KR20100062832A - 서피스 텍스처 매핑 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샘플 텍스처의 전처리 및 벡터필드 생성을 이용하여 서피스 텍스처 매핑을 수행한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 입력된 샘플 텍스처를 이용하여 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하고, 입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하며, 입력된 정점 데이터에 따라 초기 방향 벡터를 변경시켜 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성한 후에, 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표를 계산하고, 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩 처리하며, 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성함으로써, 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 이용한 서피스 텍스처 매핑을 수행할 수 있는 것이다.
서피스, 텍스처 매핑

Description

서피스 텍스처 매핑 장치 및 그 방법{SURFACE TEXTURE MAPPING APPARATUS AND ITS METHOD}
본 발명은 서피스 텍스처 매핑 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 영상 제작을 위해 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 합성하여 서피스 텍스처를 매핑하는데 적합한 서피스 텍스처 매핑 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-051-02, 과제명: 디지털 크리쳐 제작 S/W 개발].
잘 알려진 바와 같이, 고품질의 디지털 영상 제작 분야에서는, 제공되는 삼차원 서피스에 사실감을 부여하기 위해서 텍스처 맵핑을 수행한다.
이러한 텍스처 매핑은 서피스 메쉬에 대해 맵핑될 텍스처 좌표를 나타내는 UV 맵을 최대한 한 덩어리로 연결되도록 이차원 평면상에 펼친 후, 아티스트가 평면에 펼쳐진 UV 맵이 실제 삼차원 서피스 메쉬로 입혀질 모습을 상상하면서 평면상에서는 왜곡된 모습으로 이미지를 그리게 되기 때문에, 장시간의 수작업이 필요하며 아티스트의 능력에 따라 결과 영상의 품질이 크게 차이가 나게 된다.
또한, 최근에는 동일면에 한 개의 텍스처 맵만 입히는 것이 아니라, 다수의 중첩된 텍스처 이미지를 사용하여 광원의 위치 및 3차원 공간상에서 바라보는 위치에 따라 질감이 달라지는 고급 효과를 낼 수 있는데, 사용되는 각각의 맵이 서로 연속성을 유지하도록 각각의 이미지를 수작업으로 그리는 것은 매우 어렵다.
이러한 텍스처 맵핑을 자동으로 수행하는 기법으로는, 샘플 텍스처 이미지로부터 텍스처 합성을 통하여 서피스에 텍스처 맵핑을 수행하는 기술들이 소개되고 있지만, 서피스 모델 전체를 단일 이미지로만 채울 수 있는 기술이기 때문에, 예를 들면, 광원의 변화에 따른 고급 효과 등을 표현하기에는 낮은 성능을 보이며, 화소 기반으로 텍스처 이미지를 합성하는 방식은 넓은 면적의 서피스 모델 전체를 합성하는데 상대적으로 많은 시간이 소요된다.
또한, 샘플 텍스처 이미지로부터 상대적으로 넓은 텍스처 이미지를 생성해 내는 기법의 경우 삼차원 공간상의 서피스에 텍스처를 입히기 위해서는 서피스에 맵핑될 방향을 정의해 주는 것이 필요하며, 샘플 텍스처가 3차원 공간상의 서피스에 맵핑될 방향과 크기를 지정해 줄 수 있는 기능이 필요하게 된다.
상술한 바와 같은 텍스처 매핑 기법에서는 텍스처 합성 방식을 크게 두 종류로 나누어 볼 수 있는데, 하나는 패치 기반 샘플링에 의한 방식이고 다른 하나는 화소 기반 샘플링에 의한 방식이다.
여기에서, 화소 기반에 의한 방식은 계산 시간이 패치 기반 샘플링에 의한 방식보다 일반적으로 계산 시간이 오래 걸리기 때문에, 상대적으로 넓은 서피스 면적을 다루기 위해서는 패치 기반 샘플링 방식이 적합하며, 2차원 이미지를 합성할 때와는 달리 합성되는 패치의 순서가 결과 영상의 품질에 영향을 주게 된다.
