KR20150093689A - 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법 - Google Patents

쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컴퓨터로 구현되는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하도록 구성되는 이미지 프로세싱 장치를 제어하기 위한 방법과 관련된다. 또한 본 발명은 대응하는 이미지 프로세싱장치 및 컴퓨터 프로그램물과 관련된다.

Description

쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법{METHOD FOR FORMING AN OPTIMIZED POLYGON BASED SHELL MESH}
본 발명은 컴퓨터 그래픽과 관련되고 더 구체적으로는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 컴퓨터로 구현되는 방법과 관련된다. 또한 본 발명은 대응하는 이미지 프로세싱 장치 및 컴퓨터 프로그램물과 관련된다.
인공(artificial) 컴퓨터 그래픽(CG) 환경들의 생성 및 인터렉티브 시각화(interactive visualization)는 컴퓨터 그래픽 분야에서 중요한 어플리케이션이다. CAD, 건축의 워크스루들(architectural walkthroughs), 시뮬레이션들, 의료적 시각화(medical visualization) 및 컴퓨터 게임들과 같은 많은 어플리케이션들은 인터렉티브 네비게이션 즉, 초당 10프레임 이상에서 컴퓨터 모델/장면(model/scene)을 움직이게 할 수 있는 인터렉티브 네비게이션을 포함한다.
인터렉티브 컴퓨터 그래픽의 분야 내에서 일반적 경향은 CG 데이터세트들(datasets)의 양을 늘리는 것이다. 큰 CG 데이터세트들은 프로세스를 가속하는데 사용되는 특화된 그래픽 시스템들을 요구한다. 그러나, 현재 하이엔드 컴퓨터 하드웨어 조차도 인터렉티브 속도에서 렌더링될 수 없는 모델들이 존재한다. CG 데이터의 크기 및 이차적인(secondary) 컴퓨터 메모리의 크기가 그에 관련된 하드웨어의 발달보다 빠른 속도에서 증가하고 있으므로 컴퓨터 하드웨어의 발달로는 상술한 문제들을 해결할 가망이 없다.
CG 데이터는 종종 삼각형 메쉬들(triangle meshes)을 사용하거나, 보다 더 일반적으로는 복수의 다각형들을 사용하여 표현된다. 이들 메쉬들은 일반적으로 디스플레이 또는 성능 시뮬레이션을 위해 최적화되지 않았다. 대부분 어플리케이션들에서, 초기의 메쉬들은 보통 훨씬 작은 페이스들(faces)로 근사치화(approximations)될 수 있는, 또는 그들이 상기 언급된 것과 같은 특정 어플리케이션들을 위해 더 적절해지게 만드는 다른 속성들을 포함하는, 최적화된 버전들로 교체된다.
계산 속도의 감소를 방지하기 위해, 미리 적은 수의 삼각형들/다각형들과 함께 3차원적 CG 데이터를 생성하는 자동 기법이 자주 이용된다. 그러나, 이런 기법들을 사용한 후에도, 흔히 여전히 오늘날의 하드웨어가 렌더링해야 할 너무 많은 다각형들이 있다. 문제는 컴퓨터 게임에서와 같이 매우 심도 높은 복잡성 즉, 각 픽셀 내에 기하구조(geometry)의 많은 층들(layers)을 가지는 장면들(scenes)이다.
예를 들면, 빌딩 인테리어, 도시, 산 등과 같은 컴퓨터 게임의 큰 장면을 포함하는 시각적 이미지는 그려져야 할 수백만의 다각형들이 수반된다. 그렇게 큰 수의 다각형들을 그리는 것은 많은 오늘날의 컴퓨터 하드웨어 시스템들의 능력을 넘는 태스크(task)이다. 이 문제에 대한 한 해결책은 흔히 그러한 장면의 단지 적은 부분만이 실제로 보인다고 인식한다. 즉, 상기 장면을 포함하는 많은 다각형들이 다른 다각형들에 의하여 숨겨지거나 가려질 수 있고, 또는 완전히 인식될 시점(viewpoint)로부터 너무 멀 수 있다.
