KR20160057172A - 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

입자(particle)로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하고, 중첩 영역에서 산출한 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력에 기초하여 제1 객체와 제2 객체를 모델링하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 제공할 수 있다.

Description

입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MODELING OBJECTS CONSISTING OF PARTICLES}

아래의 실시예들은 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics; CG) 분야, 특히 시각 효과(Visual Effects; VFX) 분야의 유체 시뮬레이션과 관련하여, 유체의 유동을 수치적으로 풀어내려는 연구가 계속 진행되고 있다. 내비어-스톡스 방정식(Navier-Stokes Equation)은 유체를 매우 작은 입자들(particles)의 합으로 보고, 각각의 입자들이 서로 어떻게 상호 작용하면서 움직이는지를 나타낸 것이다.

컴퓨터 그래픽스 분야에서 유체에 대한 시뮬레이션 및 변형체에 대한 시뮬레이션이 각각 개별적으로 이루어지지만, 유체 및 변형체가 혼재되어 서로에게 영향을 미치는 환경이 일반적이다.

일 실시예에 따르면, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법은, 입자(particle)로 구성된 제1 객체 및 상기 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하는 단계; 상기 중첩 영역에서 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출하는 단계; 및 상기 작용력에 기초하여 상기 제1 객체와 상기 제2 객체를 모델링하는 단계를 포함한다.

상기 작용력을 산출하는 단계는, 상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체와 중첩되는 상기 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 작용력을 산출하는 단계는, 상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 모델링하는 단계는, 상기 중첩 영역에서 상기 제1 객체의 움직임을 상기 제2 객체와 독립적으로 모델링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 작용력을 산출하는 단계는, 상기 중첩 영역을 포함하는 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 작용력을 산출하는 단계는, 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여 상기 제1 객체의 입자들과 상기 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하는 단계; 상기 검출된 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계; 및 상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계는, 상기 제1 객체의 입자의 위치를 상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 하지 않는 위치로 재정의하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계는, 상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 않는 상기 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계는, 상기 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도 및 상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계는, 상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 상기 제1 객체의 입자가 상기 제2 객체로부터 받는 힘을 추정하는 단계; 및 상기 추정되는 힘에 기초하여 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치는, 상기 모델링하는 장치의 동작을 제어하는 프로그램을 기록하는 메모리; 및 상기 프로그램을 구동시키는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램은 상기 입자로 구성된 제1 객체 및 상기 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하고, 상기 중첩 영역에서 산출된 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력에 기초하여 상기 제1 객체와 상기 제2 객체를 모델링한다.

상기 프로그램은, 상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체와 중첩되는 상기 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출할 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출할 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 중첩 영역에서 상기 제1 객체의 움직임을 상기 제2 객체와 독립적으로 모델링할 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 중첩 영역을 포함하는 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출할 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제1 객체의 입자들과 상기 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하고, 상기 검출된 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하고, 상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 않는 상기 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출하며, 상기 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도 및 상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시킬 수 있다.

상기 프로그램은, 상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 상기 제1 객체의 입자가 상기 제2 객체로부터 받는 힘을 추정하고, 상기 추정되는 힘에 기초하여 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법이 사용되는 중첩 영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법에서 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법에서 제1 객체의 표면 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 일실시예에 따라 충돌 처리 없이 유체와 변형체 간의 작용력을 모델링하는 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따라 충돌 처리를 수행하여 유체와 변형체 간의 상호 작용을 모델링하는 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치의 블록도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법이 사용되는 중첩 영역을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 물 또는 기름과 같은 유체(110) 및 유체(110)에 떠 있는 변형체(예를 들어, 나무 조각)(130)가 도시된다. 이때, 유체(110)와 변형체(130)는 각각 입자들(particles)에 의해 모델링될 수 있으며, 이하에서 유체(110)는 유체 입자를, 변형체(130)는 변형체 입자를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. '변형체(Deformable Object)(130)'는 강체(Rigid body) 및 연체(Soft Body)를 모두 포함하는 의미로 이해될 수 있다.

