KR20150044585A - Method for rendering image and Image outputting device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 영상을 분석하여 복수의 렌더링 방식으로 렌더링을 수행하는 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional image rendering method and a video output apparatus using the same, and more particularly, to a three-dimensional image rendering method for performing rendering using a plurality of rendering methods by analyzing a three-dimensional image and a video output apparatus using the same will be.
3차원 영상을 생성하기 위한 기존의 렌더링 방식으로 기본적인 레스터라이제이션(Rasterization) 렌더링 방식이 존재하였다. 그리고, 렌더링 속도를 향상시키기 위해 GPU(Graphic processing unit)의 전용 연산을 통한 성능 향상 기법이 사용되고 있다. 3차원 영상을 생성하기 위한 기존의 또 다른 렌더링 방식으로, 전역 조명(Global Illumination) 렌더링을 위하여 광선 추적(Ray Tracing) 렌더링 방식이 존재하였다. 3차원 영상을 생성하기 위한 또 다른 방법으로, 렌더링 프로세스 이후 이미지 영역 상에서 별도의 후처리를 가하는 방식으로 3차원 영상을 생성하는 방식이 존재하였다.There is a basic rasterization rendering method as a conventional rendering method for generating a three-dimensional image. In order to improve the rendering speed, a performance enhancement technique using dedicated computation of the GPU (Graphic processing unit) is used. Ray tracing rendering methods exist for global illumination rendering as another conventional rendering method for generating three-dimensional images. As another method for generating a three-dimensional image, there is a method of generating a three-dimensional image by applying a separate post-processing to an image area after the rendering process.
그러나, 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 경우, 계단 효과가 발생하고, 사실적인 3차원 영상을 제공하지 못하는 문제점이 존재하며, 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 경우, 뷰 광선(view ray)의 개수에 따라 렌더링을 위하여 상당한 연산을 처리해야 하는 문제점이 존재한다.However, when rendering a three-dimensional image using a rasterization rendering method, there is a problem that a staircase effect occurs and a realistic three-dimensional image can not be provided. In the case of rendering a three-dimensional image using a ray tracing rendering method, There is a problem that a considerable operation has to be processed for rendering depending on the number of view rays.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 화면을 분석하여 렌더링 영역을 구분하고, 렌더링 영역의 종류에 따라 상이한 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링할 수 있는 3차원 영상 렌더링 방법 및 이를 적용한 영상 출력 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a 3D rendering method capable of dividing a rendering region by analyzing a 3D screen, A video rendering method and a video output apparatus using the same.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법은 3차원 화면을 로딩하고, 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계; 및 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of rendering a three-dimensional image, the method comprising: loading a three-dimensional image; analyzing the loaded three- And generating a rendering map representing a second area rendered by the second rendering method; Rendering the first region with the first rendering method using the rendering map and rendering the second region with the second rendering method; And combining the rendering result of the first area and the rendering result of the second area to output the three-dimensional screen.
그리고, 상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며, 상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식일 수 있다.The first rendering method may be a ray tracing method, and the second rendering method may be a rasterization method.
또한, 상기 생성하는 단계는, 상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하는 단계; 및 상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the generating may include: projecting an object included in the 3D screen into a two-dimensional space; And determining an area where reflection and refraction exist in the projected two-dimensional screen as the first area and a remaining area of the projected two-dimensional screen as a second area.
그리고, 상기 생성하는 단계는, 그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The generating may include detecting an edge region and an edge region of a shadow among the projected two-dimensional images using a shadow mapping method; And determining an edge region and a shadow edge region of the detected object as the first region.
또한, 상기 검출하는 단계는, 상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출할 수 있다.The detecting step may divide the two-dimensional image into a plurality of tiles and determine whether the edge areas of the divided tiles are shadow areas or illumination areas to detect edge areas of the shadows. have.
