexity is low but the geometric complexity is high.

이하에서 설명될 3D 렌더링 방법 및 장치는 3D 장면(110)의 공간적(spatial) 특성 또는 시간적(temporal) 특성에 기초하여 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 적응적으로 결정하고, 결정된 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행함으로써 렌더링 결과 영상의 화질 저하 없이 쉐이딩을 보다 빠르게 수행할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 방법 및 장치는 영역(130)과 같이 쉐이딩 복잡도에 비해 버텍스의 개수가 많은 영역에서는 쉐이딩 포인트의 밀도를 작게 하여 쉐이딩 처리 횟수를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 렌더링 처리 속도가 보다 빨라질 수 있다.The 3D rendering method and apparatus to be described below can adaptively determine shading points on which shading is to be performed based on spatial or temporal characteristics of the 3D scene 110 and perform shading on the determined shading points, thereby performing shading more quickly without deteriorating the quality of the resulting image. For example, the 3D rendering method and apparatus may reduce the number of shading processes by reducing the density of shading points in an area where the number of vertices is greater than the shading complexity, such as area 130, and accordingly, the rendering process speed may be increased.

도 2는 일 실시예에 따른 3D 렌더링 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 3D 렌더링 방법은 3D 렌더링 장치(예를 들어, 도 9 내지 도 10에 도시된 3D 렌더링 장치)에 의해 수행될 수 있다.2 is a flowchart illustrating an operation of a 3D rendering method according to an exemplary embodiment. The 3D rendering method may be performed by a 3D rendering device (eg, the 3D rendering device shown in FIGS. 9 to 10).

도 2를 참조하면, 단계(210)에서 3D 렌더링 장치는 3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정한다. 3D 렌더링 장치는 3D 장면 내 어느 지점(point)이라도 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 3D 장면에 포함된 3D 오브젝트의 버텍스들이 위치하는 지점뿐만 아니라 버텍스들이 위치하지 않은 지점도 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다. 이러한 쉐이딩 포인트는 3D 장면의 공간적 특성 및 시간적 특성 중 하나 이상에 기초하여 결정될 수 있다. 3D 장면의 공간적 특성 또는 시간적 특성에 따라 쉐이딩이 수행될 지점이 달라질 수 있다. Referring to FIG. 2 , in step 210, the 3D rendering device determines a shading point on a 3D scene where shading is to be performed. The 3D rendering device may determine any point in the 3D scene as a shading point. For example, the 3D rendering apparatus may determine not only points where vertices of a 3D object included in a 3D scene are located but also points where vertices are not located as shading points where shading is to be performed. The shading point may be determined based on one or more of spatial and temporal characteristics of the 3D scene. A point where shading is performed may vary according to spatial or temporal characteristics of a 3D scene.

예를 들어, 3D 렌더링 장치는 조명 효과를 제공하는 가상 광원에 대한 정보, 3D 오브젝트를 바라보는 시점을 결정하는 가상 카메라에 대한 정보, 3D 장면에 나타난 3D 오브젝트에 대한 정보 또는 이전 영상 프레임의 쉐이딩 정보 등에 기초하여 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다. 여기서, 가상 광원에 대한 정보는 가상 광원의 위치, 컬러, 밝기, 방향, 이동 속도, 가상 광원과 3D 오브젝트 간의 거리 또는 가상 광원과 3D 오브젝트가 이루는 각도 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 가상 카메라에 대한 정보는 가상 카메라의 위치, 방향, 이동 속도 또는 가상 카메라와 3D 오브젝트가 이루는 각도 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 3D 오브젝트에 대한 정보는 3D 오브젝트의 형상, 컬러 또는 재질에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이전 영상 프레임의 쉐이딩 정보는 이전 영상 프레임에서 이용된 버텍스에 대한 쉐이딩 값을 포함할 수 있다.For example, the 3D rendering apparatus may determine a shading point based on information about a virtual light source providing a lighting effect, information about a virtual camera determining a viewing point of a 3D object, information about a 3D object appearing in a 3D scene, or shading information of a previous image frame. Here, the information on the virtual light source may include information about the position, color, brightness, direction, moving speed of the virtual light source, a distance between the virtual light source and the 3D object, or an angle between the virtual light source and the 3D object. Information about the virtual camera may include information about the position, direction, and moving speed of the virtual camera, or an angle between the virtual camera and the 3D object. Information on the 3D object may include information on the shape, color, or material of the 3D object. The shading information of the previous image frame may include shading values for vertices used in the previous image frame.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 버텍스들을 복수의 버텍스 그룹들로 그룹핑하고, 각 버텍스 그룹들마다 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 세밀한(fine) 쉐이딩이 필요하다고 판단되면, 버텍스 그룹에 포함된 버텍스들뿐만 아니라 추가적으로 3D 장면 내 추가 지점을 쉐이딩 포인트로 지정하여 쉐이딩이 수행될 지점을 늘릴 수 있다. 3D 렌더링 장치는 개략적인(coarse) 쉐이딩이 필요하다고 판단되면, 버텍스 그룹에 포함된 버텍스들 중 일부의 버텍스만을 쉐이딩 포인트로 결정하거나 또는 버텍스에 관계 없이 3D 장면 내에서 하나 이상의 지점을 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다. 또는, 경우에 따라 3D 렌더링 장치는 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스들과 함께 3D 장면 내에서 버텍스가 아닌 지점을 쉐이딩 포인트로 결정할 수도 있다. 3D 렌더링 장치는 3D 장면에 포함된 3D 오브젝트들의 버텍스들 또는 픽셀들 모두에 대해 쉐이딩을 수행하는 것이 아니라, 3D 장면의 공간적 특성 또는 시간적 특성에 기초하여 쉐이딩 포인트를 결정함으로써 쉐이딩을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may group vertices into a plurality of vertex groups and determine shading points on which shading is to be performed for each vertex group. According to an embodiment, if it is determined that fine shading is necessary, the 3D rendering device may designate additional points in the 3D scene as shading points in addition to the vertices included in the vertex group to increase the number of shading points. If it is determined that coarse shading is necessary, the 3D rendering apparatus determines only some of the vertices included in the vertex group as shading points or determines one or more points in the 3D scene regardless of vertices as shading points. Alternatively, in some cases, the 3D rendering apparatus may determine a point that is not a vertex in the 3D scene together with some of vertices of a 3D object in the 3D scene as a shading point. The 3D rendering apparatus may perform shading more efficiently by determining a shading point based on spatial or temporal characteristics of the 3D scene instead of performing shading on all vertices or pixels of 3D objects included in the 3D scene.

3D 렌더링 장치가 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작은 도 3을 참조하여 아래에서 보다 자세히 설명한다.An operation of determining the shading point by the 3D rendering device will be described in more detail below with reference to FIG. 3 .

단계(220)에서, 3D 렌더링 장치는 단계(210)에서 결정된 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행한다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트에서 쉐이딩을 수행하여 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 값인 컬러 값을 결정할 수 있다. 쉐이딩 과정은 하나 이상의 가상 광원에 의한 조명(illumination) 효과에 기초할 수 있다. 여기서, 조명 효과는 가상 광원으로부터 방사되는 광의 특성(예, 컬러 및 방향 등) 및 3D 오브젝트의 특성(예, 컬러 및 재질 등)에 기초하고, 가려짐에 의한 그림자(shadow) 효과를 포함할 수 있다. 가상 광원은 3D 오브젝트에 빛을 직접 방사하는 직접 가상 광원(direct light source) 및 직접 가상 광원으로부터 방사된 빛이 반사, 회절 또는 굴절된 영역에서 빛을 방사하는 간접 가상 광원(indirect light source)을 포함할 수 있다. 직접 가상 광원 및 간접 가상 광원에 대해서는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 아래에서 보다 자세히 설명한다.In step 220, the 3D rendering device performs shading on the shading points determined in step 210. The 3D rendering device may perform shading at the shading point to determine a color value that is a shading value of the shading point. The shading process may be based on an illumination effect by one or more virtual light sources. Here, the lighting effect is based on characteristics (eg, color and direction) of light emitted from the virtual light source and characteristics (eg, color and material) of the 3D object, and may include a shadow effect by occlusion. The virtual light source may include a direct virtual light source that directly emits light to the 3D object and an indirect light source that emits light in a region where light emitted from the direct virtual light source is reflected, diffracted, or refracted. The direct virtual light source and the indirect virtual light source will be described in more detail below with reference to FIGS. 8A and 8B .

단계(230)에서, 3D 렌더링 장치는 단계(220)에서의 쉐이딩 결과에 기초하여 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정한다. 3D 렌더링 장치는 3D 장면의 전체적인 쉐이딩 정보를 결정하기 위해 보간(interpolation)을 이용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 복수의 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값을 보간하여 쉐이딩 포인트에 인접한 버텍스의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 여기서, 버텍스와 각 쉐이딩 포인트들 간의 거리를 가중치로 하여 보간을 수행하는 무게중심 보간(barycentric interpolation) 기법이 이용될 수 있으나, 실시예의 범위가 위 보간 기법에 한정되는 것은 아니며, 다양한 보간 기법이 이용될 수 있다.In step 230, the 3D rendering device determines shading information for the 3D scene based on the shading result in step 220. A 3D rendering apparatus may use interpolation to determine overall shading information of a 3D scene. According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may determine a shading value of a vertex adjacent to a shading point by interpolating shading values of a plurality of shading points. Here, a barycentric interpolation technique that performs interpolation using the distance between a vertex and each shading point as a weight may be used, but the scope of the embodiment is not limited to the above interpolation technique, and various interpolation techniques may be used.