일실시예에서 도 1에서와 같이 변형체(130)의 일부가 유체(110)에 잠겨 있는 경우에, 예를 들어, 유체(110)에 잠겨 있는 변형체(130)의 일부 영역, 또는 변형체(130)를 포함하는 유체(110)의 일부 영역과 같이 유체(110)와 변형체(130)가 함께 존재하는 일정 영역을 '중첩 영역(150)'이라 부르기로 한다.

또한, 유체(110)와 변형체(130)의 윤곽을 포함하는 일정 영역은 '인접 영역(170)'이라 부를 수 있다. 중첩 영역(150)은 변형체(130)의 인접 영역(170)을 포함할 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법(이하, 모델링 방법)은 입자로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출한다(210). 여기서, 제1 객체는 유체이고, 제2 객체는 변형체일 수 있다. 제1 객체와 제2 객체는 유체와 변형체와 같이 이종(heterogeneous) 객체일 수도 있고, 물과 기름과 같은 동종(homogeneous) 객체일 수도 있다.

입자 기반으로 객체를 모델링하는 경우, 모델링 방법은 어느 하나의 입자의 주변 입자들을 검색할 수 있다. 검색된 주변 입자들이 서로 다른 물리량을 가지는 서로 다른 객체에 해당하는 경우, 모델링 방법은 어느 하나의 입자 및 서로 다른 객체라고 판단된 입자를 포함하는 영역을 인접 영역으로 정의할 수 있다. 모델링 방법은 인접 영역을 경계로 삼아 중첩 영역을 검출할 수 있다.

모델링 방법은 중첩 영역에서 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출한다(220). 이때, 모델링 방법은 중첩 영역에서 제2 객체에 대한 제1 객체의 작용력을 산출할 수 있다.

모델링 방법은 예를 들어, 중첩 영역에서 제2 객체와 중첩되는 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출할 수 있다. 부력은 중력장에서 유체 내에 있는 변형체가 유체의 표면에 작용하는 유체 압력의 총합에 의해서 중력과 반대 방향으로 받게 되는 압력으로 이해될 수 있다. 유체가 정지해 있을 때 유체 입자에 작용하는 압력은 모든 방향에서 유체 입자의 안쪽 방향으로 작용하며(압력의 등방성), 연직 방향으로는 그 유체 입자에 작용하는 중력과 평형을 이룰 수 있다.

모델링 방법은 단계(220)에서 산출된 작용력에 기초하여 제1 객체와 제2 객체를 모델링한다(230). 일실시예에서 모델링 방법은 제2 객체에 대한 제1 객체의 작용력(예를 들어, 부력)만을 고려하여 제1 객체와 제2 객체를 모델링할 수도 있고, 제2 객체에 대한 제1 객체의 작용력 및 제1 객체에 대한 제2 객체의 작용력을 함께 고려하여 제1 객체와 제2 객체를 모델링할 수 있다.

예를 들어, 제2 객체와 중첩되는 제1 객체로 인한 부력만을 고려하는 경우, 모델링 방법은 제1 객체의 움직임을 제2 객체와 독립적으로 모델링할 수 있다. 다시 말해, 모델링 방법은 제1 객체와 제2 객체가 실제로 중첩되어 있더라도 중첩되지 않은 것처럼 제1 객체의 움직임을 모델링할 수 있다.

일실시예에서 입자로 구성된 객체들에 대하여 인접 영역(중첩 영역)을 모델링할 때에 모델링 방법은 입자들 간의 충돌로 인한 물리적인 효과는 반영하지 않고, 시각적인 효과만을 유사하게 모델링 함으로써 빠르고 효율적으로 객체들을 모델링할 수 있다.

일실시예에서 충돌과 같이 제1 객체와 제2 객체 간의 상호 작용력을 고려한 모델링 방법에 대하여는 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 3은 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 모델링 방법은 입자로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출한다(310).

모델링 방법은 중첩 영역에서 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출할 수 있다(320). 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 방법은 도 4를 참조하여 설명한다.