그리고, 상기 검출하는 단계는, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단할 수 있다.If the corner area of the divided tile includes both the shadow area and the illumination area, the detecting step determines that the edge area of the shadow is included in the tile, In the case of a shadow area or an illumination area, the tile is further divided to judge again whether the corner area of the tiles further divided is a shadow area or an illumination area to judge whether or not the edge area of the shadow is included in the divided tile can do.
또한, 상기 렌더링하는 단계는, 상이한 하드웨어를 이용하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 병렬적으로 렌더링할 수 있다.In addition, the rendering may render the first area and the second area in parallel using different hardware.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치는, 3차원 화면을 로딩하는 로딩부; 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 렌더링 맵 생성부; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 렌더링부; 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 3차원 화면을 생성하는 합성부; 및 상기 합성된 상기 3차원 화면을 출력하는 출력부;;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a video output apparatus including: a loading unit for loading a 3D screen; A rendering map generation unit for generating a rendering map representing a first area rendered by the first rendering method and a second area rendered by the second rendering method by analyzing the loaded three-dimensional screen; A rendering unit rendering the first area using the rendering map in the first rendering method and rendering the second area in the second rendering scheme; A synthesizer for synthesizing a rendering result of the first area and a rendering result of the second area to generate a three-dimensional screen; And an output unit outputting the combined three-dimensional image.
그리고, 상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며, 상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식일 수 있다.The first rendering method may be a ray tracing method, and the second rendering method may be a rasterization method.
또한, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하며, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정할 수 있다.The rendering map generator may project an object included in the three-dimensional screen into a two-dimensional space, determine an area where reflection and refraction exist in the projected two-dimensional screen as the first area, The remaining area of the two-dimensional screen can be determined as the second area.
그리고, 상기 렌더링 맵 생성부는, 그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정할 수 있다.The rendering map generator detects an edge area and an edge area of an object of the projected two-dimensional screen using a shadow mapping method, and detects an edge area of the object and an edge area of the shadow using the first Area can be determined.
또한, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출할 수 있다.The rendering map generation unit may divide the two-dimensional image into a plurality of tiles and determine whether the edge areas of the divided tiles are shadow areas or illumination areas to detect edge areas of the shadows. have.
그리고, 상기 렌더링 맵 생성부는, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단할 수 있다.If the edge area of the divided tile includes both the shadow area and the illumination area, the rendering map generator determines that the edge area of the shadow is included in the tile, and if the edge area of the divided tile is all In the case of a shadow area or an illumination area, the tile is further divided to judge again whether the corner area of the tiles further divided is a shadow area or an illumination area to judge whether or not the edge area of the shadow is included in the divided tile can do.
또한, 상기 렌더링부는, 상기 제1 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제1 렌더링부 및 제2 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제2 렌더링부를 포함하며, 상기 제1 렌더링부 및 상기 제2 렌더링부는 병렬적으로 3차원 영상을 렌더링할 수 있다.The rendering unit may include a first rendering unit that performs rendering of the first area and a second rendering unit that performs rendering of the second area, and the first rendering unit and the second rendering unit may be parallel So that the 3D image can be rendered.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의해, 복수의 렌더링 방식을 조합하여 사실적인 영상의 특성을 재현하면서도 이에 따른 계산량을 크게 낮출 수 있다. 이로 인해, 필요 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 감소에 기여하며, 추가적으로 소모 전류를 감소시켜서 향후 모바일 환경에서의 적용을 더 용이하게 한다.According to various embodiments of the present invention as described above, it is possible to reproduce realistic image characteristics by combining a plurality of rendering methods, and greatly reduce the amount of calculation accordingly. This contributes to the reduction of the memory bandwidth required and further reduces the consumption current, making it easier to apply in future mobile environments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 그림자 가장 자리 영역을 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌더링 방식을 표현하는 렌더링 맵을 표시한 도면,
도 4a는 기존의 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링한 결과를 나타내는 도면,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 렌더링 방식으로 3차원 영상을 렌더링한 결과를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a video output apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for searching shadow edge regions according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 3 illustrates a rendering map representing a rendering method, according to an embodiment of the present invention; FIG.
