KR20110099412A - 반사맵 및 굴절맵을 이용한 레이 트레이싱 기법에 따른 랜더링 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링에 관한 것으로, 랜더링 방법은, 레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정하는 과정과, 상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률 중 적어도 하나를 판단하는 과정과, 상기 반사율이 0보다 크면, 반사 레이를 생성하는 과정과, 상기 굴절률이 0보다 크면, 굴절 레이를 생성하는 과정을 포함한다.

Description

반사맵 및 굴절맵을 이용한 레이 트레이싱 기법에 따른 랜더링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RENDERING ACCORDING TO RAY TRACING USING REFLECTION MAP AND TRANSPARENCY MAP}

본 발명은 3차원 랜더링에 관한 것으로, 특히, 3차원 랜더링 기법 중 하나인 레이 트레이싱(RT : Ray Tracing) 기법을 반사맵 및 굴절맵을 이용하여 구현하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

랜더링(randering)이란 2차원의 화상에 광원·위치·색상 등 외부의 정보를 고려하여 사실감을 불어넣어, 3차원 화상을 만드는 과정을 뜻하는 컴퓨터 그래픽스 용어이다. 예를 들어, 상기 랜더링의 기법으로서, 레스터리제이션(rasterization) 기법, 레이 트레이싱(RT : Ray Tracing) 기법 등이 사용된다. 일반적으로, 상기 레스터리제이션 기법은 빠른 속도를, 상기 레이 트레이싱 기법은 실사와 같은 광원 효과를 장점으로 가진다. 하지만, 상기 레이 트레이싱 기법은 뛰어난 영상을 얻을 수 있는 장점을 가지나, 많은 연산량을 요구하는 단점이 있다.

상기 레이 트레이싱 기법을 통해 빛을 반사하는 물체 및 빛을 굴절시키는 물체를 표현하는 경우, 해당 물체(object)의 속성값을 부여하는 방식이 사용된다. 이때, 상기 속성값은 물체 당 하나만이 부여된다. 따라서, 하나의 물체가 부분적으로 반사 또는 굴절되는 영역을 포함하거나, 서로 다른 반사율 또는 서로 다른 굴절률을 갖는 영역들을 포함하는 경우, 지오메트리(geometry)를 분리함으로써 상기 하나의 물체는 다수의 물체들로 분리되어야 한다. 이에 따라, 물체의 개수가 증가함으로써 데이터 크기가 증가하고, 디자인을 위한 비용이 많이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링의 연산량을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 시 서로 다른 반사율 또는 서로 다른 굴절률을 갖는 영역들을 포함하는 물체로 인한 데이터 크기 증가를 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 물체에서 서로 다른 반사율 또는 서로 다른 굴절률을 갖는 영역들을 구분하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 방법은, 레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정하는 과정과, 상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률 중 적어도 하나를 판단하는 과정과, 상기 반사율이 0보다 크면, 반사 레이를 생성하는 과정과, 상기 굴절률이 0보다 크면, 굴절 레이를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 장치는, 상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 저장하는 저장부와, 레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정하고, 상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률 중 적어도 하나를 판단한 후, 상기 반사율이 0보다 크면 반사 레이를 생성하고, 상기 굴절률이 0보다 크면 굴절 레이를 생성하는 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 시 반사맵 및 굴절맵을 이용하여 반사율 및 굴절률을 판단함으로써, 모델링 및 디자인 비용이 절감되고, 랜더링을 위한 연산량이 감소한다.

도 1은 레이 트레이싱 기법을 이용한 렌터링 과정을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2a 및 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 절차를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이 트래이싱 기법을 이용하는 랜더링 장치의 블록 구성을 도시하는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 시 하나의 물체에서 서로 다른 반사율 또는 서로 다른 굴절률을 갖는 영역들을 구별하기 위한 기술에 대해 설명한다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 레이 트레이싱 기법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 레이 트레이싱 기법을 이용한 렌터링 과정을 개략적으로 도시하고 있다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 모델링은 광원(100), 물체1(110), 물체2(120), 물체3(130)을 포함한다. 상기 도 1에서, 상기 물체1(110), 상기 물체2(120), 상기 물체3(130)은 2차원 도형과 같이 표현되었지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 상기 물체1(110), 상기 물체2(120), 상기 물체3(130)은 3차원 물체로 모델링되어 있다. 여기서, 상기 물체1(110)의 큰 반사율 및 굴절률은 0보다 크고, 상기 물체2(120) 및 상기 물체3(130)의 반사율 및 굴절률은 0이라 가정한다. 즉, 상기 물체1(110)는 빛을 반사 및 굴절시키고, 상기 물체2(120) 및 상기 물체3(130)는 빛을 반사시키지도 굴절시키지도 아니한다고 가정한다.