또한, 합성 시간이 길어지게 되면 작업자가 수정을 해가며 품질을 향상시키는데 어려움이 있기 때문에, 샘플 텍스처 이미지에 대한 전처리를 통하여 합성 시간을 단축시켜야 한다.
이에 따라, 본 발명은 샘플 텍스처의 전처리와 서피스 모델의 벡터필드 생성을 통해 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 이용한 서피스 텍스처 매핑을 수행할 수 있는 서피스 텍스처 매핑 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 텍스처 샘플 이미지만으로 광원의 위치와 방향을 고려한 영상 변화를 수행할 수 있는 서피스 텍스처 매핑 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
일 관점에서 본 발명은, 입력된 샘플 텍스처의 구조적 특징을 설정 및 생성하며, 이에 따라 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 텍스처 전처리부와, 입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하고, 입력된 정점 데이터에 따라 상기 초기 방향 벡터를 변경시킨 후에, 상기 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 벡터필드 생성부와, 상기 서피스 모델에 대해 상기 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 텍스처 좌표를 계산하며, 상기 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩을 처리한 후에, 상기 텍 스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성하는 텍스처 합성부와, 상기 샘플 텍스처, 텍스처 클러스터 레벨맵, 서피스 모델, 서피스 접선 벡터 필드 정보 및 멀티텍스처링된 서피스 모델이 저장된 저장부를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 장치를 제공한다.
다른 관점에서 본 발명은, 입력된 샘플 텍스처를 이용하여 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 단계와, 입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하는 단계와, 입력된 정점 데이터에 따라 상기 초기 방향 벡터를 변경시켜 상기 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 단계와, 상기 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 상기 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표를 계산하는 단계와, 상기 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩을 처리하는 단계와, 상기 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성하는 단계를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 방법을 제공한다.
본 발명은, 텍스처 전처리를 통해 실제 텍스처 합성시 고속의 성능을 얻을 수 있으며, 삼차원 서피스 상에서 맵핑될 방향 및 크기를 결정할 수 있도록 서피스 접선 벡터 필드를 사용자가 쉽게 수정할 수 있다.
또한, 다수의 중첩된 샘플 텍스처 이미지를 지원하여 광원 및 카메라의 위치에 따라 다양한 고급 효과가 나타날 수 있도록 텍스처 샘플 이미지들을 합성하여 서피스 텍스처 맵핑을 수행할 수 있다.
그리고, 본 발명은 서피스 모델의 각 면에 대해 한 면씩 샘플 텍스처 이미지 내에서의 텍스처 좌표를 구하는 방식으로 고속의 처리가 가능하며, 3차원 공간상에서 텍스처가 합성될 방향 및 크기를 사용자가 지정할 수 있어서 텍스처 합성 시 사용자와 상호작용을 하면서도 자동화된 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은, 입력된 샘플 텍스처를 이용하여 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하고, 입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하며, 입력된 정점 데이터에 따라 초기 방향 벡터를 변경시켜 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성한 후에, 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표를 계산하고, 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩 처리하며, 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성한다는 것이며, 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 다수의 중첩된 샘플 텍스처 합성을 통해 서피스 텍스처를 매핑하는데 적합한 서피스 텍스처 매핑 장치의 블록 구성도로서, 저장부(100), 텍스처 전처리부(200), 벡터 필드 생성부(300), 텍스처 합성부(400) 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 저장부(100)는 예를 들면, 샘플 텍스처 데이터베이스, 텍스처 클러스터 레벨맵 데이터베이스, 서피스 모델 데이터베이스, 서피스 벡터필드 데이터베이스, 텍스처 매핑 서피스 데이터베이스 등을 포함하는 것으로, 이들을 통해 저장 관리되는 샘플 텍스처 데이터, 텍스처 클러스터 레벨맵 데이터, 서피스 모델 데이터, 서피스 벡터필드 데이터 등은 필요에 따라 추출되어 각 구성부로 제공된다.