4A is a diagram illustrating a result of rendering a three-dimensional image using a conventional ray tracing rendering method,
FIG. 4B is a diagram illustrating a result of rendering a three-dimensional image using a plurality of rendering methods according to an exemplary embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a 3D image rendering method according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 출력 장치(100)는 로딩부(110), 렌더링 맵 생성부(120), 렌더링부(130), 합성부(140) 및 출력부(150)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 출력 장치(100)는 스마트 폰일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 태블릿 PC, 노트북 PC, 데스크탑 PC, PDA, 스마트 TV 등과 같은 다양한 영상 출력 장치로 구현될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a configuration of a
로딩부(110)는 입력된 3차원 화면에 대한 데이터를 로딩한다. 이때, 3차원 화면은 기저장된 배경 화면일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 다른 3차원 화면일 수 있다. 예를 들어, 3차원 화면은 서버 등과 같이, 외부 기기로부터 수신된 3차원 영상일 수 있다.The
렌더링 맵 생성부(120)는 로딩된 3차원 화면을 분석하여 영역별로 상이한 렌더링 방식을 나타내는 렌더링 맵을 생성한다. 구체적으로, 렌더링 맵 생성부(120)는 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다.The rendering
이때, 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 렌더링 방식이며, 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 렌더링 방식일 수 있다. 여기서, 광선 추적 렌더링 방식은 화면의 픽셀마다 빛의 경로를 계산하고, 픽셀의 광도가 색채를 정하여 화면을 생성하는 방식이다. 광선 추적 렌더링 방식의 장점은 깨끗하고 자연스러운 화면을 생성할 수 있으며, 단점은 방대한 계산이 필요하다는 것이다. 레스터라이제이션 렌더링 방식은 벡터 또는 윤곽선 데이터를 그에 대응하는 픽셀 패턴 이미지로 변환하여 화면을 생성하는 방식이다. 레스터라이제이션 렌더링 방식의 장점은 빠른 렌더링 작업이 가능할 수 있으며, 단점은 사실적인 빛 표현이 불가능하며, 계단 효과 등과 같이 부자연스러운 렌더링 결과가 출력될 수 있다는 것이다.In this case, the first rendering method may be a ray tracing rendering method, and the second rendering method may be a rasterization rendering method. In the ray tracing rendering method, a path of light is calculated for each pixel of a screen, and a brightness of a pixel is used to generate a screen. The advantage of the ray tracing rendering method is that it can produce a clean and natural image, and the disadvantage is that it requires extensive computation. The rasterization rendering method converts a vector or contour data into a corresponding pixel pattern image to generate a screen. The advantage of the rasterization rendering method is that it may be possible to perform a fast rendering operation, and the disadvantage is that it is impossible to express realistic light, and an unnatural rendering result such as a staircase effect can be output.
더욱 구체적으로, 렌더링 맵 생성부(120)는 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영한다. 그리고, 렌더링 맵 생성부(120)는 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 광선 추적 렌더링 방식에 의해 렌더링이 수행되는 제1 영역으로 결정하며, 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식에 의해 렌더링이 수행되는 제2 영역으로 결정할 수 있다.More specifically, the rendering
또한, 반사 및 굴절 영역이 존재하는 영역이 아니더라도 오브젝트 가장자리 영역 또는 그림자의 가장자리 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링할 경우, 가장자리 영역에 계단 효과(Aliasing Arifact)가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 렌더링 맵 생성부(120)는 그림자 매핑 방식을 이용하여 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정할 수 있다.In addition, when the object edge region or the shadow edge region is rendered by the rasterization rendering method even if the reflection and refraction regions are not present, there is a problem that a stairing effect occurs in the edge region. Accordingly, the rendering
이때, 그림자 매핑 방식으로 가장자리를 검색할 경우, 렌더링 해상도만큼의 검사가 필요하므로, 고해상도 이미지에서는 검사 시간이 크게 소요될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일 구조를 이용하여 그림자 가장자리 영역을 탐색할 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.In this case, when the edge is searched by the shadow mapping method, since it is necessary to perform inspection for the rendering resolution, there is a problem that the inspection time is required to be large in the high resolution image. Accordingly, the rendering
우선, 렌더링 맵 생성부(120)는 전체 영상을 복수의 타일로 구분한다. 이때, 복수의 타일은 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 사각형 형태일 수 있다.First, the rendering
그리고, 렌더링 맵 생성부(120)는 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역인지 그림자 영역인지 여부를 판단한다. The rendering
도 2의 c) 및 d)와 같이, 타일의 모서리 영역에 상이한 종류의 영역이 포함된 경우, 즉, 타일의 모서리 영역에 조명 영역과 그림자 영역이 혼재되어 있는 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다.2 (c) and FIG. 2 (d)), when a different kind of area is included in the corner area of the tile, that is, when the illumination area and the shadow area are mixed in the corner area of the tile, It can be judged that the edge region of the shadow is included in the tile.