모델링 방법은 중첩 영역에서 제2 객체와 중첩되는 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출할 수 있다(330). 제1 객체로 인한 부력은 다음과 같은 식에 의해 산출될 수 있다.

부력 = (변형체의 밀도(rho_s) - 유체의 밀도(rho_f)) * 중력(gravity)

모델링 방법은 단계(330)에서 산출된 부력에 기초하여 제2 객체의 움직임을 모델링하고, 중첩 영역에서 제1 객체의 움직임을 제2 객체와 독립적으로 모델링할 수 있다(340). 모델링 방법은 제2 객체는 제1 객체에 의한 영향을 받으나, 제1 객체는 제2 객체에 의한 영향을 받지 않는 것으로 모델링할 수 있다.

도 4는 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법에서 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 유체(410) 위에 떠 있는 변형체(430)가 도시된다. 이때, 유체(410)와 변형체(430)가 함께 존재하는 중첩 영역(450)에서 변형체(430)는 453과 같은 방향으로 일정 속도값을 가질 수 있다.

일실시예에 따른 모델링 방법에서는 유체(410) 입자의 유속 계산 시에 변형체(430)의 속도값을 반영하여 유체(410) 입자의 유속이 변형체(430)의 속도값과 유사하게 되도록 할 수 있다..

모델링 방법은 중첩 영역에서 변형체(430)의 속도에 기초하여 유체(410)의 속도를 산출하고, 456과 같이 변형체(430)와 같은 방향의 일정 속도값을 유체(410)의 유속으로 결정할 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 모델링 방법은 입자로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출한다(510).

모델링 방법은, 단계(510)에서 검출된 중첩 영역을 포함하는 제1 객체의 표면 영역에서 제2 객체의 위치에 기초하여, 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출할 수 있다(530). 이때, 모델링 방법은 제1 객체와 제2 객체 간의 상호 작용력을 산출할 수 있다. 제1 객체의 표면 영역은 도 7에 도시된 표면 영역(713)을 참고할 수 있다.

모델링 방법은, 단계(530)에서 제2 객체의 위치가 중첩 영역을 포함하는 제1 객체의 표면 영역에서 제1 객체와 충돌을 발생시키는 위치인 경우, 충돌을 고려하여 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출할 수 있다.

모델링 방법은, 단계(530)에서 제2 객체의 위치가 제1 객체의 표면 영역에서 제1 객체와 충돌을 발생시키지 않는 위치, 다시 말해, 제2 객체의 위치가 제1 객체의 표면 영역이 아닌 하부 영역(도 7의 716 참조)인 경우, 충돌을 고려하지 않고 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출할 수도 있다.

일실시예에서 충돌을 고려하여 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출하는 방법은 다음과 같다.

모델링 방법은 제1 객체의 표면 영역에서 제2 객체의 위치에 기초하여 제1 객체의 입자들과 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하고, 검출된 제1 객체의 입자의 위치를 재정의할 수 있다.

상기 입자들 간의 충돌은 제1 객체(유체)의 입자와 제2 객체(변형체)의 입자가 동일한 위치에 오버랩핑(overlapping)된 상태, 다시 말해, 유체 입자가 변형체 입자를 관통하는 위치에 있다는 것으로 이해할 수 있다.

모델링 방법은 제1 객체의 입자의 위치를 제2 객체를 관통하지 하지 않는 위치로 재정의할 수 있다.

예를 들어, 제1 객체가 유체이고, 제2 객체가 변형체라면, 충돌 시에 유체 입자는 변형체 입자를 관통하지 않고, 우회하여 유동해야 한다. 따라서, 모델링 장치는 유체 입자와 변형체 입자 간에 충돌이 발생한 경우, 유체 입자가 변형체 입자를 관통하지 않는 위치에 있도록 모델링할 수 있다.

모델링 방법은 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 충돌로 인하여 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다. 이 경우, 모델링 방법은 제1 객체가 제2 객체에게 미치는 영향 및 제2 객체가 제1 객체에게 미치는 영향을 모두 반영하는 상호 작용력을 산출할 수 있다.