3D 렌더링 장치는 이와 같이 쉐이딩이 수행된 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값 및 보간을 통해 결정된 버텍스의 쉐이딩 값을 저장할 수 있다. 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값 및 버텍스의 쉐이딩 값은 예를 들어, 그래픽스 프로세싱 유닛(Graphics Processing Unit, GPU)의 텍스쳐 버퍼(texture buffer)에 저장될 수 있고, 저장된 쉐이딩 값은 다음 영상 프레임의 쉐이딩 과정에서 이용될 수 있다. 또한, 쉐이딩 포인트 및 버텍스의 위치 및 속성에 대한 정보가 텍스쳐 버퍼에 저장될 수 있다. 3D 렌더링 장치는 저장된 쉐이딩 값을 이용함으로써 쉐이딩 연산에 요구되는 연산량을 절감시킬 수 있고, 플리커링(flickering) 현상의 발생을 저감시킬 수 있다.The 3D rendering device may store shading values of shading points on which shading is performed and shading values of vertices determined through interpolation. Shading values of shading points and shading values of vertices may be stored, for example, in a texture buffer of a graphics processing unit (GPU), and the stored shading values may be used in a shading process of a next image frame. In addition, information about positions and attributes of shading points and vertices may be stored in a texture buffer. By using the stored shading values, the 3D rendering apparatus can reduce the amount of computation required for shading calculations and can reduce the occurrence of a flickering phenomenon.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 3D 장면에 대한 연속된 영상 프레임들에서 버텍스들의 쉐이딩 값을 적응적으로 업데이트(update)할 수 있다. 이에 따라, 영상 프레임들 사이에서 서로 대응되는 버텍스들의 쉐이딩 값이 서로 다른 시간 간격으로 업데이트될 수 있다. 쉐이딩 값의 업데이트 과정은 쉐이딩을 수행하여 버텍스의 컬러 값을 결정하는 과정을 포함한다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 스크린과 거리가 가까운 버텍스는 매 영상 프레임마다 쉐이딩을 수행하여 컬러 값을 업데이트하고, 스크린과 거리가 멀거나 또는 그림자 영역에 존재하는 버텍스는 매 영상 프레임마다 컬러 값을 업데이트하는 것이 아니라 특정 개수의 영상 프레임 간격으로 컬러 값을 업데이트할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may adaptively update shading values of vertices in successive image frames of a 3D scene. Accordingly, shading values of vertices corresponding to each other between image frames may be updated at different time intervals. The process of updating the shading value includes a process of determining the color value of the vertex by performing shading. For example, the 3D rendering device may update color values of vertices that are close to the screen by performing shading every image frame, and update color values of vertices that are far from the screen or existing in a shadow area at intervals of a specific number of image frames instead of updating color values every image frame.

3D 렌더링 장치는 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보에 기초하여 렌더링 결과 영상을 생성할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값 및 보간을 통해 결정된 버텍스의 쉐이딩 값에 기초하여 렌더링 결과 영상을 구성하는 픽셀들의 컬러 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 현재 픽셀에 인접한 쉐이딩 포인트 및 버텍스의 쉐이딩 값을 보간하여 현재 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 이와 같은 보간 과정은, 렌더링 결과 영상을 구성하는 각각의 픽셀에 대해 반복적으로 수행될 수 있고, 반복 수행 결과로 렌더링 결과 영상이 생성될 수 있다.The 3D rendering device may generate a rendering result image based on shading information of the 3D scene. The 3D rendering apparatus may determine color values of pixels constituting a rendering result image based on shading values of shading points and shading values of vertices determined through interpolation. For example, the 3D rendering device may determine a pixel value of a current pixel by interpolating shading values of a shading point and a vertex adjacent to the current pixel. Such an interpolation process may be repeatedly performed for each pixel constituting the rendering result image, and a rendering result image may be generated as a result of the repetition.

도 3은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of determining a shading point according to an exemplary embodiment in more detail.

도 3을 참조하면, 단계(310)에서 3D 렌더링 장치는 3D 장면의 버텍스들을 복수의 버텍스 그룹들로 그룹핑한다. 3D 렌더링 장치는 버텍스들의 위치, 버텍스들의 속성(예를 들어, 노멀(normal), 컬러 등), 이전 영상 프레임의 쉐이딩 결과 또는 버텍스들이 동일한 3D 오브젝트에 포함되는지 여부 등에 기초하여 버텍스들을 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 버텍스들 중에서 유사한 속성을 가질 것으로 추정되는 버텍스들을 하나의 버텍스 그룹으로 설정할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in step 310, the 3D rendering device groups vertices of a 3D scene into a plurality of vertex groups. The 3D rendering apparatus may group vertices based on vertex positions, vertex properties (eg, normal, color, etc.), a shading result of a previous image frame, or whether vertices are included in the same 3D object. For example, the 3D rendering device may set vertices estimated to have similar properties among vertices as one vertex group.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 서로 인접하여 위치하고 있고, 노멀, 깊이(depth) 또는 컬러 등의 속성이 유사한 버텍스들을 그룹핑할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 사전 예측 또는 이전 영상 프레임의 쉐이딩 결과에 기초하여 유사한 속성을 가질 것으로 추정되는 버텍스들을 결정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 예를 들어, 이전 영상 프레임에서 유사한 컬러를 가지는 버텍스들을 그룹핑할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering device may group vertices that are located adjacent to each other and have similar properties, such as normal, depth, or color. The 3D rendering apparatus may determine vertices estimated to have similar properties based on a preliminary prediction or a shading result of a previous image frame. For example, the 3D rendering device may group vertices having similar colors in the previous image frame.

다른 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 동일한 3D 오브젝트를 구성하는 버텍스들을 그룹핑하거나 유사한 형상 특성을 가지는 버텍스들을 그룹핑할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 시간에 따른 버텍스의 컬러 변화에 기초하여 공간상으로 떨어져 있으나 컬러가 시간에 따라 유사하게 변하는 버텍스들을 그룹핑할 수 있다.According to another embodiment, the 3D rendering device may group vertices constituting the same 3D object or vertices having similar shape characteristics. According to another embodiment, the 3D rendering apparatus may group vertices that are spaced apart but whose colors similarly change over time based on color changes of the vertices over time.

3D 렌더링 장치는 버텍스 그룹별로 쉐이딩 포인트에 대한 계층적 구조 정보를 결정할 수 있다. 계층적 구조 정보는, 단계(320)에서 결정될 쉐이딩 레벨에 따라 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트의 계층적 구조를 정의한다. 예를 들어, 계층적 구조 정보에서는 쉐이딩 레벨에 따라 어느 버텍스 또는 어느 지점이 쉐이딩 포인트로 결정될 지가 정의될 수 있다. 쉐이딩 레벨이 상향될수록 버텍스 그룹에서 결정되는 쉐이딩 포인트의 개수가 감소하고, 쉐이딩 레벨이 하향될수록 버텍스 그룹에서 결정되는 쉐이딩 포인트의 개수가 증가할 수 있다.The 3D rendering device may determine hierarchical structure information about shading points for each vertex group. The hierarchical structure information defines a hierarchical structure of shading points on which shading is to be performed according to the shading level determined in step 320 . For example, in the hierarchical structure information, which vertex or which point is to be determined as a shading point may be defined according to a shading level. As the shading level increases, the number of shading points determined in the vertex group decreases, and as the shading level decreases, the number of shading points determined in the vertex group may increase.

단계(320)에서, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트에 대한 계층적 구조 정보에 기초하여 버텍스 그룹별로 쉐이딩 레벨을 결정한다. 쉐이딩 레벨에 따라 버텍스 그룹에서 쉐이딩이 수행될 하나 이상의 쉐이딩 포인트가 결정될 수 있다. 이 때, 버텍스 그룹에 포함된 버텍스들 중 일부의 버텍스가 쉐이딩 포인트로 결정되거나 또는 버텍스들이 위치한 지점이 아닌 3D 장면 내 다른 지점이 쉐이딩 포인트로 결정될 수 있다. In step 320, the 3D rendering device determines a shading level for each vertex group based on hierarchical structure information about shading points. One or more shading points on which shading is to be performed in a vertex group may be determined according to the shading level. In this case, some of the vertices included in the vertex group may be determined as shading points, or other points in the 3D scene other than the points at which the vertices are located may be determined as shading points.

3D 렌더링 장치는 시간에 따른 가상 광원, 가상 카메라 및 3D 오브젝트의 움직임 등과 같은 3D 장면의 시간적 특성, 또는 버텍스의 위치 및 인접 버텍스들 간의 밝기 차이 등과 같은 3D 장면의 공간적 특성에 기초하여 쉐이딩 레벨을 결정할 수 있다. 3D 장면의 시간적 특성 또는 공간적 특성에 따라 버텍스 그룹별로 서로 다른 쉐이딩 레벨이 결정될 수 있다.The 3D rendering apparatus may determine the shading level based on temporal characteristics of the 3D scene, such as movements of a virtual light source, virtual camera, and 3D object over time, or spatial characteristics of the 3D scene, such as a vertex position and a brightness difference between adjacent vertices. Different shading levels may be determined for each vertex group according to temporal characteristics or spatial characteristics of the 3D scene.

