KR20120082161A - 2ｄ 모바일 기기를 위한 3ｄ 렌더러 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2D 기반의 모바일 장치에서 3D 콘텐츠를 제공하기 위한 3D 소프트 렌더러의 구현에 관한 것으로서, 3D 구성, 애니메이션, 질감 등을 지원하는 Scene 부분; 수학함수, 기하학적 변형 등을 지원하는 Math 부분; 사운드, 이미지, 글자, 통신 등의 기능을 지원하는 Base 부분으로 구성되는 라이브러리는 지원하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기존에는 2D 기반의 모바일 기기에서는 2D 콘텐츠만을 실행시키고, 3D 콘텐츠를 제공하기 위해서는 3D를 지원하는 모바일 기기가 필요하지만, 현재까지 많은 부분을 차지하고 있는 2D 모바일 기기들과 지속적으로 증가하는 3D 콘텐츠에 대한 서비스 부분 간의 인터페이스를 시켜줌으로써 3D 콘텐츠의 활성화를 통해 시장 확대를 기대할 수 있다.

Description

2Ｄ 모바일 기기를 위한 3Ｄ 렌더러 엔진{3D Renderer Engine for 2D Mobile Device}
본 발명은 3D 렌더러 엔진에 관한 것으로서, 상세하게는 2D 기반의 모바일 기기에서 3D 콘텐츠를 제공하는 기능을 제공하게 하는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진에 관한 것이다.
현재 국내외 콘텐츠들이 플랫폼에 관계없이 3D 콘텐츠에 대한 비중이 급격히 증가하고 있고, 관련 투자도 확대되고 있다. 하지만, 현재까지 모바일 환경에서 많은 기기가 2D 기반이고 3D를 지원하는 기기들은 현재까지 부족한 편이다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 2D 기반의 모바일 기기에서 3D 콘텐츠를 실행을 지원하는 기술이 필수적이라 할 수 있다.
3D 게임의 경우 모바일(Mobile)은 시스템 간 격차로 인해 구동이 원만히 이루어지지 못하는 실정으로 대부분 해외 솔루션 의존의 하드웨어 가속칩셋과 소프트웨어 엔진을 통해서만 개발이 이루어지고 있는 상황에서 순수 국내 기술의 3D 그래픽 엔진이 필요하다.
또한, 현재 시장 환경이 모바일 시장 규모의 확대, 플랫폼의 융합 및 복합화로 인해 유선이나 무선 플랫폼에 대한 차이 감소, 모바일 게임에 대한 3D 콘텐츠의 수요 증가, 온라인 게임의 3D 콘텐츠와의 상호연계 및 상호경쟁의 시장 환경 조성 등의 배경에 의해 모바일 기기에서의 3D 콘텐츠는 향후 모바일 시장에서 핵심적인 이슈이다.
본 발명은 상기의 요구사항을 해결하고자 창안된 것으로서, 급격히 증가하고 있는 3D 콘텐츠의 수요와 제작사 및 제작 콘텐츠들과 기존 시장을 점유하고 있는 2D 기반의 모바일 기기 및 현재 새로이 등장하고 있는 2D 모바일 기기들에서 개발되고 있는 다양한 3D 콘텐츠를 사용자들이 쉽게 이용할 수 있도록 2D 기반의 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행이 가능하도록 지원하는 라이브러리를 갖는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러 엔진은 2D 기반의 모바일 기기에서 3D 콘텐츠를 제공하는 기능을 제공할 수 있도록 라이브러리를 갖는 랜더러 엔진에 있어서, 상기 라이브러리는 3D 구성, 애니메이션, 질감을 지원하는 씨인부와; 수학함수, 기하학적 변형을 지원하는 매쓰부와; 사운드, 이미지, 글자, 통신의 기능을 지원하는 베이스부;를 포함하고, 상기 씨인부는 상기 3D 구성을 지원하는 메쉬모듈, 표면 처리를 지원하는 텍스쳐모듈, 화면 전환과 회전에 대한 카메라 관련 기능을 지원하는 카메라모듈, 뼈대 구성을 지원하는 본모듈, 애니메이션 관련 기능을 지원하는 애니메이션 모듈, 표면의 재질을 지원하는 머티리얼모듈을 구비하고, 상기 매쓰부는 행렬을 지원하는 메트릭스모듈, 벡터 기능을 지원하는 벡터모듈, 크기 변경을 지원하는 스케일모듈, 회전을 지원하는 로테이션모듈, 수학 함수를 지원하는 매쓰모듈, 변형 기능을 지원하는 트랜스레이트모듈을 구비하고, 상기 베이스부는 사운드를 지원하는 사운드모듈, 이미지 처리를 지원하는 이미지처리모듈, 글자를 지원하는 폰트모듈, 파일 입출력을 지원하는 파일모듈, 메모리 기능을 지원하는 메모리모듈, 통신 기능을 지원하는 네트웍모듈을 구비한다.