모델링 방법은 단계(530)에서 산출된 작용력에 기초하여, 제1 객체와 제2 객체를 모델링한다(550).

도 6은 다른 실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 6을 참조하면, 일실시예에 따른 모델링 방법은 입자로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출한다(610).

모델링 방법은, 단계(610)에서 검출된 중첩 영역을 포함하는 제1 객체의 표면 영역에서 제2 객체의 위치에 기초하여, 제1 객체의 입자들과 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출할 수 있다(620).

모델링 방법은, 제2 객체를 관통하지 않는 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출할 수 있다(630).

모델링 방법은, 중첩 영역에서 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출할 수 있다(640).

모델링 방법은, 단계(630)에서 산출된 이동 방향 및 단계(640)에서 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도에 따라 제1 객체의 입자의 위치를 이동시켜 재정의할 수 있다(650).

모델링 방법은, 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 충돌로 인하여 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다(660).

단계(660)에서, 모델링 방법은 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 제1 객체의 입자가 제2 객체로부터 받는 힘을 추정하고, 추정되는 힘에 기초하여 충돌로 인하여 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다.

모델링 방법은, 예를 들어, 유체 입자가 받는 충격량에 대칭되는 힘을 변형체에 전달함으로써 변형체와 유체 간의 충돌로 인해 유체 입자가 받은 것으로 추정되는 힘을 변형체에 대한 반작용력으로 반영할 수 있다.

충돌에 의해 유체 입자의 위치가 이동된 경우, 유체 입자가 받은 것으로 추정되는 힘은 작용-반작용의 법칙에 의해 변형체에서 대칭되는 방향으로 유체 입자가 받은 것과 동일한 크기로 작용할 수 있다. 이때, 유체 입자가 받는 것으로 추정되는 힘은 유체 입자의 초기 위치와 나중 위치, 이동 속도 등을 아는 경우, 일반적인 물리 공식들을 이용하여 산출될 수 있다.

도 7은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법에서 제1 객체의 표면 영역을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 표면 영역(713) 및 하부 영역(716)으로 구분되는 유체(710), 변형체(730), 및 유체(710)와 변형체(730)가 혼합된 중첩 영역(750)이 도시된다.

일실시예에 따른 모델링 방법은 표면 영역(713) 및 중첩 영역(750)을 구성하는 입자들에서 충돌이 발생하는 경우, 입자들 간의 충돌 처리를 수행할 수 있다. 이때, 유체(710)에서 표면 영역(713)을 제외한 나머지 하부 영역(716)에서는 입자들 간의 충돌이 발생하지 않으므로 모델링 방법은 충돌 처리를 수행하지 않을 수 있다.

모델링 방법은 유체의 (표면) 높이와 변형체와의 거리를 고려하여 입자들 간의 충돌을 모델링할 수 있다. 유체의 (표면) 높이 또는 깊이는 사용자에 의해 미리 정의될 수 있다.

일례에 따르면, 유체 입자들을 표면 영역(713)과 하부 영역(716)의 두 개의 계층(layer)으로 구분하고, 표면 영역(713)을 구성하는 입자들은 충돌 처리를 수행하고, 하부 영역(716)을 구성하는 입자들은 충돌 처리를 수행하지 않음으로써 모델링 시의 계산량을 줄일 수 있다.

도 8은 일실시예에 따라 충돌 처리 없이 유체와 변형체 간의 작용력을 모델링하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 유체 모델링 모듈(810) 및 변형체 모델링 모듈(830)을 포함하는 장치가 도시된다.

유체 모델링 모듈(810)은 유체 입자들 간의 운동량 보존 방정식(momentum equation)을 계산할 수 있다. 유체 모델링 모듈(810)은 예를 들어, 제1 입자에 이웃하는 제2 입자를 고려하여 제1 입자에 대한 운동량 보존 방정식을 산출하고, 제1 입자 및 제2 입자를 포함하는 모든 입자들에 대한 밀도(density), 외력(external forces) 및 점성(viscosity) 등을 계산할 수 있다.

