KR20060066304A - 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 유체역학 기반의 사실적 시뮬레이션과 표면추적을 통해 액체의 움직임을 생성하고 이를 렌더링함으로써, 애니메이션 및 영화에 등장하는 시각적 특수효과의 중요한 요소인 물 등과 같은 액체의 움직임을 다양하게 사실적으로 표현하기 위한, 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 영상 콘텐츠 저작 장치에 있어서, 초기설정 정보에 따라 시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 장면에 포함된 다른 물체와의 상호작용을 고려하여 액체의 속도벡터를 산출하기 위한 액체 시뮬레이션 수단; 상기 액체 시뮬레이션 수단에서 산출한 액체의 속도벡터와 초기설정 정보의 표면정보를 이용하여 장면에서의 표면 위치를 추적하고, 상기 추적한 표면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하기 위한 표면 추적 수단; 상기 표면 추적 수단에서 생성한 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성하기 위한 스프레이 생성 수단; 및 상기 스프레이 생성 수단에서 생성한 스프레이를 포함하는 장면을 렌더링하기 위한 전역 조영 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 영상 콘텐츠 저작 등에 이용됨.

영상 콘텐츠, 물 애니메이션, 수면 추적, 렌더링, 물 특수효과, 스프레이

Description

영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법{Apparatus and method for producing image contents}

도 1 은 본 발명에 따른 영상 콘텐츠 저작 장치의 일실시예 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 영상 콘텐츠 저작 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 물 시뮬레이션 모듈 12 : 수면 추적 모듈

13 : 스프레이 생성 모듈 14 : 전역 조영 모듈

15 : 수면 쉐이딩 모듈

본 발명은 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체역학 기반의 사실적 시뮬레이션과 표면추적을 통해 액체의 움직임을 생성하 고 이를 렌더링함으로써, 애니메이션 및 영화에 등장하는 시각적 특수효과의 중요한 요소인 물 등과 같은 액체의 움직임을 다양하게 사실적으로 표현하기 위한, 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에서는 액체의 일예로 물(water)을 예로 들어 설명하기로 한다.

최근들어, 각종 영화 및 애니메이션에 다양한 물의 움직임을 사실적으로 표현한 특수효과 장면이 중요한 요소로 부각되어 많은 관련기술들이 개발되고 있으나, 이들 개개의 기술들은 물의 일부 특성만을 다루기 때문에 최종의 특수효과 장면을 생성하기에 어려움이 있다.

따라서, 물이 포함된 특수효과 장면의 생성하는데 필요한 제반 기능을 제공할 수 있는 플러그인 소프트웨어 등을 포함하는 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 유체역학 기반의 사실적 시뮬레이션과 표면추적을 통해 액체의 움직임을 생성하고 이를 렌더링함으로써, 애니메이션 및 영화에 등장하는 시각적 특수효과의 중요한 요소인 물 등과 같은 액체의 움직임을 다양하게 사실적으로 표현하기 위한, 영상 콘텐츠 저작 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 영상 콘텐츠 저작 장치에 있어서, 초기설정 정보에 따라 시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 장면에 포함된 다른 물체와의 상호작용을 고려하여 액체의 속도벡터를 산출하기 위한 액체 시뮬레이션 수단; 상기 액체 시뮬레이션 수단에서 산출한 액체의 속도벡터와 초기설정 정보의 표면정보를 이용하여 장면에서의 표면 위치를 추적하고, 상기 추적한 표면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하기 위한 표면 추적 수단; 상기 표면 추적 수단에서 생성한 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성하기 위한 스프레이 생성 수단; 및 상기 스프레이 생성 수단에서 생성한 스프레이를 포함하는 장면을 렌더링하기 위한 전역 조영 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법은, 영상 콘텐츠 저작 방법에 있어서, 초기설정 정보에 따라 초기 환경을 설정하는 초기 환경 설정 단계; 시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 액체의 속도벡터를 산출하는 속도벡터 산출 단계; 상기 산출한 액체의 속도벡터와 초기설정 정보의 표면정보를 이용하여 장면에서의 표면 위치를 추적하는 표면 위치 추적 단계; 상기 추적한 표면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하는 스프레이 생성정보 생성 단계; 상기 스프레이 생성정보에 따라 스프레 이를 생성하는 스프레이 생성 단계; 및 상기 생성된 스프레이를 포함하는 삼차원 장면을 렌더링하는 렌더링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 영상 콘텐츠 저작 장치의 일실시예 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 콘텐츠 저작 장치는, 사용자로부터 입력받은 초기설정 정보에 따라 시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 장면에 포함된 다른 물체와의 상호작용을 고려하여 물의 속도벡터를 산출하기 위한 물 시뮬레이션 모듈(Water Simulation Module)(11), 상기 물 시뮬레이션 모듈(11)에서 산출한 임의 지점에서의 물의 속도벡터와 초기설정 정보의 수면정보를 이용하여 프레임(장면)에서의 수면 위치를 추적하고, 상기 추적한 수면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하기 위한 수면 추적 모듈(Surface Construction Module(12), 상기 수면 추적 모듈(12)에서 생성한 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성하기 위한 스프레이 생성 모듈(Spray Module)(13), 상기 스프레이 생성 모듈(13)에서 생성한 스프레이를 포함하는 삼차원 장면을 사실적으로 표현하는 렌 더링을 수행하기 위한 전역 조영 모듈(Global Illumination Module)(14)을 포함한다.