그리고, 텍스처 전처리부(200)는 저장부(100)의 샘플 텍스처 데이터베이스로부터 샘플 텍스처 데이터(즉, 샘플 텍스처 이미지)가 입력되면, 입력된 샘플 텍스처 이미지에서 구조적 특징을 설정 및 생성(예를 들면, 영역 설정, 벡터 데이터 생성 등)하며, 이에 따라 화소 이미지 차원의 데이터를 인덱스 차원으로 변환하는 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하여 저장부(100)의 텍스처 클러스터 레벨맵 데이터베이스에 저장한다.
한편, 벡터 필드 생성부(300)는 저장부(100)의 서피스 모델 데이터베이스로부터 서피스 모델 데이터가 입력되면, 입력되는 서피스 모델 데이터에 대한 초기 방향 벡터를 설정하고, 입력된 정점 데이터를 선택하여 지정된 초기 방향 벡터를 변경시킨 후에, 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하여 저장부(100)의 서피스 벡터필드 데이터베이스에 업데이트 및 저장한다.
다음에, 텍스처 합성부(400)는 저장부(100)의 서피스 모델 데이터베이스로부터 입력되는 해당 서피스 모델에 대해 텍스처 합성을 위한 합성 순서를 설정하고, 저장부(100)의 텍스처 클러스터 레벨맵 데이터베이스로부터의 텍스처 클러스터 레 벨맵과 서피스 벡터필드 데이터베이스로부터의 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 텍스처 좌표를 결정하며, 샘플 텍스처 데이터베이스로부터의 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 에지 부분을 블랜딩 처리한 후에, 텍스처 좌표들과 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 저장부(100)의 텍스처 맵핑 서피스 데이터베이스에 저장한다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 서피스 텍스처 매핑 장치에서 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 화소 이미지 차원의 데이터를 인덱스 차원으로 변환하는 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 텍스처 전처리부(200)에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는데 적합한 텍스처 전처리부의 블록 구성도로서, 텍스처 전처리부(200)는 네이버후드 윈도우 설정부(202), 네이버후드 벡터 생성부(204), 클러스터 레벨맵 생성부(206) 등을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 네이버후드 윈도우 설정부(202)는 저장부(100)의 샘플 텍스처 데이터베이스로부터 샘플 텍스처 데이터가 입력되면, 입력된 샘플 텍스처 이미지에 포함된 세부 구조의 각각 다른 크기와 모양을 고려하여 각 화소의 네이버후드로 정의할 수 있는 영역의 모양과 크기를 설정한다. 이러한 영역을 네이버후드 윈도우라고 하며, 예를 들면, 6 -7 화소 크기 내지 30 -40 화소 크기의 사각형 영역으로 설정될 수 있다.
그리고, 네이버후드 벡터 생성부(204)는 네이버후드 위도우 설정부(202)를 통해 설정된 네이버후드 윈도우에 포함된 화소의 순서를 지정하여 상대적으로 큰 차원의 벡터 데이터를 생성한다. 이러한 벡터 데이터의 생성은, 예를 들면, 한 화소가 RGB의 3차원 데이터이고, 7x7의 사각형 윈도우가 네이버후드로 설정된 경우 3x7x7 = 147 차원의 벡터 값들을 각 화소에 지정할 수 있다.