이런 목적을 위해 및 구체적으로 복잡한 다각형 구조들과 관련하여, 상기 복잡한 다각형 구조와 비슷한 단순화된 구조들을 수동적으로 생성하는, 그러나 다각형 오쿨루젼(occlusion)(흔히 오쿨루젼 컬링(occlusion culling)이라 불린다)과 관련한 결정 프로세스에 사용하기 위한 낮은 컴퓨터계산 비용을 가져오는 일반적 트렌드가 있다. 이런 프로세스에 의해, 상기 장면의 렌더링을 더 개선하는 것이 가능하다.
그러나, 상기 언급된 단순화된 구조들의 수동적 생성은 지루한 프로세스이고 속도가 느려지질 뿐만 아니라 예를 들면, 컴퓨터 게임 또는 그와 유사한 것을 생산할 때 비용이 증가한다. 게다가, 상기 단순화된 다각형 구조의 결과물의 질은 상기 다각형 구조를 생성하는 그래픽 아티스트의 숙련도에 의해 제한된다. 따라서, 오쿨루젼 컬링 프로세스에서 유용할 수 있는, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하는 자동화를 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 상기 내용은 적어도 부분적으로 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 컴퓨터로 구현되는 방법에 의하여 완화되며, 상기 방법은 상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하는 단계, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며; 상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하는 단계; 상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하는 단계, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며; 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하는 단계, 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 미리 결정된 다수의 상기 3차원적 프로필을 둘러싸며(enclose); 또는 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 쉘 메쉬를 형성하는 단계, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이는 것을 포함한다.
본 발명에 의하여, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 다각형의 형성을 자동화하는 것이 가능하다. 본 발명의 주된 이점은 초기의 3차원적 프로필과 관련하여 결과적인 쉘 메쉬가 미리 결정된 제한을 가지는 것 즉, 전형적으로 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필보다 크거나 작도록 되는(적어도 일부 포인트들에서) 것이 보장됨이 가능하다는 점이다.
이런 결과가 미리 결정된 범위 내에 있도록 보장함은(즉, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬가 상기 초기의 다각형 메쉬에 둘러싸이거나 둘러싸는), 상기 결과적인 쉘 메쉬는 예를 들면, 오쿨루젼 컬링 프로세스에서 특히 유용하다.
본 발명에 따르면, 상기 다각형 메쉬가 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양으로 리사이징한다는 표현은, 만약 상기 다각형 메쉬가 “안쪽(inward)”으로 리사이징하면 상기 다각형 메쉬의 상기 외층(outer layer)의 미리 결정된 양을 “벗겨내는 것(peeling off)”에 본질적으로 대응한다고 이해되어야 한다. 만약 상기 다각형 메쉬를 바깥쪽(outwards)으로 리사이징하면 반대의 동작 즉, 추가적 층을 상기 다각형 메쉬의 외면(outside)에 추가하는(adding) 것이 수행된다. 상기 다각형 최적화 프로세스는 상기 최적화 프로세스가 수행될 수 있는 주어진 “스팬(span)”으로서 그 최적화를 더 개선하기 위하여 이 프로세스는 추후 다각형 최적화 프로세스에 제공된다. 게다가, “다각형 최적화 프로세스”라는 표현은 넓게 해석되어야 한다. 즉, 본 발명에 따르면 상기 결과적인 쉘 메쉬는 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 다각형 메쉬에 비하여 적은 수의 다각형들을 포함하도록 배열된다. 따라서 용어 “최적화된”은 예를 들면, 상기 다각형 감소 프로세스를 수행하기 위한 사용자 제약들 세트에 의존한다.