상기 도 1과 같은 3차원 모델링에서, 랜더링 툴(tool)은 3차원 영상을 생성하기 위해 시점(140)을 결정하고, 상기 시점(140)의 결정에 따라 화면(150)을 결정한다. 상기 도 1에서, 상기 화면(150)의 해상도는 4×3으로 도시되어 있으나, 이는 일 예이며, 다른 해상도로 설정될 수 있다. 상기 화면(150)이 결정되면, 상기 랜더링 툴은 상기 시점(140)으로부터 상기 화면(150)에 포함되는 각 픽셀(pixel)들에 대하여 레이(ray)를 발생시킨다. 이를 '레이 발생(ray generation) 단계'라 한다. 상기 도 1과 같은 경우, 12개의 레이들이 발생되나, 이하 본 발명은 픽셀A(160)에 대한 레이만을 설명한다.

상기 시점(140)으로부터 상기 픽셀A(160)에 대하여 발생된 레이는 일차 레이(primary ray)(161)이며, 상기 일차 레이(161)는 3차원 공간을 통과하여 상기 물체1(110)에 도달한다. 여기서, 상기 물체1(100)은 일정한 단위 영역들의 집합으로서 구성된다. 예를 들어, 상기 단위 영역은 삼각형 구조의 폴리곤(polygon)일 수 있다. 이때, 상기 랜더링 툴은 상기 일차 레이(161)가 상기 물체1(110)의 어느 단위 영역에 도달하였는지를 판단한다. 이를 '레이 트레버설(ray traversal) 단계'라 한다.

이후, 상기 랜더링 툴은 상기 일차 레이(161)가 상기 물체1(110)에 도달한 지점의 정확한 좌표를 결정한다. 이를 '인터섹션(intersection) 단계'라 한다. 이로 인해, 상기 랜더링 툴은 상기 일차 레이(161) 및 상기 물체1(110)의 충돌점의 정확한 3차원 좌표 및 상기 충돌점의 색상 정보를 획득한다.

그리고, 상기 랜더링 툴은 상기 일차 레이(161) 및 상기 물체1(110)의 충돌점으로부터 쉐도우 레이(shadow ray)(162), 반사 레이(reflection ray)(163), 굴절 레이(transparency ray)(164)를 생성한다. 상기 쉐도우 레이(162)는 상기 충돌점으로부터 상기 광원(100)의 방향으로 생성된다. 상기 반사 레이(163)는 상기 일차 레이(161)의 입사각에 대응되는 방향으로 생성되고, 상기 물체1(110)의 반사율에 따른 가중치를 적용받는다. 상기 굴절 레이(164)는 상기 일차 레이(161)의 입사각 및 상기 물체1(110)의 굴절률에 대응되는 방향으로 생성되고, 상기 물체1(110)의 굴절률에 따른 가중치를 적용받는다.

이어, 상기 랜더링 툴은 상기 쉐도우 레이(162)를 통해 상기 충돌점이 상기 광원(100)에 노출되어 있는지 판단한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 쉐도우 레이(162)는 상기 물체2(120)를 통과하지 못하므로, 상기 충돌점은 상기 광원(100)에 노출되어 있지 아니하다. 그리고, 상기 랜더링 툴은 상기 굴절 레이(164)가 다른 물체에 도달하는지 판단한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 굴절 레이(164)의 진행 방향에는 어떠한 물체도 존재하지 아니한다.

또한, 상기 랜더링 툴은 상기 반사 레이(163)가 다른 물체에 도달하는지 판단한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반사 레이(163)는 상기 물체3(130)에 도달한다. 이에 따라, 상기 랜더링 툴은 상기 반사 레이(163) 및 상기 물체3(130)의 충돌점의 좌표 및 색상 정보를 확인하고, 상기 충돌점으로부터 쉐도우 레이(165)를 생성한다. 이때, 상기 물체3(130)의 반사율 및 굴절률은 0이므로, 상기 물체3(130)에 대한 반사 레이 및 굴절 레이는 생성되지 아니한다. 상기 랜더링 툴은 상기 쉐도우 레이(165)가 광원에 노출되어 있는지 판단한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 쉐도우 레이(165)는 상기 광원(100)에 노출되어 있다.