또한, 클러스터 레벨맵 생성부(206)는 네이버후드 벡터 생성부(204)를 통해 생성된 각 화소의 네이버후드 벡터를 수십개의 클러스터로 그룹핑하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하고, 이러한 텍스처 클러스터 레벨맵을 저장부(100)의 텍스처 클러스터 레벨맵 데이터베이스에 저장한다. 예를 들면, 각 벡터 값의 거리에 대해 예를 들면, 유클리드 기하학적 거리 등의 척도를 정의하고, 각 그룹의 클러스터 중심이 균일하게 분포할 수 있도록 각 그룹에 인덱스를 부여할 수 있으며, 예를 들면, k-평균 클러스터링(k-means clustering) 등을 통해 샘플 이미지에 대한 텍스처 클러스터 레벨맵이 생성할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 서피스 텍스처 매핑 장치에서 입력되는 서피스 모델 데이터에 대한 초기 방향 벡터를 설정하고, 입력된 정점 데이터를 선택하여 지정된 초기 방향 벡터를 변경시킨 후에, 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 벡터필드 생성부(300)에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 모델 데이터를 이용하여 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는데 적합한 벡터필드 생성부의 블록 구성도로서, 벡터필드 생성부(300)는 초기 방향 벡터 설정부(302), 사용자 입력 적용부(304), 정점별 벡터필드 보간부(306) 등을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 초기 방향 벡터 설정부(302)는 저장부(100)의 서피스 모델 데이터베이스로부터 서피스 모델이 입력되면, 예를 들면, y축과 같은 방향, 원점에서 (1,1,1)를 가리키는 벡터 방향 등과 같이 기 설정된 하나의 3차원 벡터의 방향을 기준으로 입력된 서피스 모델의 각 면에 정사영을 내려 계산되는 벡터의 방향을 각 면의 초기 방향 벡터로 설정한다. 여기에서, 서피스 모델의 각 정점에서 지정되는 초기 방향 벡터는 그 정점을 포함하는 각각의 면의 초기 방향 벡터의 평균값으로 지정할 수 있다.
그리고, 사용자 입력 적용부(304)는 사용자가 3차원 공간상에서 보여지는 서피스 모델에 포함된 정점 몇 개를 선택 입력하면, 그 입력 데이터를 이용하여 그 정점에서 지정된 초기 방향 벡터의 크기와 방향을 변경한다. 이 때, 변경되는 초기 방향 벡터에 대응하는 서피스 접선 벡터의 방향에 따라 주위 정점들의 방향이 실시간으로 보간될 수 있으며, 벡터의 크기가 커짐에 따라 변경되는 영역이 더 넓어질 수 있다.
또한, 정점별 벡터필드 보간부(306)는 입력 데이터의 적용이 완료되면, 서피스 모델에 포함된 각각의 면과 정점에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 저장부(100)의 서피스 벡터필드 데이터베이스에 업데이트하여 저장한다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 서피스 텍스처 매핑 장치에서 서피스 모델 데이터가 입력되면, 그 합성 순서를 설정하고, 텍스처 클러스터 레벨맵과 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 텍스처 좌표를 결정하며, 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 에지 부분을 블랜딩 처리한 후에, 텍스처 좌표들과 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링을 수행하는 텍스처 합성부(400)에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표와 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링하는데 적합한 텍스처 합성부의 블록 구성도로서, 텍스처 합성부(400)는 텍스처 합성 순서 설정부(402), 텍스처 좌표 결정부(404), 에지 블랜딩 적용부(406), 멀티텍스처 적용부(408) 등을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 텍스처 합성 순서 설정부(402)는 해당 서피스 모델에 포함된 각 면에 대한 텍스처 합성 순서를 설정한다. 여기에서, 각 면에 대한 합성 순서에 따라 텍스처가 맵핑될 영역을 순차적으로 검출할 경우 규칙적인 무늬가 반복되는 반복 패턴이 눈에 띄게 되면 좋지 않은 결과가 생성되기 때문에, 보다 작은 샘플 이미지에서 다양한 요소를 추출하여 반복되는 구조적인 모양이 눈에 띄지 않도록 합성 순서를 설정해야 한다.
그리고, 텍스처 좌표 결정부(404)는 저장부(100)의 서피스 벡터필드 데이터베이스로부터 제공되는 서피스 벡터필드의 크기와 방향을 바탕으로 입력된 서피스 모델의 각 면에 대해 샘플 텍스처 데이터의 UV좌표계에서 취하게 될 모양과 크기를 계산하고, 텍스처 클러스터 데이터베이스로부터 제공되는 텍스처 클러스터 레벨맵 상에서 위치를 변화시키면서 인접면에 지정된 위치와 가장 불연속성이 낮은 위치를 계산한다. 여기에서, 텍스처 클러스터 레벨맵의 각 화소가 이미 수십개의 종류로 인덱스화 되어 있기 때문에 빠른 시간에 원하는 위치를 계산할 수 있다.