상기에서 간략히 논의된 바와 같이, 오쿨루젼 컬링은 오브젝트들이 다른 오브젝트들에 의해 가려졌기 때문에 현재 특정 시점으로부터 보이지 않을 때 오브젝트들의 렌더링을 비활성화하는 구성이다. 상기 발명의 방법에 따르면, 오쿨루젼 컬링 프로세스에서 쉘 메쉬가 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필보다 커지면 “오클루디(occludee)”로서 제공되며, 반면에 쉘 메쉬가 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필보다 작아지면 “오클루더(occluder)"로서 제공된다. 이해된 바와 같이, 상기 오클루더는 상기 오쿨루디를 “숨기기” 위해 제공된다.
그러나, 또한 결과적인 쉘 메쉬는 예를 들면, 물리학-기반 시뮬레이션들 및 계산들과 관련하여 유용하다.
게다가, 보장 가능성에 의하여, 미리 결정된 각도까지, 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필보다 크거나 작고, 또한 본 발명에 따라 형성된 오쿨루디(occludee)에 의해 표현된 3차원적 그래픽 이미지는 사실은 또한 본 발명에 따라 형성된 오쿨루더(occluder)에 의해 표현된 3차원적 그래픽 이미지 뒤에 숨겨질 것임(상기 언급된 “슬랙(slack)”에 따라 미리 결정된 각도까지)을 보장하는 것이 가능하다.
이해된 바와 같이, 상기 발명의 방법은 상기 결과적인 쉘 메쉬와 관련하여 일반적으로 상당히 보수적이다. 즉, 상기 결과적인 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬보다 크거나 작다. 따라서, 상기 결과적인 쉘 메쉬와 관련하여 적어도 일부 슬랙이 가능하도록 하는 것이 적절하다. 따라서, 비록 다수의 상기 결과적인 쉘 메쉬가 상기 초기의 다각형 메쉬보다 크거나 작지만, 그러므로 상기 결과적인 쉘 메쉬의 미리 결정된 부분(아마도 5-15%)은 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필의 내부 또는 외부(큰지 작은지에 따라)일 수 있다. 상기 슬랙의 양은 예를 들면, 사용자가 제어하는 상기 발명의 방법 즉, 무엇이 “그레이스(grace)”인지와 함께 상기 초기의 다각형 메쉬와 관련하여 결정되어야만 하는 상기 결과적인 쉘 메쉬 결정하기를 수행하기 위한 컴퓨터에 의해 동적으로 구성된다. 상기 논의된 슬랙을 허용하는 것은 상기 다각형 최적화 프로세스가 상기 결과적인 쉘 메쉬에서 다각형들의 수를 감소시키는 가능성에 관해 더 개선되도록 하기 위함이다.
대안적으로, 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 3차원적 프로필을 둘러싸도록 배열된다. 유사하게, 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의하여 전체적으로 둘러싸이도록 배열된다.
상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필의 결정하기는 전형적으로 상기 3차원적 프로필이 외부 관찰자에 의해 보여지는 것과 같이 “시점-독립적 실루엣(view-independent silhouette)”처럼 보여지는 대로, 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 표면에 임의의 캐비티들(cavities)을 제거하는 것이라고 본 발명의 맥락 내에서 이해되어야 한다. 즉, 상기 3차원적 프로필은 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 모든 측면들(sides)로부터 보여지는 실루엣으로 해석된다. 오쿨루디를 형성하기에서, 상기 실루엣 감소는 단지 선택적으로 수행된다.
게다가, 상기 리사이징은 상기 (전체) 초기의 3차원적 이미지 전부에 동등하게 수행된다는 것을 주목해야한다. 그러나, 초기의 3차원적 이미지의 타입에 따라, 자기-교차 테이크들(self-intersection takes)이 일어나지 않는 상기 리사이징을 제한하는 것은 필요하다. 또한, 상기 리사이징은 시점-종속적일 뿐만 아니라 오브젝트에 종속적이며, 그래서 오브젝트의 서로 다른 타입들 및/또는 서로 다른 시점들로부터 보이는 것은 리사이징이 일어나는 상기 미리 결정된 양에 종속된다.