본 발명은 상기 전역 조영 모듈(14)에서 렌더링한 삼차원 장면상의 수면의 사실성을 높이기 위한 수면 쉐이딩 모듈(15)을 더 포함한다.

또한, 상기 초기설정 정보는 시뮬레이션 공간, 정적 물체, 동적 물체 및 수면 정보(물의 속성)와 계산 공간의 세밀도 등을 포함한다.

또한, 상기 물 시뮬레이션 모듈(11)은 다른 물체와의 상호작용, 즉 물체의 속도, 정적 환경 및 계산 공간을 고려하여 물의 속도벡터를 산출한다.

여기서, 상기 구성요소들에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 물 시뮬레이션 모듈(11)은 사용자로부터 입력받은 초기설정 정보, 즉 정적 물체, 동적 물체, 물의 속성, 시뮬레이션 공간 등에 따라 일련의 위치에서 장면에 포함된 다른 물체와의 상호작용을 고려하여 물의 속도벡터와 압력값을 생성한다. 이 때, 압력값은 임의의 지점에 들어오고 나가는 속도로부터 계산이 되며, 물의 전체 양을 보존하기 위해 속도 벡터를 보정해 주는데 사용된다.

이러한 물 시뮬레이션 방식은 공간을 일련의 그리드로 구분하고 각 지점에서 속도를 계산하는 오일러(Eulerian) 방식과 삼차원 공간상의 특정 지점이 아닌 물의 움직임에 따라 임의의 지점에서 속도를 계산하는 라그랑지(Lagrangian) 방식을 포함한다.

또한, 상기 수면 추적 모듈(12)은 초기의 수면 상태와 삼차원 공간에서 계산된 물의 속도벡터들을 입력으로 받아 현재의 수면 위치를 계산하는 역할을 수행한 다. 이 때, 초기의 수면 상태 정보는 계산하는 방식에 따라 없을 수도 있으며, 결과로 생성된 수면의 표현도 폴리곤 메쉬(mesh) 또는 임의의 지점에 정의된 함수 값의 형태일 수도 있다.

일예로, 레벨 셋(Level set) 방식을 이용한 수면 추적의 경우는 초기의 수면 위치를 입력받아, 결과로 특정 지점에서의 함수값 형태로 수면 정보를 생성한다. 이 결과로부터 후처리를 하는 경우 폴리곤 메쉬의 생성도 가능하다.

그리고, 상기 수면 추적 모듈(12)은 수면의 단순한 추적(이동) 외에 곡률 정보나 추가적인 파티클 사용을 통해 본체로부터 분리된 물의 영역, 즉 스플래쉬를 표현할 수도 있다.

그리고, 상기 수면 추적 모듈(12)은 동적 물체의 위치 및 속도와 스플래쉬 생성 조건으로부터 스프레이 생성 조건을 생성할 수도 있다.

또한, 스프레이 생성 모듈(13)은 사용자의 입력 또는 수면 추적 모듈(12)로부터의 자동 스프레이 생성 조건에 따라 대량의 스프레이를 생성하고 이를 관리하는 기능을 수행한다.

여기서, 자동 생성은 동적인 물체와 수면이 만나는 경우 물체의 속도와 입수각 등을 고려해 이루어지며, 동적인 물이 정적 물체를 만나는 경우도 상기 조건을 고려하여 이루어진다.

그리고, 수동 생성은 사용자로부터 스프레이 생성 지점을 입력받아 추가로 원하는 곳에 스프레이를 생성할 수 있으며 편집도 가능하다. 다만, 스프레이의 역할은 시각적 효과의 극대화를 위한 것으로 물의 양에 변화를 주는 등의 시뮬레이션 자체에 영향을 주는 역할은 수행하지 않는다. 이 때, 대규모 장면은 아주 많은 수의 파티클이 스프레이로 구성되므로 이를 효율적으로 관리하는 것이 중요하다.

또한, 상기 전역 조영 모듈(14)은 동적 삼차원 객체, 정적 삼차원 객체, 수면, 스프레이로 구성된 삼차원 장면을 사실적으로 렌더링하는 기능을 수행한다. 특히, 물의 광학적 특성인 빛의 굴절, 반사, 커스틱스(Caustics)를 표현할 수도 있다.

그리고, 상기 전역 조영 모듈(14)은 상기 물 시뮬레이션 모듈(11) 및 수면 추적 모듈(12)과 독립적인 동작이 가능하다.

또한, 상기 수면 쉐이딩 모듈(15)은 부가적인 기능으로서 최종 영상에 나타나는 수면의 사실성을 높인다. 수면 쉐이딩의 예로는 물 위에 떠다니는 포말의 표현이나 수면의 복잡도를 높이기 위한 높이 변화 쉐이더 등이 있다.