그러나, 도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역이거나 도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역인 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일을 추가적으로 구분하여 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역이 모두 조명 영역인지 그림자 영역인지 여부를 판단할 수 있다.However, as shown in FIG. 2A, if the corner areas of the tile are all the illumination areas or the edge areas of the tiles are all the shadow areas, as shown in FIG. 2B), the rendering map generator 120 ) May further divide the tiles to determine whether the corner areas of the additional sub tiles are in the illumination area or the shadow area.
추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역이 도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 여전히 모두 조명 영역이거나 도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 모두 그림자 영역인 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되지 않는 것으로 판단할 수 있다.If the edge areas of the sub tiles further divided are all the illumination areas as shown in a) of Fig. 2, or both are shadow areas as shown in b) of Fig. 2, the rendering
그러나, 도 2의 e) 내지 h)까지 도시된 바와 같이, 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역에 상이한 종류의 영역이 포함된 경우, 즉, 추가적으로 구분된 서브 타일의 모서리 영역에 그림자 영역과 조명 영역이 혼재되어 있는 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다.However, as shown in FIGS. 2 e) to 2 h), when a different kind of area is included in the corner area of the additional subtitle tile, that is, when the shadow area and the lighting area The rendering
한편, 도 2에서 설명한 실시예에서는 그림자의 가장자리 영역을 판단하는 것을 설명하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 오브젝트의 가장자리 영역 역시 도 2에 도시된 바와 같은 방법으로 검출할 수 있다.In the embodiment described with reference to FIG. 2, the determination of the edge region of the shadow is described. However, the edge region of the object may be detected by the method as shown in FIG.
다시 도 1에 대해 설명하면, 타일 내에 그림자의 가장자리 영역 또는 오브젝트의 가장자리 영역이 포함되어 있는 것으로 판단된 경우, 렌더링 맵 생성부(120)는 그림자의 가장자리 영역 또는 오브젝트의 가장자리 영역이 포함된 타일을 제1 영역으로 판단할 수 있다.1, if it is determined that the edge region of the shadow or the edge region of the object is included in the tile, the rendering
상술한 방법을 통해 렌더링 맵 생성부(120)는 제1 영역과 제2 영역으로 구분된 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 렌더링 맵 생성부(120)는 회색으로 구분된 제1 영역과, 검은색으로 구분된 제2 영역을 포함하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다.Through the above-described method, the rendering
생성된 렌더링 맵의 영역 구분은 렌더링 맵의 상세 정도에 따라 결정되며, 영역의 해상도는 렌더링 맵의 해상도에 따라 타일 단위 또는 픽셀 단위로 결정될 수 있다.The area classification of the generated rendering map is determined according to the detail level of the rendering map, and the resolution of the area can be determined in units of tiles or pixels according to the resolution of the rendering map.