유체 모델링 모듈(810)은 예를 들어, 일정 공간 또는 영역에 있는 유체를 나타내는 입자들의 양(mass), 밀도(density), 속도(velocity) 및 위치(position) 등의 정보를 초기화할 수 있다.

유체 모델링 모듈(810)은 유체 입자들과 변형체 입자들 간의 작용력을 모델링하는 타임 스텝(time step)을 결정하고, 예를 들어, 중력(gravity)과 같은 외력을 처리하고, 유체 및 변형체의 점성(viscosity) 등을 고려하여 속도를 유체의 속도를 결정할 수 있다. 유체 모델링 모듈(810)은 결정된 유체의 속도에 따라 유체 입자의 위치(position)를 갱신할 수 있다.

유체 모델링 모듈(810)은 유체 입자의 갱신된 위치를 변형체 모델링 모듈(830)에게 제공할 수 있다.

변형체 모델링 모듈(830)은 유체와 유사하게 중력, 탄성력 등을 모델링한 뒤, 유체 모델링 모듈(810)이 전송한 갱신된 유체 입자의 위치를 참조하여 부력을 산출할 수 있다.

변형체 모델링 모듈(830)은 변형체의 속도를 산출하고, 산출된 변형체의 속도 및 부력을 고려하여 변형체의 최종적인 위치를 갱신할 수 있다.

도 9는 일실시예에 따라 충돌 처리를 수행하여 유체와 변형체 간의 상호 작용을 모델링하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 충돌 처리를 수행하지 않는 제1 유체 모델링 모듈(910), 충돌 처리를 수행하는 제2 유체 모델링 모듈(930), 및 변형체 모델링 모듈(950)을 포함하는 장치가 도시된다.

제1 유체 모델링 모듈(910) 및 변형체 모델링 모듈(950)의 동작은 도 8의 유체 모델링 모듈(810) 및 변형체 모델링 모듈(830)의 동작과 동일하므로 상술한 내용을 참고하기로 한다.

제2 유체 모델링 모듈(930)은 제1 유체 모델링 모듈(910)의 동작과 유사하지만, 충돌 처리(Collision Handling)를 수행한다는 점에서 차이가 있다.

제2 유체 모델링 모듈(930)은 변형체 모델링 모듈(950)에서 산출된 변형체의 속도 및 부력을 고려하여 갱신된 변형체의 최종적인 위치를 이용하여 충돌 처리를 수행할 수 있다.

제2 유체 모델링 모듈(930)은 변형체의 최종적인 위치를 기초로, 유체장에 포함된 각 유체 입자가 변형체와 충돌했는지 여부를 판단하여 유체 입자들을 모델링할 수 있다.

도 10은 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치의 블록도이다.

도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치(이하, '모델링 장치')(1000)는 메모리(1010), 및 프로세서(1030)를 포함한다. 또한, 모델링 장치(1000)는 통신부(1050)를 더 포함할 수 있다.

메모리(1010)는 모델링하는 장치의 동작을 제어하는 프로그램을 기록한다.

프로세서(1030)는 메모리(1010)에 저장된 프로그램을 구동시킨다. 프로세서(1030)는 하나 또는 복수 개일 수 있다.

프로그램은, 입자로 구성된 제1 객체 및 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하고, 중첩 영역에서 산출된 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력에 기초하여 제1 객체와 제2 객체를 모델링한다.

프로그램은, 중첩 영역에서 제2 객체와 중첩되는 제1 객체로 인한 부력을 산출할 수 있다. 프로그램은 중첩 영역에서 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 제2 객체에 인접한 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출할 수 있다.

프로그램은, 중첩 영역에서 제1 객체의 움직임을 제2 객체와 독립적으로 모델링할 수 있다. 프로그램은 중첩 영역을 포함하는 제1 객체의 표면 영역에서 제2 객체의 위치에 기초하여, 제1 객체와 제2 객체 간의 작용력을 산출할 수 있다.

프로그램은, 제1 객체의 표면 영역에서 제1 객체의 입자들과 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하고, 검출된 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 충돌로 인하여 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다.