일 실시예에 따르면, 시간 영역(temporal domain)에서 가상 광원, 가상 카메라 또는 3D 오브젝트의 이동 속도가 임계 값보다 빠른 경우, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 레벨을 상향 조정하여 쉐이딩 포인트의 개수를 줄일 수 있다. 이를 통해, 쉐이딩 처리에 소요되는 시간이 줄어들 수 있다. 또한, 3D 렌더링 장치는 빠른 렌더링 처리가 요구되는 경우, 쉐이딩 레벨을 전체적으로 상향 조정할 수 있다. 가상 광원, 가상 카메라 또는 3D 오브젝트의 이동 속도가 임계 값보다 느린 경우, 3D 렌더링 장치는 보다 세밀한 표현을 위해 쉐이딩 레벨을 하향 조정하여 쉐이딩 포인트의 개수를 늘릴 수 있다.According to an embodiment, when a moving speed of a virtual light source, a virtual camera, or a 3D object in the temporal domain is faster than a threshold value, the 3D rendering device may reduce the number of shading points by increasing the shading level. Through this, the time required for shading processing may be reduced. Also, the 3D rendering device may increase the overall shading level when fast rendering processing is required. When the moving speed of the virtual light source, virtual camera, or 3D object is slower than the threshold value, the 3D rendering apparatus may increase the number of shading points by lowering a shading level for more detailed expression.

일 실시예에 따르면, 쉐이딩 레벨은 3D 장면의 시간적 특성에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 가상 카메라 또는 3D 오브젝트의 이동 속도가 빠를수록 쉐이딩 레벨이 상향 조정되고, 이동 속도가 느릴수록 쉐이딩 레벨이 하향 조정될 수 있다.According to an embodiment, the shading level may be adaptively determined according to temporal characteristics of a 3D scene. For example, the shading level may be adjusted upward as the moving speed of the virtual camera or the 3D object increases, and the shading level may be adjusted downward as the moving speed of the virtual camera or 3D object decreases.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 이전 영상 프레임의 컬러 정보를 이용하여 시간에 따른 영역별 밝기 변화를 추정하고, 밝기 변화가 큰 영역에서는 쉐이딩 레벨을 하향 조정하고, 밝기 변화가 작은 영역에서는 쉐이딩 레벨을 상향 조정할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus estimates a change in brightness for each area over time using color information of a previous image frame, adjusts the shading level down in an area where the brightness change is large, and adjusts the shading level up in an area where the brightness change is small.

일 실시예에 따르면, 공간 영역(spatial domain)에서 버텍스가 스크린의 중앙 영역(또는, 관심 영역)에 위치하는 경우 또는 인접 버텍스들 간의 밝기 차이가 큰 영역의 경우, 3D 렌더링 장치는 보다 세밀한 표현을 위해 쉐이딩 레벨을 하향 조정할 수 있다. 버텍스가 스크린의 주변 영역에 위치하는 경우 또는 인접 버텍스들 간의 밝기 차이가 작은 영역의 경우, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트의 개수를 감소시켜 렌더링 처리 속도를 보다 빠르게 하기 위해 쉐이딩 레벨을 상향 조정할 수 있다. 여기서, 3D 렌더링 장치는 이전 영상 프레임의 쉐이딩 정보를 이용하여 현재 영상 프레임에서 인접 버텍스들 간의 밝기 차이를 추정할 수 있다.According to an embodiment, when a vertex is located in a central region (or region of interest) of a screen in a spatial domain or an region in which a brightness difference between adjacent vertices is large, the 3D rendering device may adjust the shading level downward for more detailed expression. When a vertex is located in a peripheral area of the screen or an area with a small difference in brightness between adjacent vertices, the 3D rendering device may increase the shading level in order to speed up the rendering process by reducing the number of shading points. Here, the 3D rendering apparatus may estimate the brightness difference between adjacent vertices in the current image frame using shading information of the previous image frame.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 포커싱(focusing)되는 영역과 나머지 영역에 서로 다른 쉐이딩 레벨을 설정하거나 또는 블러링(bluring) 효과가 적용되는 영역과 나머지 영역 간에 서로 다른 쉐이딩 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, HMD(Head Mounted Display) 등과 같은 렌즈 이용 기기에서는 사용자의 눈에 보이는 픽셀들의 크기 및 밀도가 서로 다를 수 있다. 이 경우, 3D 렌더링 장치는 포커싱되는 중앙 영역에는 상대적으로 쉐이딩 포인트의 밀도를 높게 설정(쉐이딩 레벨을 하향 조정)하고, 바깥쪽 영역에는 상대적으로 쉐이딩 포인트의 밀도를 낮게 설정(쉐이딩 레벨을 상향 조정)할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may set different shading levels between a focused area and the remaining areas, or set different shading levels between an area to which a blurring effect is applied and the remaining areas. For example, in a device using a lens such as a head mounted display (HMD), the size and density of pixels visible to the user may be different. In this case, the 3D rendering device may set a relatively high density of shading points (decrease the shading level) in the central area to be focused, and set a relatively low density of shading points (adjust the shading level upward) in the outer area.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 가장 개략적인 쉐이딩 레벨인 최상위 쉐이딩 레벨부터 하위 쉐이딩 레벨로 내려가면서 버텍스 그룹별로 최적의 쉐이딩 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트에 대한 계층적 구조 정보를 기반하여 가장 상위의 제1 쉐이딩 레벨에 따른 쉐이딩 결과와 제1 쉐이딩 레벨보다 하위인 제2 쉐이딩 레벨에 따른 쉐이딩 결과를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 쉐이딩 레벨 차이에 따른 컬러 값의 차분(difference)을 계산할 수 있다. 제2 쉐이딩 레벨은 제1 쉐이딩 레벨보다 하위이므로, 제2 쉐이딩 레벨에서는 제1 쉐이딩 레벨보다 더 많은 수의 쉐이딩 포인트가 결정된다. 계산한 컬러 값의 차분이 임계 값보다 작은 경우, 3D 렌더링 장치는 현재 쉐이딩 레벨인 제1 쉐이딩 레벨을 현재 버텍스 그룹의 쉐이딩 레벨로 결정할 수 있다. 컬러 값의 차분이 임계 값 이상인 경우, 3D 렌더링 장치는 제2 쉐이딩 레벨보다 하위인 제3 쉐이딩 레벨에 기초하여 제2 쉐이딩 레벨과 제3 쉐이딩 레벨에 따른 컬러 값의 차분을 계산하고, 계산한 차분이 임계 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 차분이 임계 값보다 작은 경우, 3D 렌더링 장치는 제2 쉐이딩 레벨을 현재 버텍스 그룹의 쉐이딩 레벨로 결정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 위 과정을 반복적으로 수행하여 컬러 값의 차분이 임계 값보다 작게 되는 쉐이딩 레벨을 현재 버텍스 그룹에 적용되는 최종 쉐이딩 레벨로 결정할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may determine an optimal shading level for each vertex group from the highest shading level, which is the most approximate shading level, to the lower shading level. For example, the 3D rendering apparatus may compare a shading result according to a first shading level at the top level with a shading result according to a second shading level lower than the first shading level based on hierarchical structure information about shading points, and calculate a difference in color values according to a difference in shading level based on the comparison result. Since the second shading level is lower than the first shading level, more shading points are determined in the second shading level than in the first shading level. When the difference between the calculated color values is smaller than the threshold value, the 3D rendering device may determine the first shading level, which is the current shading level, as the shading level of the current vertex group. When the difference between color values is greater than or equal to a threshold value, the 3D rendering apparatus may calculate a difference between color values according to the second shading level and the third shading level based on a third shading level lower than the second shading level, and determine whether the calculated difference is smaller than the threshold value. When the difference is smaller than the threshold value, the 3D rendering device may determine the second shading level as the shading level of the current vertex group. The 3D rendering device may repeatedly perform the above process to determine a shading level at which a difference between color values is smaller than a threshold value as a final shading level applied to the current vertex group.

3D 렌더링 장치가 최상위 쉐이딩 레벨부터 시작하여 버텍스 그룹에 적용될 최적의 쉐이딩 레벨을 결정하는 동작은, 기본적으로 매 영상 프레임이 렌더링될 때마다 수행될 수도 있고, 카메라 시점, 광원의 위치 또는 오브젝트의 위치가 변화할 때 수행될 수도 있다. 다만, 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 3D 렌더링 장치는 연속된 영상 프레임들 사이에서 카메라 시점, 광원의 위치 또는 오브젝트의 위치의 변화가 크지 않다고 판단한 경우에는, 현재 영상 프레임에서 쉐이딩 레벨을 결정하는 과정을 생략하고 이전 영상 프레임에서 결정된 쉐이딩 레벨을 이용할 수도 있다.An operation in which the 3D rendering device determines the optimal shading level to be applied to the vertex group, starting from the highest shading level, may be performed basically every time an image frame is rendered, or may be performed when the camera viewpoint, position of a light source, or position of an object changes. However, the scope of the embodiment is not limited thereto, and when the 3D rendering apparatus determines that the change in the camera viewpoint, the position of the light source, or the position of the object between successive image frames is not large, the process of determining the shading level in the current image frame may be omitted and the shading level determined in the previous image frame may be used.

단계(330)에서, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 레벨에 따라 버텍스 그룹별로 하나 이상의 쉐이딩 포인트를 결정한다. 3D 렌더링 장치는 각 버텍스 그룹들에 대한 계층적 구조 정보에 기반하여 쉐이딩 레벨에 따라 실제로 쉐이딩 연산이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다.In step 330, the 3D rendering device determines one or more shading points for each vertex group according to the shading level. The 3D rendering apparatus may determine a shading point on which a shading operation is actually performed according to a shading level based on hierarchical structure information for each vertex group.