바람직하게는 상기 메쉬모듈을 통해 지원되는 메쉬객체에 대한 뷰우플로우를 처리하는 부분은 메쉬처리부, 텍스처처리부, 메쉬와 텍스쳐를 통합하는 통합부를 구비하며, 상기 메쉬처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 메쉬 파일이 버퍼에 로드되면, 버텍스버퍼에 폴리콘 리스트를 저장하고, 저장된 폴리곤을 색인화하여 정렬을 수행하며, 유브이 버퍼에는 유브이 리스트가 저장되고, 이를 색인화하고 정렬을 수행하며, 상기 텍스처 처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 질감 파일을 버퍼에 로드하면, 이를 이미지 버퍼에 저장하고, 질감 리스트를 정렬하며, 상기 통합부는 상기 유브이 리스트에 해당하는 질감 리스트를 연결하는 기능을 수행하며, 투영 행렬, 뷰우 행렬, 월드 연산을 통해 구현하고자 하는 3D 객체의 각각의 해당 폴리곤에 질감 이미지를 입혀 3D 이미지로 변환하고, 상기 3D 이미지 변환 작업을 3D 객체의 전체 폴리곤에 대해 수행을 하고 모든 수행이 종료되면 해당 이미지를 스크린 버퍼에 저장한다.
또한, 상기 애니메이션 처리 중에서 본모듈을 통해 지원되는 본객체를 처리하는 부분은 본의 구조 목록을 표시하는 부분, 메쉬 목록을 표시하는 부분 및 상기 본의 구조 목록을 표시하는 부분과 메쉬 목록을 표시하는 부분을 통합하고 이를 애니메이션으로 생성하는 부분으로 구성되며, 상기 본의 구조 목록은 계층형으로 구성되어 있으며, 본 목록 각각은 메쉬 목록과 일대일 대응 관계를 갖도록 구성되며, 첫번째 메쉬는 첫번째 본의 회전축을 기준으로 회전각만큼 회전시킨 좌표 값으로 렌더링 되며, 두번째 메쉬부터는 어미노드에 해당하는 메쉬를 기준으로 회전축과 회전각 값을 행렬 연산하여 렌더링을 수행하며, 상기 과정은 메쉬가 끝날 때까지 실행되고, 실행이 종료되면 상기 씨인부의 버퍼에 해당 데이터를 저장한다.
또한, 상기 렌더러 엔진의 애니메이션 메쉬 데이터 처리는 시간 리스트, 유브이 리스트, 폴리곤 리스트로 구성되어 폴리곤과 유브이 애니메이션은 단일 메쉬의 애니메이션 시간에 따라 변경된 폴리곤과 유브 값을 적용하여 렌더링을 수행하며, 첫번째 목록부터 렌더링을 수행하여 마지막 목록까지 동일 과정을 수행하고, 수행이 완료되면 씨인부의 버퍼에 해당 값을 저장한다.