렌더링부(130)는 렌더링 맵 생성부(120)에 의해 생성된 렌더링 맵을 이용하여 3차원 영상을 영역별로 상이한 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행한다. The
특히, 렌더링부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 영역을 렌더링하기 위한 제1 렌더링부(131) 및 제2 영역을 렌더링하기 위한 제2 렌더링부(133)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 렌더링부(131)는 제1 영역을 제1 렌더링 방식인 광선 추적 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행할 수 있으며, 제2 렌더링부(132)는 제2 영역을 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 즉, 렌더링부(130)는 제1 영역 및 제2 영역을 상이한 하드웨어를 이용하여 병렬적으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌더링부(131)는 그래픽 처리 유닛(Graphic processing unit) 또는 광선 추적 렌더링 전용 하드웨어로 제1 영역을 광선 추적 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있으며, 제2 렌더링부(131)는 중앙 처리 유닛(Central processing unit), 다른 그래픽 처리 유닛으로 제2 영역을 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다.In particular, as shown in FIG. 1, the
이때, 렌더링부(130)는 레스터라이제이션 쉐이딩 방식의 수식과 광선 추적 쉐이딩 방식의 수식을 일치시켜 두 가지 방식으로 렌더링된 결과를 합성하더라도 영역의 차이가 나타나지 않도록 할 수 있다.At this time, the
합성부(140)는 두 가지 렌더링 방식에 의해 렌더링된 결과들을 합성하여 3차원 화면을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제1 렌더링부(131)에 의해 렌더링된 제1 영역에 대한 렌더링 결과가 프레임 버퍼(framebuffer) 상의 메모리에 출력되고, 제2 렌더링부(133)에 의해 렌더링된 제2 영역에 대한 렌더링 결과가 프레임 버퍼(framebuffer) 상의 메모리에 출력되면, 합성부(140)는 제1 영역에 대한 렌더링 결과와 제2 영역에 대한 렌더링 결과를 합성하여 3차원 영상을 생성할 수 있다. The composing
합성부(140)는 효율적인 합성을 위해 프레임 버퍼에 특화된 연산을 이용할 수 있으며, 필요한 경우 최종 생성된 3차원 화면에 후처리 연산을 수행할 수 있다.The
출력부(150)는 합성된 3차원 화면을 출력한다. 이때, 출력부(150)는 디스플레이와 같은 출력 장치로 구현될 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 프린터 등과 같은 인쇄 장치로 구현될 수 있다.The
상술한 바와 같이, 영역별로 광선 추적 렌더링 방식 및 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행함으로써, 영상 출력 장치(100)는 사실적인 3차원 화면을 더욱 이른 시간에 렌더링할 수 있게 된다. As described above, by performing the rendering operation using the ray tracing rendering method and the rasterization rendering method for each region, the
특히, 도 4a는 기존의 광선 추적 렌더링 방식으로 3차원 화면을 렌더링한 결과를 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 렌더링 방식으로 3차원 화면을 렌더링한 결과를 나타내는 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 살펴보면, 본 발명과 같이 복수의 렌더링 방식을 이용하여 3차원 화면을 출력하더라도, 광선 추적 렌더링 방식만을 이용하여 3차원 화면을 렌더링한 결과와 거의 유사한 품질을 제공할 수 있으며, 광선 추적 렌더링 방식만을 이용하여 3차원 화면을 렌더링한 것보다 더욱 빠른 렌더링 작업을 수행할 수 있다.In particular, FIG. 4A is a view showing a result of rendering a three-dimensional screen by a conventional ray-tracing rendering method, FIG. 4B is a view illustrating a result of rendering a three-dimensional screen by a plurality of rendering methods according to an embodiment of the present invention FIG. Referring to FIGS. 4A and 4B, even when a three-dimensional image is output using a plurality of rendering methods as in the present invention, quality similar to a result of rendering a three-dimensional image using only a ray tracing rendering method can be provided, It is possible to perform a rendering operation faster than a 3D scene rendering using only a ray tracing rendering method.