일 실시예에 따르면, 쉐이딩 레벨에 기초하여 각 버텍스 그룹별로 다음의 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 따라 쉐이딩 포인트가 결정될 수 있다. (1) 현재 버텍스 그룹에 속한 버텍스들 전체가 쉐이딩 포인트로 결정됨 (2) 버텍스들 전체 및 버텍스가 아닌 추가 지점까지 쉐이딩 포인트로 결정됨 (3) 현재 버텍스 그룹에 속한 전체 버텍스들 중 일부의 버텍스들이 쉐이딩 포인트로 결정됨 (4) 일부의 버텍스들 및 버텍스가 아닌 추가 지점까지 쉐이딩 포인트로 결정됨 (5) 버텍스가 아닌 하나 이상의 지점이 쉐이딩 포인트로 결정됨 (6) 현재 버텍스 그룹에 대해 쉐이딩 포인트가 결정되지 않음. 예를 들어, 전체 3D 장면에서, 일 버텍스 그룹에 대응하는 영역에서는 (1)에 따라 해당 버텍스 그룹에 속한 버텍스들 전체가 쉐이딩 포인트로 결정되고, 다른 버텍스 그룹에 대응하는 영역에서는 (5)에 따라 다른 버텍스 그룹에 속한 버텍스가 아닌 하나 이상의 지점이 쉐이딩 포인트로 결정되는 것이 가능하다.According to an embodiment, a shading point may be determined according to one of the following (1) to (6) for each vertex group based on the shading level. (1) All vertices belonging to the current vertex group are determined as shading points (2) All vertices and additional non-vertex points are determined as shading points (3) Some vertices among all vertices belonging to the current vertex group are determined as shading points (4) Some vertices and additional non-vertex points are determined as shading points (5) One or more non-vertex points are determined as shading points (6) Shading for the current vertex group Points not determined. For example, in an entire 3D scene, all vertices belonging to a vertex group may be determined as shading points in an area corresponding to one vertex group according to (1), and one or more points other than vertices belonging to another vertex group may be determined as shading points in an area corresponding to another vertex group according to (5).

도 4는 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트를 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 도면 부호(410)는 복수의 버텍스들(422 내지 434)을 포함하는 3D 오브젝트를 나타내고, 도면 부호(440)는 3D 오브젝트(410)에 대해 결정된 쉐이딩 포인트들(422, 424, 430, 434, 450, 452, 454, 456)을 나타낸다.4 is a diagram for explaining an example of determining a shading point according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 4 , reference numeral 410 denotes a 3D object including a plurality of vertices 422 to 434, and reference numeral 440 denotes shading points 422, 424, 430, 434, 450, 452, 454, and 456 determined for the 3D object 410.

버텍스 기반 쉐이딩에서는 3D 오브젝트(410)의 버텍스들(422 내지 434) 각각에 대해 쉐이딩이 수행되지만, 3D 렌더링 장치는 3D 장면의 시간적 특성 또는 공간적 특성에 기초하여 쉐이딩 연산이 수행될 지점을 적응적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 도 4에 도시된 실시예와 같이, 3D 오브젝트(410)의 버텍스들(422 내지 434) 중 일부의 버텍스들(422, 424, 430, 434)과 쉐이딩이 필요하다고 판단된 지점들(450, 452, 454, 456)을 쉐이딩을 수행할 쉐이딩 포인트로 결정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트들(422, 424, 430, 434, 450, 452, 454, 456)에 대해 쉐이딩을 수행한 후, 쉐이딩 결과에 기초하여 쉐이딩이 수행되지 않은 버텍스들(426, 428, 432)의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트들(430, 452, 454)의 쉐이딩 값을 보간하여 버텍스(432)의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. In vertex-based shading, shading is performed on each of the vertices 422 to 434 of the 3D object 410, but the 3D rendering device can adaptively determine the point where the shading operation is to be performed based on the temporal or spatial characteristics of the 3D scene. For example, as in the embodiment shown in FIG. 4 , the 3D rendering device may determine some of the vertices 422, 424, 430, and 434 of the vertices 422 to 434 of the 3D object 410 and points 450, 452, 454, and 456 that require shading as shading points to perform shading. After performing shading on the shading points 422, 424, 430, 434, 450, 452, 454, and 456, the 3D rendering device may determine shading values of vertices 426, 428, and 432 on which shading is not performed based on the shading result. For example, the 3D rendering device may determine the shading value of the vertex 432 by interpolating the shading values of the shading points 430 , 452 , and 454 .

도 5는 일 실시예에 따른 쉐이딩 레벨에 따라 쉐이딩 포인트를 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an example of determining a shading point according to a shading level according to an exemplary embodiment.

도 5를 참조하면, 도면 부호(510)는 복수의 버텍스(515)들로 구성되는 3D 오브젝트를 나타낸다. 3D 렌더링 장치는 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들에 대한 계층적 구조 정보를 생성할 수 있고, 계층적 구조 정보에 기초하여 쉐이딩 레벨에 따라 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다. 쉐이딩 레벨에 따라 3D 오브젝트(510)의 영역에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트가 결정될 수 있다. 쉐이딩 레벨이 하향될수록 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트의 개수는 증가될 수 있다.Referring to FIG. 5 , reference numeral 510 denotes a 3D object composed of a plurality of vertices 515 . The 3D rendering apparatus may generate hierarchical structure information for the vertices 515 of the 3D object 510 and determine shading points according to shading levels based on the hierarchical structure information. A shading point where shading is to be performed in the area of the 3D object 510 may be determined according to the shading level. As the shading level decreases, the number of shading points on which shading is performed may increase.

일 실시예에 따르면, 제1 쉐이딩 레벨(520)에서는, 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들 중 일부의 버텍스(522)들만이 쉐이딩 포인트로 결정될 수 있다. 따라서, 제1 쉐이딩 레벨(520)에서는 쉐이딩 포인트로 결정된 버텍스(522)들과 쉐이딩 포인트로 결정되지 않는 버텍스(525)들이 존재할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트로 결정된 버텍스(522)들에 대해 쉐이딩을 수행하여 쉐이딩 값을 결정하고, 버텍스(522)들의 쉐이딩 값을 보간하여 쉐이딩 포인트로 결정되지 않은 버텍스(525)들의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 전체가 아닌 일부 버텍스(522)들에 대해서만 쉐이딩 연산을 수행함으로써 렌더링을 보다 빠르게 수행할 수 있다.According to an embodiment, in the first shading level 520 , only some of the vertices 522 among the vertices 515 of the 3D object 510 may be determined as shading points. Accordingly, vertices 522 determined as shading points and vertices 525 not determined as shading points may exist in the first shading level 520 . The 3D rendering device may determine shading values by performing shading on vertices 522 determined as shading points, and interpolating shading values of vertices 522 to determine shading values of vertices 525 not determined as shading points. The 3D rendering apparatus may perform rendering more quickly by performing shading operations on only some vertices 522 instead of all vertices.

일 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 값이 결정된 쉐이딩 포인트들에 대해 델로네 삼각분할(Delaunay Triangulation)을 수행하여 영역을 삼각형의 형태를 가지는 복수의 서브 영역들로 분할하고, 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값에 기초한 보간을 통해 쉐이딩 값이 결정되지 않은 버텍스들의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치는 3D 오브젝트의 메쉬(mesh)를 펼쳐놓은 아틀라스(atlas) 상에서 쉐이딩 포인트들을 결정하고, 쉐이딩 포인트들에 대해 쉐이딩을 수행한 후, 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값에 기초한 보간을 통해 쉐이딩 값이 결정되지 않은 버텍스들의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다.According to an embodiment, the 3D rendering apparatus may perform Delaunay triangulation on shading points for which shading values are determined to divide an area into a plurality of sub-regions having a triangular shape, and determine shading values of vertices for which shading values are not determined through interpolation based on the shading values of the shading points. According to another embodiment, the 3D rendering apparatus may determine shading points on an atlas on which a mesh of a 3D object is spread, perform shading on the shading points, and then determine shading values of vertices whose shading values have not been determined through interpolation based on shading values of the shading points.

제2 쉐이딩 레벨(530)에서는, 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들이 모두 쉐이딩 포인트로 결정되지 않고, 대신 버텍스가 아닌 지점(535)들이 쉐이딩 포인트로 결정될 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트로 결정된 지점(535)들에 대해 쉐이딩을 수행하고, 쉐이딩 결과 값의 보간 과정을 통해 쉐이딩 포인트로 결정되지 않은 버텍스(532)들의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다.In the second shading level 530, not all vertices 515 of the 3D object 510 are determined as shading points, but points 535 that are not vertices may be determined as shading points instead. The 3D rendering device may perform shading on points 535 determined as shading points, and determine shading values of vertices 532 that are not determined as shading points through interpolation of shading result values.