본 발명에 따른 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진에 의하면, 기존의 2D 중심의 모바일 콘텐츠를 3D 중심의 콘텐츠로 쉽게 전환할 수 있는 기반을 제공할 수 있고, 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠를 실행할 수 있는 기능을 제공함으로써 유무선 콘텐츠의 공유 연동 가능, 모바일 3D 그래픽 엔진 기술 확보, 이기종 게임 플랫폼 간의 플랫폼에 독립적인 콘텐츠 제공 기술을 확보하는 효과를 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 렌더러 엔진의 전체 구성과 레이어에 대한 블록도를 도시한 것이고,
도 2는 Mesh 객체에 대한 View Flow의 블록도를 도시한 것이고,
도 3은 애니메이션 처리 중에서 bone 객체를 처리하기 위한 블록도를 도시한 것이고,
도 4는 애니메이션 처리 중에서 애니메이션 mesh 데이터를 처리하기 위한 블록도를 도시한 것이고,
도 5는 실제 본 발명을 사용한 콘텐츠 제작 및 이용 순서에 대한 블록도를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러 엔진의 전체 구성과 레이어에 대한 블록도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 렌더러 엔진은 씨인부(Scene Part)(121)와, 매쓰부(Math Part)(122)와, 베이스부(Base Part)(123)를 갖는 라이브러리(120)를 구비한다.
도 1에서 참조부호 110은 라이브러리(120)를 이용하여 개발된 응용 콘텐츠(110)이고, 참조부호 130은 라이브러리(120)를 호출하여 사용하는 모바일 플랫폼(130)이고, 참조부호 140은 제작된 응용 콘텐츠를 실행하는 모바일 기기(140)이다.
라이브러리(120)는 각각은 3D 구성, 애니메이션, 질감을 씨인부(Scene Part)(121), 수학함수, 기하학적 변형 등을 지원하는 매쓰부(Math Part)(122), 사운드, 이미지, 글자, 통신의 기능을 지원하는 베이스부(Base Part)(123)로 구성된다.
또한, (Scene Part)(121)는 3D 구성을 지원하는 메쉬모듈(Mesh), 표면 처리를 지원하는 텍스처모듈(Texture), 화면 전환, 회전의 카메라 관련 기능을 지원하는 카메라모듈(Camera), 뼈대 구성을 지원하는 본모듈(Born), 애니메이션 관련 기능을 지원하는 애니메이션모듈(Animation), 표면의 재질을 지원하는 머티이얼모듈(Material)로 구성되고, 매쓰부(Math Part)(122)는 행렬을 지원하는 메트릭스모듈(Matrix), 벡터 기능을 지원하는 벡터모듈(Vector), 크기 변경을 지원하는 스케일모듈(Scale), 회전을 지원하는 로테이션모듈(Rotation), 수학 함수를 지원하는 매쓰모듈(Math), 변형 기능을 지원하는 트랜스레이트모듈(Translate)로 구성되고, 베이스부(Base Part)(123)는 사운드를 지원하는 사운드모듈(Sound), 이미지 처리를 지원하는 이미지처리모듈(Image), 글자를 지원하는 폰트모듈(Font), 파일 입출력을 지원하는 파일모듈(File), 메모리 기능을 지원하는 메모리모듈(Memory), 통신 기능을 지원하는 네트웍모듈(Network)로 구성된다.
구현하고자 하는 해당 모바일 플랫폼에서 3D 콘텐츠 구현을 위해 필요시에 호출하여 사용하고, 이를 이용해 구현된 3D 콘텐츠는 2D 모바일 기기에서 실행이 가능하게 된다.
도 2는 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러 엔진에서 핵심이 되는 메쉬(Mesh) 객체에 대한 뷰우플로우(View Flow)의 블록도를 도시한 것으로서, 메쉬(Mesh) 처리부(210 내지 214), 텍스처(Texture) 처리 부(220 내지 222), 메쉬(Mesh)와 텍스처(Texture)를 통합하는 통합부(230 내지 260)으로 구성되어 있다.
메쉬(Mesh) 처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 메쉬(Mesh) 파일을 버퍼에 로드하면(210), 버텍스(Vertex) 버퍼에 폴리콘 리스트를 저장하고(211), 저장된 폴리곤을 색인화하고 정렬을 수행한다(212).
또한, 유브이(UV) 버퍼에는 유브이(UV) 리스트가 저장되고(213), 이를 색인화하고 정렬을 수행한다(214).
텍스처(Texture) 처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 질감 파일을 버퍼에 로드하면(220), 이를 이미지 버퍼에 저장하고(221), 질감 리스트를 정렬한다(222).