또한, 레스터라이제이션 렌더링 방식으로 렌더링할 경우, 그림자 가장자리 또는 오브젝트 가장자리에 발생할 수 있는 계단 현상을 제거할 수 있게 된다.
In addition, when rendered with the rasterization rendering method, it is possible to eliminate the staircase phenomenon that may occur at the edge of the shadow or at the edge of the object.
이하에서는 도 5를 참조하여, 영상 출력 장치(100)의 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a three-dimensional image rendering method of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a 3D image rendering method according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 로딩한다(S510). 이때, 영상 출력 장치(100)는 배경화면으로서 기저장된 3차원 화면에 대한 데이터를 로딩할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 외부로부터 수신되는 3차원 화면을 로딩할 수 있다.First, the
그리고, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 분석하여 렌더링 맵을 생성한다(S520). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 이때, 제1 렌더링 방식은 광선 추적 렌더링 방식일 수 있으며, 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션 렌더링 방식일 수 있다. 특히, 영상 출력 장치(100)는 굴절 및 반사를 포함하는 영역, 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 제1 영역으로 결정할 수 있으며, 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하여 렌더링 맵을 생성할 수 있다. 렌더링 맵을 생성하는 구체적인 방법은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.Then, the
그리고, 영상 출력 장치(100)는 렌더링 맵을 이용하여 영역별로 상이한 렌더링 방식에 의해 렌더링 작업을 수행한다(S530). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 영상의 제1 영역을 제1 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행하며, 3차원 영상의 제2 영역을 제2 렌더링 방식으로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 이때, 영상 출력 장치(100)는 상이한 하드웨어를 이용하여 3차원 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 병렬적으로 렌더링할 수 있다.Then, the
그리고, 영상 출력 장치(100)는 렌더링 결과를 합성한다(S540). 구체적으로, 영상 출력 장치(100)는 3차원 영상의 제1 영역에 대한 렌더링 결과와 3차원 영상의 제2 영역에 대한 렌더링 결과를 합성할 수 있다.Then, the
그리고, 영상 출력 장치(100)는 합성된 3차원 화면을 출력한다(S550). 이때, 영상 출력 장치(100)는 디스플레이와 같은 영상 표시 장치를 이용하여 3차원 화면을 출력할 수 있으며, 프린터 등과 같은 영상 인쇄 장치를 이용하여 3차원 화면을 출력할 수 있다.Then, the
상술한 바와 같은 3차원 영상 렌더링 방법에 의해, 영상 출력 장치(100)는 복수의 렌더링 방식을 조합하여 사실적인 영상의 특성을 재현하면서도 렌더링 작업에 대한 계산량을 크게 낮출 수 있다. 또한, 필요 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 감소에 기여하며, 추가적으로 소모 전류를 감소시켜서 향후 모바일 환경에서의 적용을 더 용이하게 한다. 또한, 복수의 하드웨어가 병렬적으로 제1 영역 및 제2 영역을 렌더링함으로써, 기존의 순차적인 렌더링 방식보다 더욱 빠른 속도로 렌더링 작업을 수행할 수 있다. 또한, 레스터라이제이션 렌더링 방식을 이용하여 렌더링 작업을 수행하였을 때, 발생할 수 있는 계단 현상을 제거할 수 있게 된다.
With the above-described three-dimensional image rendering method, the
또한, 상술한 다양한 실시 예에 따른 3차원 영상 렌더링 방법은 프로그램으로 구현되어 디스플레이 장치에 제공될 수 있다. In addition, the 3D image rendering method according to various embodiments described above may be implemented as a program and provided to a display device.