그리고, 상기 수면 쉐이딩 모듈(15)은 물 시뮬레이션 모듈(11) 및 수면 추적 모듈(12)과 독립적인 동작이 가능하다.

도 2 는 본 발명에 따른 영상 콘텐츠 저작 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 사용자로부터 입력받은 초기설정 정보, 즉 시뮬레이션이 이루어지는 공간, 장면에 포함되는 정적인 삼차원 환경(정적인 물체), 물과 상호작용할 삼차원 모델(동적인 물체) 및 물의 속성과 계산 공간의 세밀도에 따라 초기 환경을 설정한다(21).

이후, 물 시뮬레이션 모듈(11)은 프레임(장면)의 진행에 따라 시뮬레이션 공 간의 임의 지점에서 물의 속도벡터를 산출한다(22). 이 때, 물과 상호작용하는 물체의 속도, 정적 환경 및 계산 공간의 세밀도를 고려하여 물의 속도벡터를 산출한다.

이후, 수면 추적 모듈(12)은 상기 산출한 임의 지점에서의 물의 속도벡터와 초기설정 정보의 수면정보를 이용하여 프레임에서의 수면 위치를 추적한다(23).

그리고, 상기 수면 추적 모듈(12)은 상기 추적한 수면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성한다(24).

이후, 스프레이 생성 모듈(13)은 상기 생성한 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성한다(25).

이후, 전역 조영 모듈(14)은 상기 스프레이를 포함하는 삼차원 장면을 랜더링하여 사실적으로 표현한다(26).

이후, 수면 쉐이딩 모듈(15)은 부가적으로 상기 삼차원 장면을 보다 사실적으로 표현한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 유체역학 기반의 사실적 시뮬레이션과 표면추적을 통해 액체의 움직임을 생성하고 이를 렌더링함으로써, 애니메이션 및 영화에 등장하는 시각적 특수효과의 중요한 요소인 물 등과 같은 액체의 움직임을 다양하게 사실적으로 표현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유체역학 기반의 사실적 시뮬레이션과 표면추적을 통해 액체의 움직임을 생성하고 이를 렌더링함으로써, 사실적인 대규모 장면을 연출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 영상 콘텐츠 저작 장치에 있어서,

   초기설정 정보에 따라 시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 장면에 포함된 다른 물체와의 상호작용을 고려하여 액체의 속도벡터를 산출하기 위한 액체 시뮬레이션 수단;

   상기 액체 시뮬레이션 수단에서 산출한 액체의 속도벡터와 초기설정 정보의 표면정보를 이용하여 장면에서의 표면 위치를 추적하고, 상기 추적한 표면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하기 위한 표면 추적 수단;

   상기 표면 추적 수단에서 생성한 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성하기 위한 스프레이 생성 수단; 및

   상기 스프레이 생성 수단에서 생성한 스프레이를 포함하는 장면을 렌더링하기 위한 전역 조영 수단

   을 포함하는 영상 콘텐츠 저작 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전역 조영 수단에서 렌더링한 삼차원 장면상의 표면의 사실성을 높이기 위한 표면 쉐이딩 수단

   을 더 포함하는 영상 콘텐츠 저작 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 초기설정 정보는,

   시뮬레이션 공간, 정적 물체, 동적 물체 및 표면 정보(액체의 속성)와 계산 공간의 세밀도를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 콘텐츠 저작 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 액체 시뮬레이션 수단은,

   액체와 상호작용하는 물체의 속도, 정적 환경 및 계산 공간의 세밀도를 고려하여 액체의 속도벡터를 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 콘텐츠 저작 장치.
5. 영상 콘텐츠 저작 방법에 있어서,

   초기설정 정보에 따라 초기 환경을 설정하는 초기 환경 설정 단계;

   시뮬레이션 공간의 임의 지점에서 액체의 속도벡터를 산출하는 속도벡터 산출 단계;

   상기 산출한 액체의 속도벡터와 초기설정 정보의 표면정보를 이용하여 장면에서의 표면 위치를 추적하는 표면 위치 추적 단계;

   상기 추적한 표면이 물체와 상호작용함에 따라 스프레이 생성정보를 생성하는 스프레이 생성정보 생성 단계;

   상기 스프레이 생성정보에 따라 스프레이를 생성하는 스프레이 생성 단계; 및

   상기 생성된 스프레이를 포함하는 삼차원 장면을 렌더링하는 렌더링 단계

   를 포함하는 영상 콘텐츠 저작 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 렌더링한 삼차원 장면상의 표면의 사실성을 높이는 표면 쉐이딩 단계

   를 더 포함하는 영상 콘텐츠 저작 방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 초기설정 정보는,

   시뮬레이션 공간, 정적 물체, 동적 물체 및 표면 정보(액체의 속성)와 계산 공간의 세밀도를 포함하는 것을 특징으로 영상 콘텐츠 저작 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 속도벡터 산출 단계는,

   액체와 상호작용하는 물체의 속도, 정적 환경 및 계산 공간의 세밀도를 고려하여 액체의 속도벡터를 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 콘텐츠 저작 방법.

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