제3 쉐이딩 레벨(540)에서는, 제1 쉐이딩 레벨(520)에서와 유사하게 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들 중에서 쉐이딩 포인트로 결정된 버텍스(542)들과 쉐이딩 포인트로 결정되지 않는 버텍스(545)들이 존재할 수 있다. 또한, 3D 오브젝트(510)의 영역 내에서 버텍스가 아닌 지점(546)들이 추가적으로 쉐이딩 포인트로 결정될 수 있다. 지점(546)들의 위치는 예를 들어, 3D 오브젝트(510)의 영역 내 임의의 위치로 결정되거나 또는 3D 오브젝트(510)의 영역 내 밝기 값 분포에 따른 확률 값에 기초하여 결정될 수 있다. 밝기 값이 클수록 쉐이딩 포인트로 결정될 지점으로 결정될 확률 값이 더 클 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트로 결정된 버텍스(542)들 및 지점(546)들에 대해 쉐이딩을 수행하고, 쉐이딩 결과 값을 보간하여 쉐이딩 포인트로 결정되지 않은 버텍스(545)들의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다.In the third shading level 540, similarly to the first shading level 520, among the vertices 515 of the 3D object 510, vertices 542 determined as shading points and vertices 545 not determined as shading points may exist. Also, points 546 that are not vertices within the area of the 3D object 510 may be additionally determined as shading points. The positions of the points 546 may be determined, for example, as random positions within the area of the 3D object 510 or based on probability values according to distribution of brightness values within the area of the 3D object 510 . As the brightness value increases, a probability value determined as a point to be determined as a shading point may increase. The 3D rendering device may perform shading on the vertices 542 and 546 determined as shading points, and interpolate the shading result values to determine shading values of vertices 545 not determined as shading points.

제4 쉐이딩 레벨(550)에서는, 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들 모두가 쉐이딩 포인트들로 결정되고, 각 버텍스(515)들에 대해 쉐이딩이 수행될 수 있다.In the fourth shading level 550, all vertices 515 of the 3D object 510 are determined as shading points, and shading may be performed on each vertex 515.

제5 쉐이딩 레벨(560)에서는, 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)들뿐만 아니라 3D 오브젝트(510) 상에서 3D 오브젝트(510)의 버텍스(515)가 아닌 지점(565)들이 추가적으로 쉐이딩 포인트들로 결정될 수 있다. 3D 렌더링 장치는 3D 오브젝트(510)가 표현되는 3D 장면의 시간적 특성 또는 공간적 특성에 기초하여 추가적으로 쉐이딩을 수행할 지점(565)들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 보다 세밀한 쉐이딩 효과를 구현할 필요가 있는 경우(예를 들어, 조명 효과가 복잡한 경우), 3D 렌더링 장치는 3D 오브젝트(510)의 영역 내에 쉐이딩이 수행될 지점(565)들을 추가로 지정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 버텍스(515)들 및 추가적으로 결정된 지점(565)들에 대해 쉐이딩을 수행할 수 있다.In the fifth shading level 560, points 565 other than the vertices 515 of the 3D object 510 on the 3D object 510 as well as the vertices 515 of the 3D object 510 may be additionally determined as shading points. The 3D rendering apparatus may determine additional shading points 565 based on temporal or spatial characteristics of a 3D scene in which the 3D object 510 is expressed. For example, when it is necessary to implement a more detailed shading effect (for example, when a lighting effect is complex), the 3D rendering device may additionally designate points 565 where shading is to be performed within the area of the 3D object 510. The 3D rendering device may perform shading on the vertices 515 and additionally determined points 565 .

도 6은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 다른 버텍스의 쉐이딩 값을 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining an example of determining a shading value of another vertex based on a shading result of a shading point according to an exemplary embodiment.

도 6에 도시된 실시예에서는, 3D 오브젝트(610)가 버텍스들(612 내지 626)을 포함한다고 가정한다. 또한, 3D 렌더링 장치는 버텍스들(612 내지 626) 중 일부의 버텍스들(614, 616, 622, 624) 및 3D 오브젝트(610) 상의 지점들(632, 634, 636)을 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트들로 결정(630)하였다고 가정한다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩 포인트들(614, 616, 622, 624, 632, 634, 636)에 대해 쉐이딩을 수행하고, 쉐이딩 수행에 의해 결정된 쉐이딩 포인트들(614, 616, 622, 624, 632, 634, 636)의 쉐이딩 값(예를 들어, 컬러 값)에 기초하여 쉐이딩이 수행되지 않은 버텍스들(612, 618, 620, 626)의 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 버텍스(626)의 경우, 3D 렌더링 장치는 버텍스(626)에 인접한 쉐이딩 포인트들(622, 624, 634, 636)의 쉐이딩 값을 보간하여 버텍스(626)의 쉐이딩 값을 결정(640)할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 쉐이딩이 수행되지 않은 나머지 버텍스들(612, 618, 620)에 대해서도 이와 유사한 과정을 통해 쉐이딩 값을 결정할 수 있다. 쉐이딩 포인트들(614, 616, 622, 624, 632, 634, 636)의 쉐이딩 값 및 보간을 통해 결정된 버텍스들(612, 618, 620, 626)의 쉐이딩 값은 저장되고, 저장된 쉐이딩 값들은 다음 영상 프레임에 대한 쉐이딩 과정에서 이용될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 6 , it is assumed that the 3D object 610 includes vertices 612 to 626 . In addition, it is assumed that the 3D rendering device determines (630) some of the vertices 614, 616, 622, 624 and points 632, 634, and 636 on the 3D object 610 as shading points, among the vertices 612 to 626. The 3D rendering device performs shading on the shading points 614, 616, 622, 624, 632, 634, and 636, and performs shading based on shading values (eg, color values) of the shading points 614, 616, 622, 624, 632, 634, and 636 determined by performing the shading. Shading values of the vertices 612, 618, 620, and 626 that are not performed may be determined. For example, in the case of the vertex 626, the 3D rendering device may interpolate the shading values of the shading points 622, 624, 634, and 636 adjacent to the vertex 626 to determine the shading value of the vertex 626 (640). The 3D rendering device may determine shading values for the remaining vertices 612, 618, and 620 on which shading is not performed through a similar process. The shading values of the shading points 614, 616, 622, 624, 632, 634, and 636 and the shading values of the vertices 612, 618, 620, and 626 determined through interpolation are stored, and the stored shading values can be used in a shading process for the next image frame.

도 7은 일 실시예에 따른 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값에 기초하여 렌더링 영상의 픽셀 값을 결정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining an example of determining a pixel value of a rendered image based on shading values of shading points according to an exemplary embodiment.

도 7의 실시예에서는, 버텍스들(715, 720, 725) 및 3D 오브젝트 상의 지점들(730, 735)에서 쉐이딩 값이 결정(710)되었다고 가정한다. 3D 렌더링 장치는 버텍스들(715, 720, 725)의 쉐이딩 값 및 지점들(730, 735)의 쉐이딩 값에 기초하여 각 픽셀별로 컬러 보간을 수행하여 픽셀들의 컬러 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 렌더링 장치는 픽셀(720)에 인접한 버텍스(725)의 쉐이딩 값 및 지점들(730, 735)의 컬러 값을 보간하여 픽셀(720)의 컬러 값을 결정할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 나머지 픽셀들에 대해서도 이와 유사한 과정을 반복적으로 수행하여 렌더링 결과 영상을 구성하는 픽셀들의 컬러 값을 결정할 수 있다.In the embodiment of FIG. 7 , it is assumed that shading values are determined 710 at vertices 715 , 720 , and 725 and points 730 and 735 on the 3D object. The 3D rendering apparatus may determine color values of pixels by performing color interpolation for each pixel based on the shading values of the vertices 715 , 720 , and 725 and the shading values of the points 730 and 735 . For example, the 3D rendering device may determine the color value of the pixel 720 by interpolating a shading value of a vertex 725 adjacent to the pixel 720 and a color value of points 730 and 735 . The 3D rendering apparatus may repeatedly perform a similar process for the remaining pixels to determine color values of pixels constituting the rendering result image.

도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 직접 가상 광원과 간접 가상 광원 간의 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 직접 가상 광원 및 간접 가상 광원은 컴퓨터 그래픽스에서 3D 오브젝트에 조명 효과를 부여하는 가상의 광원들을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 직접 가상 광원은 3D 오브젝트에 빛을 직접 방사하는 가상 광원이고, 간접 가상 광원은 직접 가상 광원으로부터 방사된 빛이 반사, 회절 또는 굴절된 영역에서 빛을 방사하는 가상 광원이다.8A and 8B are diagrams for explaining a relationship between a direct virtual light source and an indirect virtual light source according to an exemplary embodiment. The direct virtual light source and the indirect virtual light source represent virtual light sources that give lighting effects to 3D objects in computer graphics. As described above, the direct virtual light source is a virtual light source that directly emits light to a 3D object, and the indirect virtual light source is a virtual light source that emits light in a region where light emitted from the direct virtual light source is reflected, diffracted, or refracted.

도 8a는 3D 모델을 구성하는 3D 오브젝트들(820, 830)과 직접 가상 광원(810)이 도시하고 있다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 하나의 직접 가상 광원(810)만을 도시하였지만, 3D 모델에는 복수의 직접 가상 광원들이 존재할 수 있다. 직접 가상 광원(810)은 3D 오브젝트(820) 빛을 직접 방사한다. 직접 가상 광원(810)과 3D 오브젝트(820) 간의 위치 관계에 의해 3D 오브젝트(820)가 렌더링되는 가상 공간에서 일차적으로 밝은 영역과 어두운 영역이 결정될 수 있다. 직접 가상 광원(810)으로부터 방사된 빛은 3D 오브젝트(820)에 의해 반사, 굴절 또는 회절될 수 있다. 예를 들어, 직접 가상 광원(810)으로부터 출력된 빛(840)은 3D 오브젝트(820)에 반사된 후, 다른 3D 오브젝트(830) 예를 들어, 오브젝트(820)의 주변 영역을 둘러싸고 있는 벽면에 다시 반사될 수 있다. 3D 오브젝트들(820, 830)은 가상 카메라(815)의 시점에서 렌더링되고, 렌더링 결과 영상이 사용자에게 제공될 수 있다.FIG. 8A shows 3D objects 820 and 830 constituting a 3D model and a direct virtual light source 810 . Here, only one direct virtual light source 810 is shown for convenience of description, but a plurality of direct virtual light sources may exist in the 3D model. The direct virtual light source 810 directly emits light of the 3D object 820 . A bright area and a dark area may be primarily determined in a virtual space in which the 3D object 820 is rendered by a positional relationship between the direct virtual light source 810 and the 3D object 820 . Light directly emitted from the virtual light source 810 may be reflected, refracted, or diffracted by the 3D object 820 . For example, the light 840 directly output from the virtual light source 810 may be reflected on the 3D object 820 and then reflected again on another 3D object 830, for example, a wall surface surrounding the area around the object 820. The 3D objects 820 and 830 are rendered from the viewpoint of the virtual camera 815, and a rendering result image may be provided to the user.