메쉬(Mesh)와 텍스처(Texture)를 통합하는 통합부는 유브이(UV) 리스트에 해당하는 질감 리스트를 연결하는 기능을 수행하는 것으로써, 투영 행렬, 뷰우(View) 행렬, 월드(World) 연산(250)을 통해 구현하고자 하는 3D 객체의 각각의 해당 폴리곤에 질감 이미지를 입혀 3D 이미지로 변환한다(240). 이러한 3D이미지 변환 작업을 3D 객체의 전체 폴리곤에 대해 수행을 하고(230) 모든 수행이 종료되면 해당 이미지를 스크린 버퍼에 저장한다(260).
도 3은 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러 엔진에서 핵심이 되는 애니메이션 처리 중에서 본(bone) 객체를 처리하기 위한 블록도를 도시한 것으로 본(bone)의 구조 목록을 표시하는 부분(310)과 메쉬(mesh) 목록을 표시하는 부분(320), 본의 구조 목록을 표시하는 부분과 메쉬 목록을 표시하는 부분을 통합하고 이를 애니메이션으로 생성하는 부분(330-370)으로 구성되어 있다.
본(bone)의 구조 목록(311-313) (Biped Animation)은 계층형으로 구성되어 있으며 (몸통-팔, 다리, 얼굴-손, 발 등), 본(bone) 목록 각각은 메쉬(mesh) 목록(321)과 일대일 대응 관계를 갖도록 구성된다.
첫번째(1번) 메쉬(mesh)는 첫번째(1번) 본(bone)의 회전축을 기준으로 회전각만큼 회전시킨 좌표 값(330)으로 렌더링 되며(350), 두번째(다음) 메쉬(mesh) 부터는 어미노드에 해당하는 메쉬(mesh)를 기준으로 회전축과 회전각 값을 행렬 연산하여 렌더링을 수행한다(330, 350).
위의 동작은 메쉬(mesh)가 끝날 때까지 실행되고(340), 실행이 종료되면 스크린(screen) 버퍼에 해당 데이터를 저장하게 된다(360).
또한, 설정된 애니메이션 시간 값이 경과되면(370) 첫번째(1번)부터 다시 해당 과정을 반복하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러에서 핵심이 되는 애니메이션 처리 중에서 애니메이션 메쉬(mesh) 데이터를 처리하기 위한 블록도를 도시한 것으로 시간 리스트(410), 유브이(UV) 리스트(420), 폴리곤 리스트(430)로 구성되어 있으며, 폴리곤과 유브이(UV) 애니메이션은 단일 메쉬(mesh)의 애니메이션 시간(Tick)에 따라 변경된 폴리곤과 유브이(UV) 값을 적용하여 렌더링을 수행한다.
첫번째(1번) 목록부터 렌더링을 수행하여 마지막 목록까지 동일 과정을 수행하고(440-450), 수행이 완료되면 스크린(screen) 버퍼에 해당 값을 저장하게 된다(460).
또한, 애니메이션 시간이 경과하면 다음 리스트 메쉬(mesh)를 반복수행하게 된다(470).
도 5는 본 발명에 의한 2D 모바일 기기에서 3D 콘텐츠 실행을 지원하는 3D 렌더러엔진에서 본 발명을 이용한 3D 콘텐츠 제작 및 이용하는 순서에 대한 것으로 1차로 라이브러리를 이용하여 기존 3D 콘텐츠를 제작하는 방식과 동일하게 3D 콘텐츠를 제작하는 단계(500), 제작된 3D 콘텐츠를 2D/3D 전용 단말기에 탑재하는 단계(510), 2D/3D 전용 기기에서 해당 콘텐츠를 사용자가 이용하는 단계로 진행된다(520).