또한, 에지 블랜딩 적용부(406)는 해당 서피스 모델에 인접한 면과 가장 유 사한 부분을 맵핑시키더라도 서피스 모델의 각 면이 기하학적으로 불연속성을 갖기 때문에, 해당 서피스 모델의 에지 부분에 대한 블랜딩 처리를 수행한다. 이러한 블랜딩 처리의 경우 서피스 모델의 각 면과 면이 만나는 모서리 주면 화소는 두 면에 할당된 텍스처를 모서리와의 거리에 따라 부드럽게 블렌딩하여 모서리 부분이 튀지 않는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 멀티텍스처 적용부(408)는 다수의 중첩된 샘플 텍스처 데이터가 입력되면, 텍스처 좌표 결정부(404)를 통해 계산된 텍스처 좌표들과 에지 블랜딩 적용부(406)를 통해 수행되는 에지 블렌딩 처리를 각각의 텍스처 이미지에 동일하게 적용함으로써, 해당 서피스 모델에 대한 멀티텍스처링을 통해 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 매핑한 서피스를 생성하여 텍스처 매핑 서피스 데이터베이스에 저장한다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 서피스 텍스처 매핑 장치에서 입력된 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하고, 입력되는 서피스 모델 데이터를 이용하여 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하며, 해당 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표를 결정하고, 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 에지 부분을 블랜딩 처리한 후에, 텍스처 좌표들과 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용한 멀티텍스처링을 통해 서피스 텍스처 매핑을 수행하는 과정에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 다수의 중첩된 샘플 텍스처 합성을 통해 서피스 텍스처를 매핑하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 텍스처 전처리부(200)의 네이버후드 윈도우 설정부(202)에 서는 입력된 샘플 텍스처 데이터에 포함된 세부 구조의 각각 다른 크기와 모양을 고려하여 각 화소의 네이버후드로 정의할 수 있는 영역의 모양과 크기를 설정한다(단계502). 이러한 영역인 네이버후드 윈도우는 예를 들면, 6 -7 화소 크기 내지 30 -40 화소 크기의 사각형 영역으로 설정될 수 있다.
그리고, 네이버후드 벡터 생성부(204)에서는 네이버후드 윈도우에 포함된 화소의 순서를 지정하여 상대적으로 큰 차원의 벡터 데이터를 생성한다(단계504). 이러한 벡터 데이터의 생성은 예를 들면, 한 화소가 RGB의 3차원 데이터이고, 7x7의 사각형 윈도우가 네이버후드로 설정된 경우 3x7x7 = 147 차원의 벡터 값들을 각 화소에 지정할 수 있다.
또한, 클러스터 레벨맵 생성부(206)에서는 생성된 각 화소의 네이버후드 벡터를 수십개의 클러스터로 그룹핑하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성한다(단계506). 예를 들면, 각 벡터 값의 거리에 대해 예를 들면, 유클리드 기하학적 거리 등의 척도를 정의하고, 각 그룹의 클러스터 중심이 균일하게 분포할 수 있도록 각 그룹에 인덱스를 부여할 수 있으며, 예를 들면, k-평균 클러스터링 등을 통해 샘플 이미지에 대한 텍스처 클러스터 레벨맵이 생성할 수 있다.
예를 들면, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 텍스처 전처리를 예시한 도면으로, 도 6a에 도시한 바와 같은 샘플 텍스트가 입력되면, 단계502 내지 단계506의 과정을 통해 도 6b에 도시한 바와 같이 텍스처 클러스터 레밸맵에 따른 형상화 이미지를 얻을 수 있으며, 여기에서 같은 색으로 지정된 화소는 동일한 클러스트 인덱스가 지정되었음을 의미한다.