3D 렌더링 장치는 직접 가상 광원(810)으로부터 출력된 빛에 의한 직접 광 효과뿐만 아니라 간접 가상 광원으로부터 출력된 빛에 의한 조명 효과를 적용하여 디테일한 렌더링 결과 영상을 생성할 수 있다. 3D 렌더링 장치는 직접 가상 광원뿐만 아니라 간접 가상 광원들을 3D 공간 상에 적절히 배치하여 보다 실감나는 조명 효과를 구현할 수 있다.The 3D rendering apparatus may generate a detailed rendering result image by applying a direct light effect by light output from the direct virtual light source 810 as well as a lighting effect by light output from an indirect virtual light source. The 3D rendering apparatus may implement a more realistic lighting effect by appropriately arranging direct virtual light sources as well as indirect virtual light sources in a 3D space.

도 8b를 참조하면, 도 8a에서 직접 가상 광원(810)으로부터 출력된 빛(840)이 3D 오브젝트(820)에 반사된 영역에 위치한 간접 가상 광원(855) 및 빛(840)이 다른 3D 오브젝트(830)에 반사된 영역들에 위치한 간접 가상 광원들(850, 860)이 도시되어 있다. 3D 오브젝트들(820, 830)의 렌더링 과정에서 직접 가상 광원(810)뿐만 아니라 간접 가상 광원들(850, 855, 860)에 의한 조명 효과가 3D 오브젝트들(820, 830)에 적용될 수 있다. 간접 가상 광원들(850, 855, 860)은 직접 가상 광원(810)뿐만 아니라 각 간접 가상 광원들(850, 855, 860)이 위치하는 영역의 특성에 영향을 받는다. 예를 들어, 간접 가상 광원들(850, 855, 860)에 의한 조명 효과는 각 간접 가상 광원들(850, 855, 860)이 위치한 3D 오브젝트 표면의 컬러 또는 재질에 영향을 받을 수 있다.Referring to FIG. 8B , an indirect virtual light source 855 located in an area where light 840 directly output from a virtual light source 810 in FIG. 8A is reflected by a 3D object 820 and indirect virtual light sources 850 and 860 located in areas where light 840 is reflected by another 3D object 830 are illustrated. During the rendering process of the 3D objects 820 and 830 , lighting effects by not only the direct virtual light source 810 but also the indirect virtual light sources 850 , 855 and 860 may be applied to the 3D objects 820 and 830 . The indirect virtual light sources 850 , 855 , and 860 are affected not only by the direct virtual light source 810 but also by characteristics of regions where the indirect virtual light sources 850 , 855 , and 860 are located. For example, the lighting effect of the indirect virtual light sources 850 , 855 , and 860 may be affected by the color or material of the surface of the 3D object on which the indirect virtual light sources 850 , 855 , and 860 are located.

도 9는 일 실시예에 따른 3D 렌더링 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 9를 참조하면, 3D 렌더링 장치(900)는 버텍스 쉐이더(910), 픽셀 쉐이더(920), 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)를 포함한다.9 is a diagram illustrating a configuration of a 3D rendering device according to an embodiment. Referring to FIG. 9 , a 3D rendering device 900 includes a vertex shader 910, a pixel shader 920, and a shading point shader 930.

버텍스 쉐이더(910)는 버텍스가 가지는 공간상 위치, 컬러, 노멀 벡터, 텍스쳐 등과 같은 버텍스 속성 정보에 기초하여 3D 장면에 나타난 버텍스들에 대해 버텍스 변환(vertex transform)을 수행할 수 있다. 버텍스 변환 과정은 버텍스의 위치를 이동시키는 과정, 버텍스의 노멀 벡터를 변환하는 과정, 버텍스에 대한 빛의 효과를 계산하는 과정, 버텍스의 컬러를 계산하는 과정, 및 텍스쳐 좌표를 생성 및 변환하는 과정 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The vertex shader 910 may perform vertex transform on vertices displayed in a 3D scene based on vertex attribute information such as spatial position, color, normal vector, and texture of the vertex. The process of transforming a vertex may include one or more of a process of moving a vertex position, a process of transforming a normal vector of a vertex, a process of calculating a light effect on a vertex, a process of calculating a color of a vertex, and a process of generating and transforming texture coordinates.

쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 도 1 내지 도 8b를 통하여 전술한 동작 중 쉐이딩 과정과 관련된 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 3D 장면에 나타난 버텍스들을 복수의 버텍스 그룹들로 그룹핑하고, 각 버텍스 그룹별로 쉐이딩 레벨을 결정할 수 있다. 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 결정된 쉐이딩 레벨에 따라 각 버텍스 그룹별로 쉐이딩을 수행할 쉐이딩 포인트를 결정하고, 결정된 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행할 수 있다. 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 쉐이딩이 수행된 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값들을 보간하여 쉐이딩이 수행되지 않은 버텍스의 쉐이딩 값을 결정하는 것에 의해 3D 영상에 대한 쉐이딩 정보를 결정할 수 있다.The shading point shader 930 may perform operations related to the shading process among the operations described above with reference to FIGS. 1 to 8B. For example, the shading point shader 930 may group vertices appearing in a 3D scene into a plurality of vertex groups and determine a shading level for each vertex group. The shading point shader 930 may determine shading points to perform shading for each vertex group according to the determined shading level, and perform shading on the determined shading points. The shading point shader 930 may interpolate shading values of shading points on which shading is performed to determine shading values of vertices where shading is not performed, thereby determining shading information for a 3D image.

쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 버텍스 단위의 컬러 쉐이딩을 수행할 수 있고, 이러한 컬러 쉐이딩은 버텍스 쉐이더(910) 및 픽셀 쉐이더(920)의 각 렌더링 처리 과정과는 별도로 처리될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)에 의해 수행되는 쉐이딩 과정은 버텍스 쉐이더(910) 및 픽셀 쉐이더(920)의 파이프라인(pipeline)과는 별도의 과정으로서 진행될 수 있다. 이에 따라, 쉐이딩 포인트 및 버텍스들에 대한 쉐이딩 값이 저장될 수 있다. 저장된 쉐이딩 값은 다음 영상 프레임의 쉐이딩 정보를 결정하는데 이용될 수 있고, 이를 통해 영상 프레임들 간의 상관도가 증가하여 플리커링(flickering) 현상이 감소되고, 연산량이 절감될 수 있다.The shading point shader 930 may perform color shading in units of vertices, and such color shading may be processed separately from each rendering process of the vertex shader 910 and the pixel shader 920 . According to an embodiment, the shading process performed by the shading point shader 930 may be performed as a separate process from pipelines of the vertex shader 910 and the pixel shader 920. Accordingly, shading values for shading points and vertices may be stored. The stored shading values may be used to determine shading information of the next image frame, and through this, correlation between image frames may be increased, thereby reducing a flickering phenomenon and reducing an amount of computation.

일 실시예에 따르면, 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 쉐이딩 결과에 기초하여 버텍스 그룹별로 쉐이딩 레벨을 결정할 수 있다. 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 쉐이딩 레벨에 따른 컬러 값의 차분에 기초하여 각 버텍스 그룹에 적용될 최적의 쉐이딩 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 현재 쉐이딩 레벨에 기초하여 쉐이딩을 수행한 결과와 현재 쉐이딩 레벨보다 하위의 쉐이딩 레벨에 기초하여 쉐이딩을 수행한 결과를 비교하여 레벨 차이에 따른 컬러 값의 차분을 계산하고, 차분이 임계 값 이상인 경우 현재 쉐이딩 레벨을 조정할 수 있다. 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 조정된 쉐이딩 레벨에 기초하여 위와 같은 과정을 반복적으로 수행하고, 쉐이딩 레벨 차이에 따른 컬러 값의 차분이 임계 값보다 작아지게 하는 쉐이딩 레벨을 버텍스 그룹에 적용될 최적의 쉐이딩 레벨로 결정할 수 있다.According to an embodiment, the shading point shader 930 may determine a shading level for each vertex group based on a shading result. The shading point shader 930 may determine an optimal shading level to be applied to each vertex group based on a difference between color values according to shading levels. For example, the shading point shader 930 compares a result of performing shading based on the current shading level with a result of performing shading based on a shading level lower than the current shading level, calculates a difference in color values according to a level difference, and adjusts the current shading level when the difference is greater than or equal to a threshold value. The shading point shader 930 repeatedly performs the above process based on the adjusted shading level, and determines a shading level at which a difference in color values according to a difference in shading level is smaller than a threshold value as an optimal shading level to be applied to a vertex group.