위와 같이, 상기 랜더링 툴은 상기 픽셀A(160)에 대한 상기 일차 레이(161) 및 상기 일차 레이(161)로부터 파생되는 모든 레이들을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 픽셀A(160)의 색상 값을 결정한다. 상기 픽셀A(160)의 색상 값의 결정은 상기 일차 레이(161)의 충돌점의 색상, 상기 쉐도우 레이(162)가 상기 광원(100)에 도달하는지 여부, 상기 굴절 레이(164)의 충돌점의 색상, 상기 반사 레이(163)의 충돌점의 색상, 상기 쉐도우 레이(165)가 상기 광원(100)에 도달하는지 여부에 영향을 받는다. 상술한 바와 같은 과정을 상기 화면(150)의 모든 픽셀들에 대하여 수행함으로써, 상기 화면(150)이 완성된다.

상기 도 1을 참고하여 설명한 바와 같이, 레이 및 물체의 충돌점의 반사율 및 굴절률에 따라 반사 레이 및 충돌 레이가 발생한다. 이때, 본 발명의 실시에 따른 랜더링 툴은 물체의 반사맵에 따라 충돌점의 반사율을, 물체의 굴절맵에 따라 충돌점의 굴절률을 판단한다. 즉, 물체는 반사맵 및 굴절맵을 가지며, 상기 반사맵 또는 상기 굴절맵은 물체의 표면을 픽셀 크기의 부분들 또는 일정 영역 크기의 부분들 분할하고, 분할된 부분별 반사율 또는 굴절률을 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따라, 물체는 반사맵 및 굴절맵 등 2개의 맵들을 가지거나, 또는, 반사율 및 굴절률을 하나의 값으로 표현하는 1개의 맵을 가진다. 이하 본 발명은 상기 1개의 맵을 '반사/굴절맵'이라 칭한다. 예를 들어, 반사맵 및 굴절맵이 사용되는 경우, 반사맵의 반사율은 8 비트의 값을 이용하여 256단계로 표현되고, 굴절맵의 굴절률은 8 비트의 값을 이용하여 256단계로 표현될 수 있다. 반면, 반사/굴절맵이 사용되는 경우, 맵의 반사율 및 굴절률은 8 비트의 값을 이용하여 각각 128 단계로 표현된다. 즉, 상기 반사/굴절맵이 사용되는 경우, 8비트의 값은 음(-)의 128 단계 및 양(+)의 128 단계를 표현하며, 음의 단계 및 양의 단계 중 하나는 반사율을, 나머지 하나는 굴절률을 나타낸다. 따라서, 상기 반사/굴절맵은 반사율 및 굴절률을 모두 가지는 물체에는 적용될 수 없다.

도 2a 및 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 절차를 도시하고 있다.

상기 도 2a는 랜더링 절차 중 하나의 픽셀의 색상 값을 결정하는 과정을 도시하고 있다. 따라서, 랜더링은 화면 내의 모든 픽셀들에 대해 상기 도 2a에 도시된 절차를 반복함으로써 수행된다.

상기 도 2a를 참고하면, 랜더링 툴은 201단계에서 제1픽셀에 대한 일차 레이를 생성한다. 상기 일차 레이는 시점으로부터 상기 제1픽셀을 연결하는 직선의 방향으로 진행한다.

이후, 상기 랜더링 툴은 203단계에서 상기 일차 레이가 물체에 도달하는지 확인한다. 즉, 상기 일차 레이는 모델링된 3차원 공간을 통해 진행하며 상기 시점 및 상기 제1픽셀을 연결하는 직선상에 위치한 물체에 도달한다. 상기 일차 레이가 물체에 도달하지 아니하면, 다시 말해, 상기 시점 및 상기 제1픽셀을 연결하는 직선상에 물체가 존재하지 아니하면, 상기 랜더링 툴은 209단계로 진행한다.

상기 일차 레이가 물체에 도달하면, 상기 랜더링 툴은 205단계로 진행하여 상기 일차 레이 및 상기 물체의 충돌점으로부터 쉐도우 레이를 생성한다. 상기 쉐도우 레이는 상기 충돌점에서 광원 방향으로 진행한다.