구체적으로는, 3차원 화면을 로딩하는 단계; 상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계; 상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계; 제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다. Specifically, the method includes: loading a three-dimensional screen; Analyzing the loaded three-dimensional screen to generate a rendering map representing a first area rendered by the first rendering method and a second area rendered by the second rendering method; Rendering the first region with the first rendering method using the rendering map and rendering the second region with the second rendering method; A non-transitory computer readable medium storing a program including a rendering result of the first area and a rendering result of the second area to output the three-dimensional screen.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.A non-transitory readable medium is a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, memory, etc., but semi-permanently stores data and is readable by the apparatus. In particular, the various applications or programs described above may be stored on non-volatile readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM,
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
110: 로딩부 120: 맵 생성부
130: 렌더링부 140: 합성부
150: 출력부110: loading unit 120: map generating unit
130: rendering unit 140: synthesizing unit
150:
Claims (14)
상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 단계;
상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 단계;
제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 상기 3차원 화면을 출력하는 단계;를 포함하는 3차원 영상 렌더링 방법.Loading a three-dimensional screen;
Analyzing the loaded three-dimensional screen to generate a rendering map representing a first area rendered by the first rendering method and a second area rendered by the second rendering method;
Rendering the first region with the first rendering method using the rendering map and rendering the second region with the second rendering method;
And outputting the three-dimensional image by combining the rendering result of the first area and the rendering result of the second area.
상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며,
상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.The method according to claim 1,
The first rendering method is a ray tracing method,
Wherein the second rendering method is a rasterization method.
상기 생성하는 단계는,
상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하는 단계; 및
상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하는 단계;를 포함하는 3차원 영상 렌더링 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the generating comprises:
Projecting an object included in the three-dimensional screen into a two-dimensional space; And
Determining a region where reflection and refraction exist in the projected two-dimensional image as the first region, and determining a remaining region of the projected two-dimensional image as a second region.
상기 생성하는 단계는,
그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 단계;를 더 포함하는 3차원 영상 렌더링 방법.The method of claim 3,
Wherein the generating comprises:
Detecting an edge region of an object and an edge region of a shadow among the projected two-dimensional screen using a shadow mapping method; And
And determining an edge region and a shadow edge region of the detected object as the first region.
상기 검출하는 단계는,
상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the detecting comprises:
Dimensional image is divided into a plurality of tiles and an edge area of a shadow is detected by determining whether all the corner areas of the divided tiles are a shadow area or an illumination area, .
상기 검출하는 단계는,
상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the detecting comprises:
If the corner area of the divided tile includes both the shadow area and the illumination area, it is determined that the edge area of the shadow is included in the tile, and if the edge area of the divided tile is the shadow area or the illumination area, And determining whether or not the edge region of the tile further divided is the shadow region or the illumination region to determine whether the edge region of the shadow is included in the divided tile. Rendering method.
상기 렌더링하는 단계는,
상이한 하드웨어를 이용하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 병렬적으로 렌더링하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 렌더링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the rendering comprises:
Wherein the first region and the second region are rendered in parallel using different hardware.
상기 로딩된 3차원 화면을 분석하여 제1 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제1 영역과 제2 렌더링 방식에 의해 렌더링 되는 제2 영역을 표현하는 렌더링 맵을 생성하는 렌더링 맵 생성부;
상기 렌더링 맵을 이용하여 상기 제1 영역을 상기 제1 렌더링 방식으로 렌더링하고, 상기 제2 영역을 상기 제2 렌더링 방식으로 렌더링하는 렌더링부;
제1 영역의 렌더링 결과 및 제2 영역의 렌더링 결과를 합성하여 3차원 화면을 생성하는 합성부; 및
상기 합성된 상기 3차원 화면을 출력하는 출력부;를 포함하는 영상 출력 장치.A loading unit for loading a three-dimensional screen;
A rendering map generation unit for generating a rendering map representing a first area rendered by the first rendering method and a second area rendered by the second rendering method by analyzing the loaded three-dimensional screen;
A rendering unit rendering the first area using the rendering map in the first rendering method and rendering the second area in the second rendering scheme;
A synthesizer for synthesizing a rendering result of the first area and a rendering result of the second area to generate a three-dimensional screen; And
And an output unit for outputting the synthesized three-dimensional image.