한편, 벡터필드 생성부(300)의 초기 방향 벡터 설정부(302)에서는 입력되는 서피스 모델에 대해, 예를 들면, y축과 같은 방향, 원점에서 (1,1,1)를 가리키는 벡터 방향 등과 같이 기 설정된 하나의 3차원 벡터의 방향에 따른 각 면의 초기 방향 벡터를 설정한다(단계508). 여기에서, 서피스 모델의 각 정점에서 지정되는 초기 방향 벡터는 그 정점을 포함하는 각각의 면의 초기 방향 벡터의 평균값으로 지정할 수 있다.
그리고, 사용자 입력 적용부(304)에서는 사용자가 3차원 공간상에서 보여지는 서피스 모델에 포함된 정점 몇 개를 선택 입력하면, 그 입력 데이터를 이용하여 그 정점에서 지정된 초기 방향 벡터의 크기와 방향을 변경한다(단계510). 이 때, 변경되는 초기 방향 벡터에 대응하는 서피스 접선 벡터의 방향에 따라 주위 정점들의 방향이 실시간으로 보간될 수 있다.
또한, 정점별 벡터필드 보간부(306)에서는 입력 데이터의 적용이 완료되면, 서피스 모델에 포함된 각각의 면과 정점에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 업데이트하여 저장한다(단계512).
예를 들면, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 벡터필드의 합성을 예시한 도면으로, 사용자로부터 입력된 데이터를 이용하여 초기 방향 벡터의 크기와 방향을 변경할 경우 도 7a에 도시한 바와 같은 텍스처 매핑 방향을 정의한 벡터필드의 입력을 바탕으로 상세히 계산하면 도 7b에 도시한 바와 같은 벡터필드가 생성되며, 이러한 입력 데이터의 적용이 완료되면, 도 7c에 도시한 바와 같은 서피스 접선 벡터필드를 포함하는 서피스 모델을 획득할 수 있다.
다음에, 텍스처 합성부(400)의 텍스처 합성 순서 설정부(402)에서는 입력되는 해당 서피스 모델에 포함된 각 면에 대한 텍스처 합성 순서를 설정한다(단계514).
그리고, 텍스처 좌표 결정부(404)에서는 서피스 벡터필드의 크기와 방향을 바탕으로 해당 서피스 모델의 각 면에 대해 샘플 텍스처 데이터의 UV좌표계에서 취하게 될 모양과 크기를 계산하고, 텍스처 클러스터 데이터베이스로부터 제공되는 텍스처 클러스터 레벨맵 상에서 위치를 변화시키면서 인접면에 지정된 위치와 가장 불연속성이 낮은 위치를 계산하는 방식으로 텍스처 좌표를 계산한다(단계516).
또한, 에지 블랜딩 적용부(406)에서는 해당 서피스 모델의 에지 부분에 대한 블랜딩 처리를 수행한다(단계518). 이러한 블랜딩 처리의 경우 서피스 모델의 각 면과 면이 만나는 모서리 주면 화소는 두 면에 할당된 텍스처를 모서리와의 거리에 따라 부드럽게 블렌딩하여 모서리 부분이 튀지 않는 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 멀티텍스처 적용부(408)는 다수의 중첩된 샘플 텍스처 데이터가 입력되면, 계산된 텍스처 좌표들과 에지 블렌딩 처리를 각각의 텍스처 이미지에 동일하게 적용하여 해당 서피스 모델에 대한 멀티텍스처링을 통해 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 매핑한 서피스를 생성한다(단계520).