이어, 상기 랜더링 툴은 207단계로 진행하여 상기 일차 레이가 도달한 물체의 반사맵 및 굴절맵을 이용하여 반사 레이 또는 굴절 레이를 생성한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 랜더링 툴은 반사/굴절맵을 이용하여 반사 레이 또는 굴절 레이를 생성한다. 이때, 상기 반사 레이 또는 상기 굴절 레이가 반드시 생성되지는 아니한다. 즉, 반사율 및 굴절률이 0인 경우, 상기 반사 레이 및 상기 굴절 레이는 생성되지 아니한다. 상기 반사 레이 또는 상기 굴절 레이 생성의 구체적인 절차는 도 2b 및 도 2c를 참고하여 설명한다.

이후, 상기 랜더링 툴은 209단계로 진행하여 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들에 대한 분석이 완료되었는지 확인한다. 여기서, 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들은 상기 일차 레이를 비롯한 상기 일차 레이로부터 파생되는 반사 레이 및 굴절 레이, 상기 반사 레이 및 상기 굴절 레이로부터 파상되는 다른 반사 레이 및 다른 굴절 레이를 모두 포함하는 의미이다. 예를 들어, 상기 랜더링 툴은 일차 레이가 물체에 도달하지 아니한 경우, 일차 레이가 도달한 물체로부터 반사 레이 및 굴절 레이가 생성되지 아니한 경우, 모든 반사 레이 및 모든 굴절 레이가 물체에 도달하지 아니하거나, 반사 레이 및 굴절 레이를 파생시키지 아니한 경우, 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들에 대한 분석이 완료되었음을 판단한다. 만일, 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들에 대한 분석이 완료되지 아니하였으면, 상기 랜더링 툴은 상기 203단계로 되돌아간다.

반면, 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들에 대한 분석이 완료되었으면, 상기 랜더링 툴은 211단계로 진행하여 상기 모든 레이들에 대한 분석 결과에 따라 상기 제1픽셀의 색상 값을 결정한다. 상기 제1픽셀의 색상 값은 상기 일차 레이의 충돌점의 색상, 쉐도우 레이가 상기 광원에 도달하는지 여부, 굴절 레이의 충돌점의 색상, 반사 레이의 충돌점의 색상 등에 의해 결정된다.

도 2b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 반사 레이 및 굴절 레이 생성 절차를 도시하고 있다. 상기 도 2b는 반사맵 및 굴절맵이 사용되는 경우의 실시 예를 도시하고 있다.

상기 도 2b를 참고하면, 랜더링 툴은 251단계에서 레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정한다. 이에 따라, 상기 랜더링 툴은 상기 충돌점의 3차원 좌표 및 상기 충돌점의 색상 정보를 획득한다.

상기 충돌점 좌표를 결정한 후, 상기 랜더링 툴은 253단계로 진행하여 상기 물체의 굴절맵에서 상기 충돌점 좌표의 굴절률을 확인한다. 여기서, 상기 굴절맵은 물체의 표면을 픽셀 크기의 부분들 또는 일정 영역 크기의 부분들 분할하고, 분할된 부분별 굴절률을 나타낸다. 따라서, 상기 랜더링 툴은 상기 충돌점 좌표를 포함하는 부분을 확인하고, 상기 부분의 굴절률을 읽는다.

상기 굴절맵을 통해 상기 굴절률을 확인한 후, 상기 랜더링 툴은 255단계로 진행하여 상기 굴절률이 0보다 큰지 판단한다. 즉, 상기 랜더링 툴은 상기 물체가 굴절 속성을 가지는지 판단한다. 만일, 상기 굴절률이 0이하 이면, 상기 랜더링 툴은 259단계로 진행한다.

반면, 상기 굴절률이 0보다 크면, 상기 랜더링 툴은 257단계로 진행하여 굴절 레이를 생성한다. 이때, 상기 굴절 레이의 방향은 입사각 및 상기 굴절률에 따라 결정되고, 상기 굴절 레이의 세기는 상기 굴절률에 따른 가중치를 적용받는다.

이어, 상기 랜더링 툴은 259단계로 진행하여 상기 물체의 반사맵에서 상기 충돌점 좌표의 반사률을 확인한다. 여기서, 상기 반사맵은 물체의 표면을 픽셀 크기의 부분들 또는 일정 영역 크기의 부분들 분할하고, 분할된 부분별 반사율을 나타낸다. 따라서, 상기 랜더링 툴은 상기 충돌점 좌표를 포함하는 부분을 확인하고, 상기 부분의 반사율을 읽는다.