프로그램은, 중첩 영역에서 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하고, 제2 객체를 관통하지 않는 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출하며, 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도 및 산출된 이동 방향에 따라 제1 객체의 입자의 위치를 이동시킬 수 있다.

프로그램은, 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 제1 객체의 입자가 제2 객체로부터 받는 힘을 추정하고, 추정되는 힘에 기초하여 충돌로 인하여 제2 객체에 미치는 작용력을 산출할 수 있다.

통신부(1050)는 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치(1000)의 동작에 필요한 정보들을 송, 수신할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1000: 모델링 장치
1010: 메모리
1030: 프로세서
1050: 통신부

Claims (20)

1. 입자(particle)로 구성된 제1 객체 및 상기 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하는 단계;
   상기 중첩 영역에서 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출하는 단계; 및
   상기 작용력에 기초하여 상기 제1 객체와 상기 제2 객체를 모델링하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 작용력을 산출하는 단계는,
   상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체와 중첩되는 상기 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 작용력을 산출하는 단계는,
   상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 모델링하는 단계는,
   상기 중첩 영역에서 상기 제1 객체의 움직임을 상기 제2 객체와 독립적으로 모델링하는 단계
   를 더 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 작용력을 산출하는 단계는,
   상기 중첩 영역을 포함하는 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 작용력을 산출하는 단계는,
   상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여 상기 제1 객체의 입자들과 상기 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하는 단계;
   상기 검출된 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계; 및
   상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계는,
   상기 제1 객체의 입자의 위치를 상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 하지 않는 위치로 재정의하는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 객체의 입자의 위치를 재정의하는 단계는,
   상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 않는 상기 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는 단계
   를 더 포함하고,
   상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계는,
   상기 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도 및 상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는 단계
   를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
10. 제6항에 있어서,
    상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계는,
    상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 상기 제1 객체의 입자가 상기 제2 객체로부터 받는 힘(force)을 추정하는 단계; 및
    상기 추정되는 힘에 기초하여 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는 단계
    를 포함하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 객체는 유체이고,
    상기 제2 객체는 변형체인, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
13. 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치에 있어서,
    상기 모델링하는 장치의 동작을 제어하는 프로그램을 기록하는 메모리; 및
    상기 프로그램을 구동시키는 하나 이상의 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로그램은,
    상기 입자로 구성된 제1 객체 및 상기 입자로 구성된 제2 객체의 중첩 영역을 검출하고, 상기 중첩 영역에서 산출된 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력에 기초하여 상기 제1 객체와 상기 제2 객체를 모델링하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체와 중첩되는 상기 제1 객체로 인한 부력(buoyancy)을 산출하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 중첩 영역에서 상기 제1 객체의 움직임을 상기 제2 객체와 독립적으로 모델링하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
17. 제13항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 중첩 영역을 포함하는 상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제2 객체의 위치에 기초하여, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 작용력을 산출하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 제1 객체의 표면 영역에서 상기 제1 객체의 입자들과 상기 제2 객체의 입자들 중 충돌이 발생한 제1 객체의 입자를 검출하고, 상기 검출된 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에 기초하여, 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
19. 제17항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 중첩 영역에서 상기 제2 객체를 구성하는 입자의 속도에 기초하여 상기 제1 객체를 구성하는 입자의 속도를 산출하고, 상기 제2 객체를 관통(penetrate)하지 않는 상기 제1 객체의 입자의 이동 방향을 산출하며, 상기 산출된 제1 객체를 구성하는 입자의 속도 및 상기 산출된 이동 방향에 따라 상기 제1 객체의 입자의 위치를 이동시키는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.
20. 제18항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 제1 객체의 입자의 재정의된 위치에서 상기 제1 객체의 입자가 상기 제2 객체로부터 받는 힘(force)을 추정하고, 상기 추정되는 힘에 기초하여 상기 충돌로 인하여 상기 제2 객체에 미치는 작용력을 산출하는, 입자로 구성된 객체들을 모델링하는 장치.

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