본 발명의 맥락 내에서, 렌더링/결정 프로세스 중간에서 상기 결과적인 쉘 메쉬을 사용하는 것은 상기 초기의 다각형 메쉬를 사용하는 렌더링/결정을 수행하는 것과 비교해서 컴퓨터적 관점에서 유익하며, 전형적으로 다각형 최적화 프로세스를 수행하는 개념은 이런 식으로 쉘 메쉬를 단순화하기 위한 다각형들의 수가 적절하게 감소된(즉, 기술분야에서 알려진 임의의 자동화된 다각형 감소 프로세스를 사용하여) “단순화된” 쉘 메쉬를 형성하는 것을 포함한다. 게다가, 전형적으로 쉘 메쉬를 형성하는 상기 프로세스는 고해상도 3차원적 그래픽 이미지(예를 들면, 컴퓨터 게임에서 “에셋(asset)”)에 대해 수행되지만, 약간 다각형이 감소된(즉, LOD) 3차원적 이미지들과 관련하여 사용되는 때 또한 유익하다.
게다가, 또한 상기 다각형 최적화 프로세스의 내부에 “안쪽 경계(inner boundary)”를 도입하는 것이 바람직하다. 상기 안쪽 경계는 예를 들면, 상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(안쪽으로(inward))을 따라 미리 결정된 양으로 리사이징할 때와 유사한 방식으로 결정된다. 아마, 상기 안쪽 경계는 상기 리사이징된 다각형 메쉬와 같이 상기 3차원적 프로필로부터 (더) 안쪽으로 미리 결정된 양으로 설정된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬(shell mesh)에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치가 있으며, 상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하기 위한 수단들, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며; 상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하기 위한 수단들; 상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하기 위한 수단들, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며; 상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하기 위한 수단을 포함하고, 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싸며(enclose); 또는 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이도록 구성된다. 이 본 발명의 양태는 상기 논의된 바와 유사한 이점들을 제공한다.
본 발명은 바람직하게는 컴퓨터로 하여금 상기 논의된 바와 같은 이미지 프로세싱 방법을 실행하도록 하는 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하도록 구성되는 이미지 프로세싱 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램물에 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램물은 상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하기 위한 코드, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며; 상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하기 위한 코드; 상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하기 위한 코드, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며; 상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하기 위한 코드를 포함하고, 상기 코드는: 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싸며(enclose); 또는 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이도록 구성된다. 이 본 발명의 양태는 상기 논의된 바와 유사한 이점들을 제공한다.
상기 이미지 프로세싱 장치는 바람직하게는 서버, 일반 컴퓨터, 마이크로 프로세서 또는 기타 다른 타입의 컴퓨팅 디바이스이다. 유사하게, 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 이동가능한(removable) 비휘발성 랜덤 엑세스 메모리, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, USB 메모리, SD 메모리카드 또는 본 기술 분야에서 알려진 유사한 컴퓨터 판독가능한 매체 중 하나를 포함하는 임의의 타입의 메모리 디바이스이다.
본 발명의 추가적 구성들 및 이점들은 첨부되는 청구항들 및 다음의 설명을 공부할 때 분명해질 것이다. 숙련된 수신인은 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 본 발명의 다른 구성들이 다음에 기술된 것과 다른 실시예를 생성하기 위해 조합될 수 있다는 것을 인식한다.
특정 구성들 및 이점들을 포함하는 본 발명의 다양한 양태들은 다음의 상세한 설명 및 첨부하는 도면으로부터 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 3차원적 그래픽 이미지에 기초한 다각형의 예시를 도시한다.
도 2는 본 발명의 현재 바람직한 실시예에 따르는 개념적 이미지 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 방법 단계들의 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 방법의 서로 다른 프로세스들에서 생성되는 그래픽 오브젝트들의 중간 시각화들(intermediate visualizations)을 제공한다.
도 5a 및 도 5b는 캐비티 감소(cavity reduction)의 개념에 관한 예시적 이미지들을 도시한다.