상기 반사맵을 통해 상기 반사율을 확인한 후, 상기 랜더링 툴은 261단계로 진행하여 상기 반사율이 0보다 큰지 판단한다. 즉, 상기 랜더링 툴은 상기 물체가 반사 속성을 가지는지 판단한다. 만일, 상기 반사률이 0이하 이면, 상기 랜더링 툴은 본 절차를 종료한다.

반면, 상기 반사율이 0보다 크면, 상기 랜더링 툴은 263단계로 진행하여 반사 레이를 생성한다. 이때, 상기 반사 레이의 방향은 입사각에 따라 결정되고, 상기 반사 레이의 세기는 상기 반사율에 따른 가중치를 적용받는다.

도 2c는 본 발명의 제2실시 예에 따른 반사 레이 및 굴절 레이 생성 절차를 도시하고 있다. 상기 도 2c는 하나의 반사/굴절맵이 사용되는 경우의 실시 예를 도시하고 있다.

상기 도 2c를 참고하면, 랜더링 툴은 281단계에서 레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정한다. 이에 따라, 상기 랜더링 툴은 상기 충돌점의 3차원 좌표 및 상기 충돌점의 색상 정보를 획득한다.

상기 충돌점 좌표를 결정한 후, 상기 랜더링 툴은 283단계로 진행하여 상기 물체의 반사/굴절맵에서 상기 충돌점 좌표의 굴절률 또는 반사율을 확인한다. 여기서, 상기 반사/굴절맵은 물체의 표면을 픽셀 크기의 부분들 또는 일정 영역 크기의 부분들 분할하고, 분할된 부분별 굴절률 또는 반사율을 나타낸다. 따라서, 상기 랜더링 툴은 상기 충돌점 좌표를 포함하는 부분을 확인하고, 상기 부분의 굴절률 또는 반사율을 읽는다. 이때, 상기 굴절률 또는 반사율은 하나의 값을 통해 표현되며, 음의 값 및 양의 값 중 하나는 반사율을, 나머지 하나는 굴절률을 나타낸다. 따라서, 상기 값이 반사율을 나타내면 굴절률은 0이며, 상기 값이 굴절률을 나타내면 반사율은 0이다.

상기 반사/굴절맵을 통해 상기 굴절률 또는 상기 반사율을 확인한 후, 상기 랜더링 툴은 285단계로 진행하여 상기 굴절률이 0보다 큰지 판단한다. 즉, 상기 랜더링 툴은 상기 물체가 굴절 속성을 가지는지 판단한다.

만일, 상기 굴절률이 0보다 크면, 상기 랜더링 툴은 287단계로 진행하여 굴절 레이를 생성한다. 이때, 상기 굴절 레이의 방향은 입사각 및 상기 굴절률에 따라 결정되고, 상기 굴절 레이의 세기는 상기 굴절률에 따른 가중치를 적용받는다.

반면, 상기 굴절률이 0이하 이면, 상기 랜더링 툴은 289단계로 진행하여 상기 반사율이 0보다 큰지 판단한다. 즉, 상기 랜더링 툴은 상기 물체가 반사 속성을 가지는지 판단한다. 만일, 상기 반사률이 0이하 이면, 상기 랜더링 툴은 본 절차를 종료한다.

반면, 상기 반사율이 0보다 크면, 상기 랜더링 툴은 291단계로 진행하여 반사 레이를 생성한다. 이때, 상기 반사 레이의 방향은 입사각에 따라 결정되고, 상기 반사 레이의 세기는 상기 반사율에 따른 가중치를 적용받는다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이 트래이싱 기법을 이용하는 랜더링 장치의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 랜더링 장치는 물체정보저장부(302), 속성맵저장부(304), 이미지생성부(306)를 포함하여 구성된다.

상기 물체정보저장부(302)는 3차원 모델링된 물체들의 정보를 저장한다. 즉, 상기 물체정보저장부(302)는 물체들 각각의 형태, 위치, 색상 등의 정보를 저장한다. 상기 속성맵저장부(304)는 모델링된 물체들의 반사율 및 굴절률에 대한 정보를 저장한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 속성맵저장부(304)는 각 물체의 반사율을 부분별로 표현하는 반사맵 및 굴절률을 부분별로 표현하는 굴절맵을 저장한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 속성맵저장부(304)는 각 물체의 반사율 또는 굴절률을 부분별로 표현하는 반사/굴절맵을 저장한다.