120: 라이브러리

Claims (4)

  1. 2D 기반의 모바일 기기에서 3D 콘텐츠를 제공하는 기능을 제공할 수 있도록 라이브러리를 갖는 랜더러 엔진에 있어서,
    상기 라이브러리는
    3D 구성, 애니메이션, 질감을 지원하는 씨인부와;
    수학함수, 기하학적 변형을 지원하는 매쓰부와;
    사운드, 이미지, 글자, 통신의 기능을 지원하는 베이스부;를 포함하고,
    상기 씨인부는 상기 3D 구성을 지원하는 메쉬모듈, 표면 처리를 지원하는 텍스쳐모듈, 화면 전환과 회전에 대한 카메라 관련 기능을 지원하는 카메라모듈, 뼈대 구성을 지원하는 본모듈, 애니메이션 관련 기능을 지원하는 애니메이션 모듈, 표면의 재질을 지원하는 머티리얼모듈을 구비하고,
    상기 매쓰부는 행렬을 지원하는 메트릭스모듈, 벡터 기능을 지원하는 벡터모듈, 크기 변경을 지원하는 스케일모듈, 회전을 지원하는 로테이션모듈, 수학 함수를 지원하는 매쓰모듈, 변형 기능을 지원하는 트랜스레이트모듈을 구비하고,
    상기 베이스부는 사운드를 지원하는 사운드모듈, 이미지 처리를 지원하는 이미지처리모듈, 글자를 지원하는 폰트모듈, 파일 입출력을 지원하는 파일모듈, 메모리 기능을 지원하는 메모리모듈, 통신 기능을 지원하는 네트웍모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메쉬모듈을 통해 지원되는 메쉬객체에 대한 뷰우플로우를 처리하는 부분은 메쉬처리부, 텍스처처리부, 메쉬와 텍스쳐를 통합하는 통합부를 구비하며,
    상기 메쉬처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 메쉬 파일이 버퍼에 로드되면, 버텍스버퍼에 폴리콘 리스트를 저장하고, 저장된 폴리곤을 색인화하여 정렬을 수행하며, 유브이 버퍼에는 유브이 리스트가 저장되고, 이를 색인화하고 정렬을 수행하며,
    상기 텍스처 처리부는 구현하고자하는 3D의 객체의 질감 파일을 버퍼에 로드하면, 이를 이미지 버퍼에 저장하고, 질감 리스트를 정렬하며,
    상기 통합부는 상기 유브이 리스트에 해당하는 질감 리스트를 연결하는 기능을 수행하며, 투영 행렬, 뷰우 행렬, 월드 연산을 통해 구현하고자 하는 3D 객체의 각각의 해당 폴리곤에 질감 이미지를 입혀 3D 이미지로 변환하고, 상기 3D 이미지 변환 작업을 3D 객체의 전체 폴리곤에 대해 수행을 하고 모든 수행이 종료되면 해당 이미지를 스크린 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진.
  3. 제1항에 있어서, 상기 애니메이션 처리 중에서 본모듈을 통해 지원되는 본객체를 처리하는 부분은 본의 구조 목록을 표시하는 부분, 메쉬 목록을 표시하는 부분 및 상기 본의 구조 목록을 표시하는 부분과 메쉬 목록을 표시하는 부분을 통합하고 이를 애니메이션으로 생성하는 부분으로 구성되며,
    상기 본의 구조 목록은 계층형으로 구성되어 있으며, 본 목록 각각은 메쉬 목록과 일대일 대응 관계를 갖도록 구성되며,
    첫번째 메쉬는 첫번째 본의 회전축을 기준으로 회전각만큼 회전시킨 좌표 값으로 렌더링 되며, 두번째 메쉬부터는 어미노드에 해당하는 메쉬를 기준으로 회전축과 회전각 값을 행렬 연산하여 렌더링을 수행하며,
    상기 과정은 메쉬가 끝날 때까지 실행되고, 실행이 종료되면 상기 씨인부의 버퍼에 해당 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진.
  4. 제1항에 있어서, 상기 렌더러 엔진의 애니메이션 메쉬 데이터 처리는
    시간 리스트, 유브이 리스트, 폴리곤 리스트로 구성되어 폴리곤과 유브이 애니메이션은 단일 메쉬의 애니메이션 시간에 따라 변경된 폴리곤과 유브 값을 적용하여 렌더링을 수행하며,
    첫번째 목록부터 렌더링을 수행하여 마지막 목록까지 동일 과정을 수행하고, 수행이 완료되면 씨인부의 버퍼에 해당 값을 저장하는 것을 특징으로하는 2D 모바일 기기를 위한 3D 렌더러 엔진.
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