본 발명은 첨부하는 본 발명의 현재의 바람직한 실시예가 도시된 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 기술될 것이다. 그러나, 이 발명은 많은 다른 형태들로 이용될 수 있고 본 문서에서 기재할 실시예들에 제한되는 것으로 이해되어서는 아니되며; 오히려, 이들 실시예들은 철저함 및 완전함을 위해 제공되고, 충분히 숙련된 기술자들에게 본 발명의 범위를 전달한다. 동일한 참조 기호들은 동일한 구성요소들을 참조한다.
3차원 그래픽 가속기(accelerator)가 있는 시스템에서, 어플리케이션 프로그램은 3차원적 그래픽 이미지의 표면에 포인트들(points)에 대응하는 정보를 포함하는 3차원적 기하구조 데이터를 생성한다. 이들 포인트들은 연결되었을 때 그래픽 이미지의 표현을 형성하기 위해 렌더링될 수 있는 다각형들의 꼭지점들(vertices)로서 사용할 수 있다. 전형적으로, 어플리케이션 프로그램은 3차원적 기하구조 데이터를 그래픽 가속기에 전송하고 인코딩된 다각형들을 예를 들면, 컴퓨터 스크린에 렌더링한다.
그래픽 이미지의 표현을 형성하기 위해 3차원적 꼭지점들을 연결하는 프로세스는 다각형 메쉬(mesh)를 생성하는(creating) 것으로 지칭된다. 도 1은 이런 다각형 메쉬로 타일링(tiled)된 “토끼”의 형상인 전형적인 3차원적 그래픽 이미지를 도시한다. 상기 토끼(102)는 여기서 많은 복수의 다각형들에 의해 표현된다.
상기 논의된 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 컴퓨터로 구현되는 방법에 관련된다. 본 발명의 일반적 개념은 전형적으로 일반 목적의 프로세서(예를 들면, 사용자가 제어하는 퍼스널 컴퓨터), 어플리케이션 전용 프로세서, 프로세싱 컴포넌트를 포함하는 회로, 프로세싱을 위해 구성된 분산 컴퓨터들의 그룹 등을 포함하는 이미지 프로세싱 장치로 구현된다. 프로세서는 데이터 또는 신호 프로세싱을 수행하기 위한, 또는 메모리에 저장된 컴퓨터 코드를 실행하기 위한 임의의 숫자의 하드웨어 컴포넌트들이거나 임의의 숫자의 하드웨어 컴포넌트들을 포함한다. 메모리는 본 설명에 기재된 다양한 방법들을 완수하거나 용이하게하기(facilitating) 위한 데이터 및/또는 컴퓨터 코드를 저장하기 위한 하나 이상의 디바이스들이다. 메모리는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함한다. 메모리는 데이터베이스 컴포넌트들, 오브젝트 코드 컴포넌트들, 스크립트 컴포넌트들 또는 본 설명의 다양한 활동들을 지원하기 위한 기타 다른 타입의 정보 구조를 포함한다. 전형적인 실시예에 따르면, 임의의 분산된 또는 지역(local) 메모리 디바이스가 이 설명의 시스템들 및 방법들과 함께 활용된다. 전형적인 실시예에 따르면 메모리는 프로세서와 통신할 수 있게 연결되며(예를 들면, 회로 또는 기타 다른 유선, 무선 또는 네트워크 연결을 통하여), 본 명세서에 기술된 하나 이상의 프로세스들을 실행하기 위한 컴퓨터 코드를 포함한다.
그러나, 또한 도 2에서 제공된 개념적 도시에서 보여진 바와 같이, 발명의 이미지 프로세싱 장치의 일반적 기능은 대안적으로 및/또는 분산 환경(distributed environment)에서 예를 들면, 이미지 프로세싱 시스템(200)으로 제공된다. 이런 구현예에서, 이미지 프로세싱 시스템(200)은 인터넷(206) 상의 서버/데이터베이스 설비(arrangement)(204)에 연결된 사용자가 제어하는 컴퓨팅 디바이스(202) (예를 들면, 사용자가 제어하는 퍼스널 컴퓨터)를 포함하도록 구성된다. 따라서, 발명의 개념을 수행하기 위한 리소스들은 전형적으로 컴퓨팅 디바이스(202)와 서버/데이터베이스 설비 사이에 나누어진다.