3D 장면에 대한 쉐이딩 정보가 결정되면, 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 쉐이딩 정보를 픽셀 쉐이더(920)에 전달할 수 있고, 픽셀 쉐이더(920)는 쉐이딩 정보에 기초하여 각 픽셀별로 컬러 보간을 수행할 수 있다. 픽셀 쉐이더(920)는 픽셀이 속한 폴리곤(polygon)(예를 들어, 삼각형)을 형성하는 버텍스들의 컬러 값 및 쉐이딩이 수행된 쉐이딩 포인트의 컬러 값을 이용하여 컬러 보간을 수행할 수 있고, 이에 의해 렌더링 결과 영상에 포함되는 각 픽셀들의 컬러 값이 결정될 수 있다. 또한, 픽셀 쉐이더(920)는 3D 오브젝트 위에 텍스쳐를 입히는 텍스쳐 맵핑(texture mapping) 과정을 수행하여 가상의 3D 오브젝트에 재질감을 표현할 수 있다.When shading information for the 3D scene is determined, the shading point shader 930 may transmit the shading information to the pixel shader 920, and the pixel shader 920 may perform color interpolation for each pixel based on the shading information. The pixel shader 920 may perform color interpolation using color values of vertices constituting a polygon (e.g., a triangle) to which a pixel belongs and a color value of a shading point where shading is performed, thereby determining the color value of each pixel included in the rendering result image. In addition, the pixel shader 920 may express the texture of the virtual 3D object by performing a texture mapping process of applying a texture on the 3D object.

다른 실시예에 따르면, 3D 렌더링 장치(900)는 간접 가상 광원을 샘플링하는 간접 가상 광원 샘플러(940)를 더 포함할 수 있다. 쉐이딩 포인트 쉐이더(930)는 직접 가상 광원에 의한 조명 정보뿐만 아니라 간접 가상 광원에 의한 조명 정보를 이용하여 쉐이딩을 수행할 수 있고, 해당 간접 가상 광원은 간접 가상 광원 샘플러(940)에 의해 샘플링될 수 있다. 간접 가상 광원의 샘플링 과정은 3D 공간 내에 간접 가상 광원을 배치시키는 과정을 포함할 수 있다. 간접 가상 광원 샘플러(940)는 간접 가상 광원들이 배치되는 영역 또는 3D 공간에 배치되는 간접 가상 광원의 개수를 조절하여 3D 오브젝트에 적용되는 간접 조명 효과를 제어할 수 있다.According to another embodiment, the 3D rendering device 900 may further include an indirect virtual light source sampler 940 that samples an indirect virtual light source. The shading point shader 930 may perform shading using not only lighting information from a direct virtual light source but also lighting information from an indirect virtual light source, and the corresponding indirect virtual light source may be sampled by the indirect virtual light source sampler 940. The process of sampling the indirect virtual light source may include a process of arranging the indirect virtual light source in a 3D space. The indirect virtual light source sampler 940 may control an indirect lighting effect applied to a 3D object by adjusting the number of indirect virtual light sources disposed in a region where the indirect virtual light sources are disposed or in a 3D space.

일 실시예에 따르면, 간접 가상 광원 샘플러(940)는 라이트 시점 렌더링(light view rendering)의 결과 영상에서 간접 가상 광원을 샘플링하거나 또는 빛에 대한 광선 추적(ray tracing) 기법을 이용하여 간접 가상 광원을 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 간접 가상 광원 샘플러(940)는 라이트 시점 렌더링의 결과 영상의 밝기 분포에 기초하여 밝기에 비례하는 확률 맵을 생성하고, 확률 맵을 통해 결정된 위치에 간접 가상 광원을 배치시킬 수 있다. 다른 예로, 간접 가상 광원 샘플러(940)는 광선 추적 기법을 통해 광이 3D 오브젝트와 충돌하는 위치를 결정하고, 결정된 위치에 간접 가상 광원을 배치시킬 수도 있다.According to an embodiment, the indirect virtual light source sampler 940 may sample an indirect virtual light source from an image resulting from light view rendering or sample an indirect virtual light source by using a ray tracing technique for light. For example, the indirect virtual light source sampler 940 may generate a probability map proportional to brightness based on a brightness distribution of an image resulting from light viewpoint rendering, and may arrange an indirect virtual light source at a position determined through the probability map. As another example, the indirect virtual light source sampler 940 may determine a location where light collides with a 3D object through a ray tracing technique, and may place an indirect virtual light source at the determined location.

도 10은 다른 실시예에 따른 3D 렌더링 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 10을 참조하면, 영상 처리 장치(1010)는 하나 이상의 프로세서(1020) 및 하나 이상의 메모리(1030)를 포함한다.10 is a diagram showing the configuration of a 3D rendering device according to another embodiment. Referring to FIG. 10 , an image processing device 1010 includes one or more processors 1020 and one or more memories 1030 .

프로세서(1020)는 도 1 내지 도 9를 통하여 전술한 하나 이상의 동작을 수행한다. 예를 들어, 프로세서(1020)는 3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하고, 결정된 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행할 수 있다. 여기서, 프로세서(1020)는 3D 장면의 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하고, 버텍스 그룹별로 결정된 쉐이딩 레벨에 기초하여 쉐이딩 포인트를 결정할 수 있다. 프로세서(1020)는 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정하고, 쉐이딩 정보에 기초하여 렌더링 결과 영상을 생성할 수 있다.The processor 1020 performs one or more operations described above through FIGS. 1 to 9 . For example, the processor 1020 may determine a shading point on which shading is to be performed on the 3D scene, and perform shading on the determined shading point. Here, the processor 1020 may group vertices of the 3D scene into vertex groups and determine a shading point based on a shading level determined for each vertex group. The processor 1020 may determine shading information for a 3D scene based on a shading result of a shading point, and generate a rendering result image based on the shading information.

이와 같은 프로세서(1020)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있으나, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또한, 프로세서(1020)는 3D 오브젝트의 렌더링을 수행하기 위한 하나 이상의 그래픽스 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 버텍스 및 쉐이딩 포인트에 대한 쉐이딩 정보는 그래픽스 프로세싱 유닛의 텍스쳐 버퍼에 저장될 수 있고, 저장된 쉐이딩 정보는 다음 영상 프레임에 대한 쉐이딩 과정에서 이용될 수 있다.Such a processor 1020 may be implemented as an array of logic gates, but it may be understood by those skilled in the art that the processor 1020 may be implemented as other types of hardware. Also, the processor 1020 may include one or more graphics processing units for rendering 3D objects. Shading information for vertices and shading points may be stored in a texture buffer of a graphics processing unit, and the stored shading information may be used in a shading process for a next image frame.

메모리(1030)는 도 1 내지 도 9를 통하여 전술한 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들을 저장하거나 또는 3D 렌더링 장치(1010)가 운용되면서 획득된 데이터와 결과를 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(1030)는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체, 예컨대 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예컨대, 하나 이상의 디스크 저장 디바이스들, 플래쉬 메모리 디바이스들, 또는 기타 비휘발성 솔리드 스테이트 메모리 디바이스들)를 포함할 수 있다.The memory 1030 may store instructions for performing one or more operations described above through FIGS. 1 to 9 or may store data and results obtained while the 3D rendering device 1010 is operated. In some embodiments, memory 1030 may include non-transitory computer-readable media, such as high-speed random access memory and/or non-volatile computer-readable storage media (e.g., one or more disk storage devices, flash memory devices, or other non-volatile solid state memory devices).

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as, for example, a processor, controller, arithmetic logic unit (ALU), digital signal processor, microcomputer, field programmable gate array (FPGA), programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will recognize that the processing device may include a plurality of processing elements and/or multiple types of processing elements. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, and may configure a processing device to operate as desired, or may independently or collectively direct a processing device. Software and/or data may be permanently or temporarily embodied in any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, or transmitted signal wave, to be interpreted by, or to provide instructions or data to, a processing device. Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on a computer readable medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, and flash memory. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents, appropriate results can be achieved.

Claims (25)