상기 이미지생성부(306)는 선택된 시점 및 시점과 화면 간의 거리에 따라 3차원 이미지를 생성한다. 상기 이미지를 생성하는 기능은 상기 이미지에 포함되는 픽셀들 각각의 색상 값을 결정하는 과정의 반복으로서 수행된다. 상기 픽셀의 색상 값을 결정하는 과정은 일차 레이, 반사 레이, 굴절 레이, 쉐도우 레이 등을 생성하는 과정 및 레이와 물체의 충돌점의 색상 등을 고려하여 픽셀의 색상 값을 결정하는 과정을 포함한다. 여기서, 상기 반사 레이 및 상기 굴절 레이의 생성 여부는 해당 물체의 굴절률 및 반사율에 의해 결정되며, 상기 이미지생성부(306)는 상기 속석맵저장부(304)에 저장된 반사맵, 굴절맵 및 반사/굴절맵 중 적어도 하나를 이용하여 상기 해당 물체의 굴절률 및 반사율을 확인한다. 예를 들어, 제1픽셀의 색상 값을 결정하는 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 이미지생성부(306)는 상기 제1픽셀에 대한 일차 레이를 생성하고, 상기 일차 레이가 물체에 도달하는지 확인한다. 만일, 상기 일차 레이가 물체에 도달하지 아니하면, 상기 제1픽셀은 색상 값을 가지지 아니한다. 상기 일차 레이가 물체에 도달하면, 상기 이미지생성부(306)는 상기 일차 레이 및 상기 물체의 충돌점으로부터 쉐도우 레이를 생성하고, 상기 충돌점으로부터 반사 레이 또는 굴절 레이를 생성할지 여부를 판단한다. 이를 위해, 상기 이미지생성부(306)는 상기 반사맵, 상기 굴절맵 및 상기 반사/굴절맵 중 적어도 하나를 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률을 확인한 후, 상기 반사율이 0보다 크면 반사 레이를, 상기 굴절률이 0보다 크면 굴절 레이를 생성한다. 상기 반사 레이 또는 상기 굴절 레이가 생성된 경우, 상기 이미지생성부(306)는 상기 반사 레이 또는 상기 굴절 레이에 대하여 물체의 도달 여부, 쉐도우 레이의 생성, 물체에 도달 시 반사 레이 또는 굴절 레이의 생성 등의 동작을 반복 수행한다. 이후, 상기 제1픽셀에 대한 모든 레이들에 대한 분석이 완료되었으면, 상기 이미지생성부(306)는 상기 모든 레이들에 대한 분석 결과에 따라 상기 제1픽셀의 색상 값을 결정한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 방법에 있어서,
   레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정하는 과정과,
   상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률 중 적어도 하나를 판단하는 과정과,
   상기 반사율이 0보다 크면, 반사 레이를 생성하는 과정과,
   상기 굴절률이 0보다 크면, 굴절 레이를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 레이는, 일차 레이, 반사 레이 및 굴절 레이 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 맵은, 상기 물체의 부분별 반사율을 나타내는 반사맵 및 상기 물체의 부분별 굴절률을 나타내는 굴절맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 맵은, 상기 물체의 부분별 반사율 또는 굴절률을 나타내는 반사/굴절맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 반사/굴절맵은, 하나의 값으로 음의 단계 및 양의 단계를 나타내고,
   상기 음의 단계 및 상기 양의 단계 중 하나는 반사율을, 나머지 하나는 굴절률을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 레이 트레이싱 기법을 이용한 랜더링 장치에 있어서,
   상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 저장하는 저장부와,
   레이 및 물체의 충돌점 좌표를 결정하고, 상기 물체의 반사율 및 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 맵을 이용하여 상기 충돌점의 반사율 및 굴절률 중 적어도 하나를 판단한 후, 상기 반사율이 0보다 크면 반사 레이를 생성하고, 상기 굴절률이 0보다 크면 굴절 레이를 생성하는 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 레이는, 일차 레이, 반사 레이 및 굴절 레이 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 맵은, 상기 물체의 부분별 반사율을 나타내는 반사맵 및 상기 물체의 부분별 굴절률을 나타내는 굴절맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 맵은, 상기 물체의 부분별 반사율 또는 굴절률을 나타내는 반사/굴절맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 반사/굴절맵은, 하나의 값으로 음의 단계 및 양의 단계를 나타내고,
    상기 음의 단계 및 상기 양의 단계 중 하나는 반사율을, 나머지 하나는 굴절률을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.

Images