나아가, 사용자 제어 컴퓨팅 디바이스(202)에서 하드웨어 제약을 감소시키기 위해, 본 발명에 따르면, 발명의 개념으로 제공된 기능을 사용자/고객에게 제공하는 예를 들면, “온-디멘드(on-demand)”가 가능하다. 예시로서, 사용자가 오리지널 3차원적 그래픽 이미지에 기초하여 다각형이 감소된 이미지를 생성하기를 원하면, 컴퓨팅 디바이스(202)에 보여진 사용자 인터페이스를 통하여, 서버(204)에서 실행하는 다각형 감소 최적화하기의 컴퓨터 구현에 엑세스한다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스(202)에 오리지널 이미지를 생성하기 위한 소프트웨어(예를 들면 3D Studio Max, Maya 등과 같은)가 제공되며, 상기 컴퓨팅 디바이스(202)에서 실행하는 소프트웨어는 서버(204)에서 실행하는 발명의 개념의 컴퓨터 구현에 엑세스하고/인터렉션(예를 들면, API 및 “온-디멘드”, 예약(subscription)으로서, 고정 서비스로서(fixed service), 등에 의해) 하도록 되어있다.
발명의 개념을 수행하는 단계에서, 도 3 및 도 4를 더 참조하면, 프로세스는 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스(202)의 사용자에 의해 제어되는 조합된 이미지 프로세싱 시스템(200)의 형태로 이미지 프로세싱 장치와 함께 시작하고, 상기 3차원적 그래픽 이미지(402)를 획득하며(S1), 상기 3차원적 그래픽 이미지(402)는 단일의 별개의 시점(distinct view)(도 4의 상단에 도시된 바와 같이)로부터 보이는 초기의 다각형 메쉬로 표현된다. 상기 프로세스는 상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(404)을 결정하고(S2), 상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양으로 리사이징(S3) 함으로써 계속되며, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크거나(406) 작아진다(406’).
상기 리사이징된 다각형 메쉬(406)의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬(404)의 상기 3차원적 프로필보다 큰 경우, 상기 프로세스는 상기 논의된 바와 같이 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬(406)의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 최적화된 쉘 메쉬(408)을 형성함에 의해(S4) 계속되며, 상기 최적화된 쉘 메쉬(408)은 상기 초기의 다각형 메쉬(404)에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싼다.
대안적으로, 만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬(406’)의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬(404)의 상기 3차원적 프로필보다 작다면, 상기 프로세스는 대신에 다각형 최적화 프로세스를 사용하여(아마도 동일하거나 대안적으로 서로 다른 다각형 최적화/감소 프로세스) 상기 리사이징된 다각형 메쉬(406’)의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 최적화된 쉘 메쉬(408)을 형성함에 의해(S4) 계속되며, 상기 쉘 메쉬(408’)은 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸인다.
도 4에 도시된 이와 같은 프로세스는 개념적으로 3차원적 이미지의 단일의 시점에 대해 제공된다. 그러나, 상기 발명의 프로세스는 전형적으로 상기 3차원적 이미지의 모든 시점들에 대해 제공된다는 것이 이해되어야 한다.
이제 도 5a 및 5b를 보면, 개념적으로 캐비티 감소(cavity reduction)의 개념이 예를 들면, 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필의 결정에 관하여 영향이 있는 때의 예시를 도시한다. 도 5a에서 보여지는 것과 같이, 오브젝트(502)가 적어도 일부 방향들로부터/일부 시점들에서, 캐비티(506)는 확실히 보인다. 그러므로, 캐비티 감소/제거는 일반적으로 실제 캐비티가 예를 들면, 상기 오브젝트(502) “뒤에(behind)” 배열된 추가적 오브젝트가 상기 캐비티(506)와 관련하여 보일 수 있으므로 적절하지 않다. 따라서, 상기 캐비티 감소는 시점-의존적이고 특정 시점으로부터 보이는 것과 같은 실루엣에 기초한다.