3D 장면을 렌더링하는 3D 렌더링 방법에 있어서,
상기 3D 장면 상에서 쉐이딩(shading)이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계;
상기 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행하는 단계; 및
상기 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 상기 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
버텍스들에 기초한 기하학적 복잡도가 상기 3D 장면의 제1 영역의 쉐이딩 복잡도에 비해 낮은 경우, 상기 제1 영역의 쉐이딩 포인트의 개수를 증가시키는 단계; 및
버텍스들에 기초한 기하학적 복잡도가 상기 3D 장면의 제2 영역의 쉐이딩 복잡도에 비해 높은 경우, 상기 제2 영역의 쉐이딩 포인트의 개수를 감소시키는 단계를 포함하는,
3D 렌더링 방법.
In the 3D rendering method of rendering a 3D scene,
determining shading points on the 3D scene where shading is to be performed;
performing shading on the shading point; and
Determining shading information for the 3D scene based on a shading result of the shading point
including,
The step of determining the shading point,
increasing the number of shading points of the first region of the 3D scene when the geometric complexity based on the vertices is lower than the shading complexity of the first region of the 3D scene; and
Reducing the number of shading points of the second region when the geometric complexity based on vertices is higher than the shading complexity of the second region of the 3D scene.
3D rendering method.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스를 상기 쉐이딩 포인트로 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining some of the vertices of the 3D object in the 3D scene as the shading point.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 및 상기 3D 오브젝트 내의 추가 지점을 상기 쉐이딩 포인트로 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining vertices of a 3D object in the 3D scene and an additional point in the 3D object as the shading point.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트는,
상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스만을 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The shading point,
The 3D rendering method including only some of the vertices of the 3D object in the 3D scene.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트는,
상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스가 아닌 지점을 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The shading point,
A 3D rendering method comprising a point that is not a vertex of a 3D object in the 3D scene.
제5항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트는,
상기 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스를 더 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 5,
The shading point,
Further comprising some of the vertices of the 3D object, 3D rendering method.
제5항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트는,
상기 3D 오브젝트의 모든 버텍스들을 더 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 5,
The shading point,
Further comprising all vertices of the 3D object, 3D rendering method.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 3D 장면에서 3D 오브젝트의 버텍스들 중 일부의 버텍스 및 상기 3D 오브젝트 내의 추가 지점을 상기 쉐이딩 포인트로 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining some of the vertices of a 3D object in the 3D scene and an additional point in the 3D object as the shading point.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 3D 장면의 공간적 특성 및 시간적 특성 중 적어도 하나에 기초하여 상기 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining a shading point on which the shading is to be performed based on at least one of spatial and temporal characteristics of the 3D scene.
제9항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
가상 광원에 대한 정보, 가상 카메라에 대한 정보, 상기 3D 장면에 포함된 3D 오브젝트에 대한 정보 및 이전 영상 프레임의 쉐이딩 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 9,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining the shading point based on at least one of information about a virtual light source, information about a virtual camera, information about a 3D object included in the 3D scene, and a shading result of a previous image frame.
제10항에 있어서,
상기 가상 광원에 대한 정보는, 상기 가상 광원의 위치, 컬러, 밝기, 방향, 각도 및 이동 속도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하고,
상기 가상 카메라에 대한 정보는, 상기 가상 카메라의 위치, 방향, 각도 및 이동 속도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하고,
상기 3D 오브젝트에 대한 정보는, 상기 3D 오브젝트의 형상, 컬러 및 재질 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 10,
The information on the virtual light source includes information on at least one of a position, color, brightness, direction, angle, and moving speed of the virtual light source;
The information on the virtual camera includes information on at least one of a position, direction, angle, and moving speed of the virtual camera;
The information on the 3D object includes information on at least one of a shape, color, and material of the 3D object.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 3D 장면의 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하는 단계; 및
상기 버텍스 그룹별로 하나 이상의 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계
를 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of determining the shading point,
grouping vertices of the 3D scene into vertex groups; and
Determining one or more shading points for each vertex group
3D rendering method including.
제12항에 있어서,
상기 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하는 단계는,
상기 버텍스들의 위치, 상기 버텍스들의 노멀(normal), 이전 영상 프레임의 쉐이딩 결과 및 상기 버텍스들이 동일한 3D 오브젝트에 포함되는지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 버텍스들을 상기 버텍스 그룹들로 그룹핑하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 12,
Grouping the vertices into vertex groups,
Grouping the vertices into the vertex groups based on at least one of a position of the vertices, a normal of the vertices, a shading result of a previous image frame, and whether or not the vertices are included in the same 3D object. 3D rendering method.
제12항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
가상 광원의 움직임, 가상 카메라의 움직임, 3D 오브젝트의 움직임, 인접 버텍스들 간의 밝기 차이 및 버텍스의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 쉐이딩 레벨을 결정하는 단계
를 더 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 12,
The step of determining the shading point,
Determining the shading level based on at least one of a motion of a virtual light source, a motion of a virtual camera, a motion of a 3D object, a difference in brightness between adjacent vertices, and a position of a vertex.
A 3D rendering method further comprising a.
제14항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 단계는,
상기 쉐이딩 레벨에 따라 상기 버텍스 그룹들마다 쉐이딩이 수행될 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 14,
The step of determining the shading point,
The 3D rendering method of determining the shading point on which shading is to be performed for each of the vertex groups according to the shading level.
제12항에 있어서,
상기 3D 장면의 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하는 단계는,
상기 버텍스 그룹별로 상기 쉐이딩 포인트에 대한 계층적 구조 정보를 결정하는 단계
를 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 12,
Grouping the vertices of the 3D scene into vertex groups,
Determining hierarchical structure information for the shading point for each vertex group
3D rendering method including.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩 정보를 결정하는 단계는,
복수의 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값을 보간(interpolation)하여 상기 쉐이딩 포인트들에 인접한 버텍스의 쉐이딩 값을 결정하는 단계
를 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
In the step of determining the shading information,
Determining shading values of vertices adjacent to the shading points by interpolating shading values of a plurality of shading points
3D rendering method including.
제17항에 있어서,
상기 쉐이딩 정보를 결정하는 단계는,
상기 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값들 및 상기 결정된 버텍스의 쉐이딩 값을 보간하여 상기 3D 장면의 렌더링 결과 영상에 포함된 픽셀들의 컬러 값을 결정하는 단계
를 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 17,
In the step of determining the shading information,
Determining color values of pixels included in a rendering result image of the 3D scene by interpolating the shading values of the shading points and the determined shading values of the vertices
3D rendering method including.
제17항에 있어서,
상기 쉐이딩 정보를 결정하는 단계는,
상기 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값 및 상기 버텍스의 쉐이딩 값을 텍스쳐 버퍼(texture buffer)에 저장하는 단계
를 포함하는 3D 렌더링 방법.
According to claim 17,
In the step of determining the shading information,
storing the shading values of the shading points and the shading values of the vertices in a texture buffer;
3D rendering method including.
제1항에 있어서,
상기 쉐이딩을 수행하는 단계는,
직접 가상 광원 및 간접 가상 광원 중 적어도 하나에 의한 조명 효과에 기초하여 상기 쉐이딩 포인트의 컬러 값을 결정하고,
상기 조명 효과는, 가려짐에 의한 그림자 효과를 포함하는, 3D 렌더링 방법.
According to claim 1,
The step of performing the shading,
determining a color value of the shading point based on a lighting effect by at least one of a direct virtual light source and an indirect virtual light source;
The lighting effect includes a shadow effect by occlusion, 3D rendering method.
컴퓨팅 하드웨어가 제1항 내지 제20항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.A non-transitory computer readable storage medium storing instructions that cause computing hardware to execute the method of any one of claims 1 to 20. 적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 실행될 인스트럭션들(instructions)을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
3D 장면 상에서 쉐이딩이 수행될 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작;
상기 쉐이딩 포인트에 대해 쉐이딩을 수행하는 동작; 및
상기 쉐이딩 포인트의 쉐이딩 결과에 기초하여 상기 3D 장면에 대한 쉐이딩 정보를 결정하는 동작
을 실행하도록 구성되고,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작은,
버텍스들에 기초한 기하학적 복잡도가 상기 3D 장면의 제1 영역의 쉐이딩 복잡도에 비해 낮은 경우, 상기 제1 영역의 쉐이딩 포인트의 개수를 증가시키는 동작 및
버텍스들에 기초한 기하학적 복잡도가 상기 3D 장면의 제2 영역의 쉐이딩 복잡도에 비해 높은 경우, 상기 제2 영역의 쉐이딩 포인트의 개수를 감소시키는 동작을 포함하는
3D 렌더링 장치.
at least one processor; and
at least one memory storing instructions to be executed by the processor;
The instructions, when executed by the processor, cause the processor to:
determining shading points on the 3D scene where shading is to be performed;
performing shading on the shading point; and
Determining shading information for the 3D scene based on a shading result of the shading point
configured to run
The operation of determining the shading point,
increasing the number of shading points of the first region of the 3D scene when the geometric complexity based on the vertices is lower than the shading complexity of the first region of the 3D scene; and
When the geometric complexity based on vertices is higher than the shading complexity of the second area of the 3D scene, reducing the number of shading points in the second area
3D rendering device.
제22항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작은,
복수의 쉐이딩 포인트들의 쉐이딩 값을 보간하여 상기 쉐이딩 포인트들에 인접한 버텍스 및 다른 쉐이딩 포인트 중 적어도 하나의 쉐이딩 값을 결정하는 동작을 포함하는 3D 렌더링 장치.
The method of claim 22,
The operation of determining the shading point,
and determining a shading value of at least one of vertices adjacent to the shading points and other shading points by interpolating shading values of a plurality of shading points.
제22항에 있어서,
상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작은,
상기 3D 장면의 버텍스들을 버텍스 그룹들로 그룹핑하는 동작; 및
쉐이딩 레벨에 기초하여 상기 버텍스 그룹들마다 하나 이상의 상기 쉐이딩 포인트를 결정하는 동작
을 포함하는 3D 렌더링 장치.
The method of claim 22,
The operation of determining the shading point,
grouping vertices of the 3D scene into vertex groups; and
Determining one or more shading points for each of the vertex groups based on a shading level
3D rendering device including a.
제22항에 있어서,
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서로 하여금,
현재 버텍스와 스크린 간의 거리 및 상기 현재 버텍스가 그림자 영역에 존재하는지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 다음 영상 프레임에서 상기 현재 버텍스의 쉐이딩 값을 업데이트할지 여부를 결정하는 동작
를 더 실행하도록 구성되는 3D 렌더링 장치.
The method of claim 22,
The instructions cause the processor to:
An operation of determining whether to update a shading value of the current vertex in a next image frame based on at least one of a distance between the current vertex and the screen and whether or not the current vertex exists in a shadow area.
A 3D rendering device configured to further execute
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