상기 제1 렌더링 방식은 광선 추적(Ray tracing) 방식이며,
상기 제2 렌더링 방식은 레스터라이제이션(Rasterization) 방식인 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.9. The method of claim 8,
The first rendering method is a ray tracing method,
Wherein the second rendering method is a rasterization method.
상기 렌더링 맵 생성부는,
상기 3차원 화면에 포함된 오브젝트를 2차원 공간으로 투영하고, 상기 투영된 2차원 화면 중 반사 및 굴절이 존재하는 영역을 상기 제1 영역으로 결정하며, 상기 투영된 2차원 화면 중 나머지 영역을 제2 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.10. The method of claim 9,
The rendering map generation unit may generate,
Dimensional space, the method comprising the steps of: projecting an object included in the three-dimensional screen into a two-dimensional space; determining an area where reflection and refraction exist in the projected two-dimensional screen as the first area; 2 region. ≪ / RTI >
상기 렌더링 맵 생성부는,
그림자 매핑 방식을 이용하여 상기 투영된 2차원 화면 중 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 검출하고, 상기 검출된 오브젝트의 가장자리 영역 및 그림자의 가장자리 영역을 상기 제1 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.11. The method of claim 10,
The rendering map generation unit may generate,
An edge area of an object and an edge area of a shadow among the projected two-dimensional screen are detected using a shadow mapping method and an edge area of the detected object and an edge area of a shadow are determined as the first area. Video output device.
상기 렌더링 맵 생성부는,
상기 2차원 영상을 복수의 타일(tile)로 구분하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역 모두가 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 판단하여 그림자의 가장자리 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.12. The method of claim 11,
The rendering map generation unit may generate,
Wherein the edge detecting unit detects the edge region of the shadow by dividing the two-dimensional image into a plurality of tiles and determining whether all the edge regions of the divided tiles are shadow regions or illumination regions.
상기 렌더링 맵 생성부는,
상기 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역 및 조명 영역을 모두 포함하는 경우, 상기 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함된 것으로 판단하고, 상기 구분된 타일의 모서리 영역이 모두 그림자 영역 또는 조명 영역인 경우, 상기 타일을 추가로 구분하여 추가로 구분된 타일의 모서리 영역이 그림자 영역인지 조명 영역인지 여부를 다시 판단하여 상기 구분된 타일에 그림자의 가장자리 영역이 포함되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.13. The method of claim 12,
The rendering map generation unit may generate,
If the corner area of the divided tile includes both the shadow area and the illumination area, it is determined that the edge area of the shadow is included in the tile, and if the edge area of the divided tile is the shadow area or the illumination area, Further comprising determining whether an edge area of a tile further divided by the tile is included in a shadow area or an illumination area to determine whether the edge area of the shadow is included in the divided tile, .
상기 렌더링부는,
상기 제1 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제1 렌더링부 및 제2 영역에 대한 렌더링을 수행하는 제2 렌더링부를 포함하며,
상기 제1 렌더링부 및 상기 제2 렌더링부는 병렬적으로 3차원 영상을 렌더링하는 것을 특징으로 하는 영상 출력 장치.9. The method of claim 8,
The rendering unit may include:
A first rendering unit that performs rendering on the first area, and a second rendering unit that performs rendering on the second area,
Wherein the first rendering unit and the second rendering unit render a three-dimensional image in parallel.
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KR1020130123800A KR102192484B1 (en) | 2013-10-17 | 2013-10-17 | Method for rendering image and Image outputting device thereof |
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EP0766857B1 (en) * | 1994-06-23 | 2000-08-16 | London Health Sciences Centre | Method and system for constructing and displaying three-dimensional images |
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KR20100132605A (en) * | 2009-06-10 | 2010-12-20 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for hybrid rendering |
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- 2013-10-17 KR KR1020130123800A patent/KR102192484B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Thales Luis Sabino et al., "A Hybrid GPU Rasterized and Ray Traced Rendering Pipeline for Real Time Rendering of Per Pixel Effects", IFIP International Federation for Information Processing 2012(2012.* * |
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