그러나 상기 오브젝트(504)와 관련하여, 반대로 상기 캐비티(508)는 예를 들면, 상기 오브젝트(504) 뒤의 추가적 오브젝트에 어떠한 영향도 가지지 않는다. 따라서, 상기 오브젝트(504) 및 상기 캐비티(508)와 관련하여, 캐비티 감소/제거는 상기 결과적인 쉘 메쉬와 관련하여 추가적 다각형 감소들을 가능하게 한다.
요약하면, 본 발명은 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 컴퓨터로 구현되는 방법과 관련된다. 본 발명에 의하여, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 다각형의 형성을 자동화하는 것이 가능하다. 본 발명의 주된 이점은 상기 결과적인 쉘 메쉬가 초기의 3차원적 프로필과 관련하여 미리 결정된 제한을 가지는 것을 보장할 수 있다는 점이다. 즉, 일반적으로 (적어도 일부 포인트들에서) 상기 초기의 3차원적 그래픽 이미지의 상기 3차원적 프로필보다 크거나 작아질 수 있다.
본 개시발명은 방법들, 시스템들 및 다양한 동작들을 수행하기 위한 임의의 기계에서 판독가능한 미디어 상의 프로그램물들을 고려한다. 본 개시발명의 실시예들은 기존의 컴퓨터 프로세서들을 사용하여, 또는 이것이나 다른 목적을 위해 통합된 적절한 시스템을 위한 특수 목적의 컴퓨터 프로세서에 의하여, 또는 유선 시스템에 의하여 구현된다. 본 개시발명의 범위 내의 실시예들은 저장된 기계에서 실행가능한 명령들 또는 데이터 구조들을 담고 있거나 가지기 위한 기계에서 판독가능한 미디어를 포함하는 프로그램물들을 포함한다. 이런 기계에서 판독가능한 미디어는 일반 목적 또는 특수 목적 컴퓨터 또는 기타 프로세서가 있는 기계에 의해 엑세스될 수 있는 임의의 미디어이다. 예시로, 이런 기계에서 판독가능한 미디어는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지, 또는 기타 자기 스토리지 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 기계에서 실행가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 담거나 저장하는데 사용될 수 있는, 그리고 일반 목적 또는 특수 목적의 컴퓨터 또는 기타 프로세서가 있는 기계에 의해 엑세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 연결 상에서 기계에 전송되거나 제공될 때, 상기 기계는 적절하게 기계에서 판독가능한 매체로서의 연결을 보인다. 따라서, 임의의 이런 연결은 적절하게 기계에서 판독가능한 매체로 명명된다. 또한 상기의 조합들은 기계에서 판독가능한 미디어의 범위 내에 포함된다. 기계에서 판독가능한 명령들은 예를 들면, 일반 목적 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 특수 목적의 프로세싱 기계들로 하여금 특정 기능 또는 기능들의 그룹을 수행하도록 하는 명령들 및 데이터를 포함한다.
비록 구성들이 방법 단계들의 특정 순서로 보여되고 있지만, 단계들의 순서는 도시된 것과 다를 수 있다. 또한 둘 이상의 단계들은 동시에 또는 부분적으로 동시에 수행될 수 있다. 이런 변화는 선택된 소프트웨어 및 하드웨어 시스템들 및 디자이너의 선택에 종속된다. 모든 이런 변화들은 본 개시발명의 범위 내에 있다. 달리, 소프트웨어 구현들은 다양한 연결 단계들, 프로세싱 단계들, 비교 단계들 및 결정 단계들을 성취하기 위하여 규칙 기반 논리 및 다른 논리와 함께 표준 프로그래밍 기법들과 함께 성취된다. 추가적으로, 비록 본 발명은 특정한 전형적인 발명의 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 많은 다른 변경들, 수정들 및 유사한 것들도 통상의 기술자에게 분명해질 것이다. 개시된 실시예들에 대한 변화들은 도면들, 개시내용 및 첨부된 청구항들을 공부함으로부터 청구항에 기재된 발명 실무에서 숙련된 수취인(addressee)에 의하여 이해되고 이루어진다. 게다가, 청구항들에서 “포함하는” 이라는 단어는 다른 구성요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 부정 관사 ”하나의(a or an)”는 복수형을 배제하지 않는다.