예를 들면, 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시 예에 따라 텍스처 합성을 예시한 도면으로, 에지 블랜딩을 수행하지 않을 경우 도 8a에 도시한 바와 같이 각 면과 면이 만나는 모서리가 불연속적으로 나타나는 텍스처 매핑 결과가 나타나며, 도 8b에 도시한 바와 같이 구형의 서피스 모델의 형상화 이미지에서 각 모서리 주 변에서 그 모서리와의 거리에 따라 샘플 이미지 내 두 위치의 서로 다른 텍스처가 어떤 마스크 방식으로 블랜딩되는지를 알 수 있으며, 에지 블랜딩 처리를 수행할 경우 도 8c에 도시한 바와 같은 텍스처 매핑 결과를 얻을 수 있다.
또한, 도 8d는 실제 도마뱀 피부에서 획득된 7종의 중첩된 텍스처 맵을 나타내며, 이러한 멀티텍스처를 사용할 경우 광원의 위치와 방향의 변화에 따라 다르게 보이는 질감의 효과를 얻을 수 있고, 이러한 7종의 중첩된 텍스처 맵에서 샘플 텍스처를 추출하여 구형의 서피스 모델에 매핑할 경우 도 8e에 도시한 바와 같은 멀티텍스처링된 서피스를 획득할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 샘플 텍스쳐 데이터를 이용하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하고, 서피스 모델에 대한 서피스 접선 벡터필드를 생성하며, 해당 서피스 모델에 대해 계산된 텍스처 좌표 및 에지 블랜딩 처리를 입력된 각 텍스처 이미지에 적용함으로써, 멀티텍스처링을 통해 다수의 중첩된 샘플 텍스처가 매핑된 서피스를 효과적으로 생성할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 다수의 중첩된 샘플 텍스처 합성을 통해 서피스 텍스처를 매핑하는데 적합한 서피스 텍스처 매핑 장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 샘플 텍스처 데이터를 이용하여 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는데 적합한 텍스처 전처리부의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 모델 데이터를 이용하여 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는데 적합한 벡터필드 생성부의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표와 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링하는데 적합한 텍스처 합성부의 블록 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 다수의 중첩된 샘플 텍스처 합성을 통해 서피스 텍스처를 매핑하는 과정을 도시한 플로우차트,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 텍스처 전처리를 예시한 도면,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 서피스 벡터필드의 합성을 예시한 도면,
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시 예에 따라 텍스처 합성을 예시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 저장부 200 : 텍스처 전처리부
202 : 네이버후드 윈도우 설정부 204 : 네이버후드 벡터 생성부
206 : 클러스터 레벨맵 생성부 300 : 벡터필드 생성부
302 : 초기 방향 벡터 설정부 304 : 사용자 입력 적용부
306 : 정점별 벡터필드 보간부 400 : 텍스처 합성부
402 : 텍스처 합성순서 설정부 404 : 텍스처 좌표 결정부
406 : 에지 블랜딩 적용부 408 : 멀티텍스처 적용부

Claims (10)

  1. 입력된 샘플 텍스처의 구조적 특징을 설정 및 생성하며, 이에 따라 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 텍스처 전처리부와,
    입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하고, 입력된 정점 데이터에 따라 상기 초기 방향 벡터를 변경시킨 후에, 상기 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 벡터필드 생성부와,
    상기 서피스 모델에 대해 상기 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 텍스처 좌표를 계산하며, 상기 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩을 처리한 후에, 상기 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성하는 텍스처 합성부와,
    상기 샘플 텍스처, 텍스처 클러스터 레벨맵, 서피스 모델, 서피스 접선 벡터 필드 정보 및 멀티텍스처링된 서피스 모델이 저장된 저장부
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 텍스처 전처리부는,