Claims (16)

  1. 컴퓨터로 구현되는, 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬(shell mesh)에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하는 단계, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며;
    상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하는 단계;
    상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하는 단계, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며;
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 미리 결정된 다수의 상기 3차원적 프로필을 둘러싸며; 또는
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절함으로써 상기 쉘 메쉬를 형성하는 단계를 포함하고, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 3차원적 프로필을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉘 메쉬는 전체적으로 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 볼륨(volume)은 시점-독립적으로(view-independently) 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 볼륨보다 크거나 작은 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 외곽 경계(entire outer boundary)를 둘러싸는 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크거나 동일한 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 외곽 경계(entire outer boundary)를 둘러싸는 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  7. 제1항, 제3항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이는 상기 쉘 메쉬는 디스플레이될 장면 내에서 다각형의 시각성(polygon visibility)을 결정하기 위한 오쿨루더(occluder)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  8. 제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싸는 상기 쉘 메쉬는 디스플레이될 장면 내에서 다각형의 시각성(polygon visibility)을 결정하기 위한 오쿨루디(occludee) 중 하나로서 또는 시뮬레이션/계산(simulation/calculation)에 기초한 물리학에서 오브젝트(object in a physics)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 방법.
  9. 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬(shell mesh)에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치에 있어서,
    상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하기 위한 수단들, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며;
    상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하기 위한 수단들;
    상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하기 위한 수단들, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며;
    상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하기 위한 수단들을 포함하며,
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싸도록 구성되며; 또는
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬(shell mesh)에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 3차원적 프로필을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 쉘 메쉬는 전체적으로 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 볼륨(volume)은 시점-독립적으로(view-independently) 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 볼륨보다 크거나 작은 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 외곽 경계(entire outer boundary)를 둘러싸는 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크거나 동일한 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 전체 외곽 경계(entire outer boundary)를 둘러싸는 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하기 위한 이미지 프로세싱 장치.
  15. 컴퓨터로 하여금 상기 제1항의 방법을 실행하도록 하는 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  16. 3차원적 그래픽 이미지에 대한 쉘 메쉬에 기초한 최적화된 다각형을 형성하도록 구성되는 이미지 프로세싱 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램물에 있어서,
    상기 3차원적 그래픽 이미지를 획득하기 위한 코드, 상기 3차원적 그래픽 이미지는 초기의 다각형 메쉬로서 표현되며;
    상기 초기의 다각형 메쉬의 3차원적 프로필(profile)을 결정하기 위한 코드;
    상기 다각형 메쉬를 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필에 대해 수직(normal)을 따라 미리 결정된 양(amount)으로 리사이징(resizing)하기 위한 코드, 3차원적 프로필을 가지는 상기 리사이징된 다각형 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크게 또는 작게되며;
    상기 최적화된 쉘 메쉬를 형성하기 위한 코드를 포함하고, 상기 코드는:
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 크면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 최적화된 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필을 둘러싸도록 구성되며; 또는
    만약 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필이 상기 초기의 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필보다 작으면, 다각형 최적화 프로세스를 사용하여 상기 리사이징된 다각형 메쉬의 상기 3차원적 프로필을 조절하고, 미리 결정된 다수의 상기 쉘 메쉬는 상기 초기의 다각형 메쉬에 대한 상기 3차원적 프로필에 의해 둘러싸이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
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