    상기 입력된 샘플 텍스처에 포함된 세부 구조의 각각 다른 크기와 모양을 고려하여 각 화소에 대한 네이버후드 윈도우의 모양과 크기를 설정하는 네이버후드 윈도우 설정부와,
    상기 설정된 네이버후드 윈도우에 포함된 화소의 순서에 따라 상대적으로 큰 차원의 벡터 데이터를 생성하는 네이버후드 벡터 생성부와,
    상기 생성된 벡터 데이터를 다수개의 클러스터로 그룹핑하여 상기 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 클러스터 레벨맵 생성부
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벡터필드 생성부는,
    상기 입력된 서피스 모델에 대해 기 설정된 하나의 3차원 벡터의 방향을 기준으로 상기 초기 방향 벡터를 설정하는 초기 방향 벡터 설정부와,
    상기 입력된 정점 데이터를 이용하여 그 정점에서 지정된 상기 초기 방향 벡터의 크기와 방향을 변경하는 사용자 입력 적용부와,
    상기 서피스 모델에 포함된 각각의 면과 정점에 대응하는 상기 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 정점별 벡터필드 보간부
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 텍스처 합성부는,
    상기 서피스 모델에 포함된 각 면에 대한 상기 텍스처 합성 순서를 설정하는 텍스처 합성 순서 설정부와,
    상기 텍스처 클러스터 레벨맵 상에서 위치를 변화시키면서 상기 텍스처 좌표를 계산하는 텍스처 좌표 결정부와,
    상기 서피스 모델의 에지 부분에 대한 상기 에지 블랜딩 처리를 수행하는 .에지 블랜딩 적용부와,
    상기 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블렌딩 처리를 각각의 텍스처 이미지에 적용하는 멀티텍스처링을 통해 상기 다수의 중첩된 샘플 텍스처를 매핑한 상기 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성하는 멀티텍스처 적용부
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 텍스처 좌표 결정부는, 상기 서피스 접선 벡터필드 정보의 크기와 방향을 바탕으로 상기 서피스 모델의 각 면에 대해 상기 샘플 텍스처의 UV좌표계에서 취하게 될 모양과 크기를 계산하는 서피스 텍스처 매핑 장치.
  6. 입력된 샘플 텍스처를 이용하여 인덱스 차원의 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 단계와,
    입력되는 서피스 모델에 대한 초기 방향 벡터를 설정하는 단계와,
    입력된 정점 데이터에 따라 상기 초기 방향 벡터를 변경시켜 상기 서피스 모델에 대응하는 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 단계와,
    상기 텍스처 클러스터 레벨맵 및 서피스 접선 벡터필드 정보를 이용하여 상 기 서피스 모델에 대한 텍스처 좌표를 계산하는 단계와,
    상기 샘플 텍스처를 이용한 에지 블랜딩을 처리하는 단계와,
    상기 텍스처 좌표의 계산 및 에지 블랜딩 처리를 다수의 샘플 텍스처에 적용하여 멀티텍스처링된 서피스 모델을 생성하는 단계
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 단계는,
    상기 입력된 샘플 텍스처에 포함된 세부 구조의 각각 다른 크기와 모양을 고려하여 각 화소에 대한 네이버후드 윈도우의 모양과 크기를 설정하는 단계와,
    상기 설정된 네이버후드 윈도우에 포함된 화소의 순서에 따라 상대적으로 큰 차원의 벡터 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 생성된 벡터 데이터를 다수개의 클러스터로 그룹핑하여 상기 텍스처 클러스터 레벨맵을 생성하는 단계
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 단계는,
    상기 입력된 정점 데이터를 이용하여 그 정점에서 지정된 상기 초기 방향 벡터의 크기와 방향을 변경하는 단계와,
    상기 서피스 모델에 포함된 각각의 면과 정점에 대응하는 상기 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 서피스 텍스처 매핑 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 텍스처 좌표를 계산하는 단계는, 상기 서피스 접선 벡터필드 정보의 크기와 방향을 바탕으로 상기 서피스 모델의 각 면에 대해 상기 샘플 텍스처의 UV좌표계에서 취하게 될 모양과 크기를 계산하는 서피스 텍스처 매핑 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항에 있어서,
    상기 서피스 텍스처 매핑 방법은,
    상기 서피스 접선 벡터 필드 정보를 생성하는 단계 후에, 상기 서피스 모델에 포함된 각 면에 대한 상기 텍스처 합성 순서를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 서피스 텍스처 매핑 방법.
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