KR20180048902A - 전역조명 처리방법 및 이를 수행하는 전역조명 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이 트레이싱(Ray Tracing)에 기반한 전역조명 처리방법 및 이를 수행하는 전역조명 처리장치에 관한 것으로서, (a) 주어진 광원으로부터 특정 픽셀에 관해 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성하는 단계, (b) 상기 특정 픽셀에 관해 간접광 쉐이딩을 위한 적어도 하나의 간접광원을 결정하는 단계 및 (c) 상기 적어도 하나의 간접광원으로부터 상기 특정 픽셀에 관해 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 쉐이딩을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

전역조명 처리방법 및 이를 수행하는 전역조명 처리장치

본 발명은 레이 트레이싱(Ray Tracing) 기반 렌더링 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 빠른 속도와 보다 낮은 복잡도를 가지는 전역조명에서 레이 트레이싱을 사용할 수 있는 전역조명 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

GPU(Graphics Processing Unit)는 멀티미디어 환경을 위한 기본 장치들 중의 하나이다. GPU에서 처리되는 그래픽 처리 프로세스는 크게 애니메이션과 렌더링 과정들로 분류된다. 애니메이션 과정은 각각의 프레임에서 물체를 이동하는데 사용되고 렌더링 과정은 객체의 표면에 색상을 입히는데 사용된다.

렌더링 과정은 객체가 광에 의해 조명 받을 때 광 분산과 객체에 의해 생성되는 광 굴절에 대한 충분한 이해를 요구하고 또한, 광의 광학 속성을 위한 충분한 이해를 요구한다. 이러한 렌더링 과정에서, 렌더링 방식은 지역조명(local illumination) 기반의 렌더링(이하, 지역조명 방식이라 한다)과 전역조명(global illumination) 기반의 렌더링이 있다.(이하, 전역조명 방식이라 한다)

지역조명 방식은 정점(vertax)의 노멀 벡터와 광 간의 관계(즉, 관찰자, 광원 및 객체 간의 직접적인 관계)를 고려하여, 물체 표면의 밝기 값을 계산한다. 이러한 지역조명 방식은 표면을 감싸는 주변 환경 간접 조명이 고려되지 않았기 때문에 음영과 같은 빛의 효과를 표현할 수 없다.

전역조명 방식은 영상 생성 과정에서 표면과 표면을 둘러싸는 주위 상황, 광의 광학 속성 및 이들 간의 관계를 고려하여 빛의 효과를 나타낸다. 전역조명 방식은 그림자 생성 및 반사와 같은 사실적 광학적 효과가 영상에 반영되므로 지역조명 방식에 비해 보다 더 사실적인 영상을 제공할 수 있다. 전역조명 방식은 대표적으로 레이 트레이싱(Ray Tracing) 방식, 난반사 방식(Radiosity scheme) 방식 및 포톤맵 레이 트레이싱 방식(Photon Map Ray Tracing)을 전형적으로 포함한다.

한국 공개특허공보 제 10-2011-0020411 (2011.03.03)호는 그래픽 처리 장치 및 이를 이용한 그래픽 처리 방법에 관한 것으로서, 그래픽 처리 장치 및 이를 이용한 그래픽 처리 방법은 그래픽 처리 장치의 파이프라인 구조의 변경을 최소화함으로써, 그래픽 구동 응용 프로그램 인터페이스(API)와 호환이 가능하다. 그래픽 처리 장치 및 이를 이용한 그래픽 처리 방법은 동시에 전역조명 방식에 따라 물체의 면(face)의 밝기 값 또는 색상 값을 계산함으로써, 현실감 있는 이미지 영상의 제공이 가능하다. 또한, GPU를 통해 지역조명 방식에 따른 이미지 영상을 생성하고, 동시에 필요한 영역에 대해서만 전역조명효과를 제공함으로써, 시스템 전체 처리속도를 향상시킬 수 있다.

한국 공개특허공보 제 10-2011-0020411 (2011.03.03)호

본 발명의 일 실시예는 보다 빠른 속도와 보다 낮은 복잡도를 가지는 전역조명에서 레이 트레이싱을 사용할 수 있는 전역조명 처리 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 직광 쉐이딩 및 간접광 쉐이딩을 독립적으로 또는 순차적으로 조작하여 전역조명을 처리 할 수 있는 전역조명 처리 방법 및 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 간접 쉐이딩을 처리하기 위해 LOS(Line Of Sight)를 사용할 수 있는 전역조명 처리 방법 및 장치를 제안하고자 한다.

실시예들 중에서, 전역조명 처리방법은 (a) 주어진 광원으로부터 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성하는 단계, (b) 간접광 쉐이딩을 위해 상기 특정 픽셀에 관해 적어도 하나의 간접광원을 결정하는 단계 및 (c) 상기 적어도 하나의 간접광원으로부터 상기 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 쉐이딩을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 전역조명 처리방법은 (d) 상기 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시예들 중에서, 상기 전역조명 처리방법은 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 독립적으로 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계는 (a1) 아이 레이(eye ray)를 생성하고 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행하여 상기 특정 픽셀을 히팅 포인트로 획득하는 단계 및 (a2) 상기 특정 픽셀에 관해 직접 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 직광 픽셀을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b) 단계는 (b1) 특정 기준 이상으로 상기 특정 픽셀의 현재 색상에 영향을 주는 적어도 하나의 픽셀과 연관된 적어도 하나의 LOS(Line of sight)를 검색하는 단계 및 (b2) 상기 적어도 하나의 픽셀을 상기 적어도 하나의 간접광원으로 결정하여 상기 특정 픽셀에 관해 상기 적어도 하나의 LOS 각각을 쉐이딩 레이로서 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b1) 단계는 상기 특정 픽셀로부터 가장 짧은 라인을 갖는 교차점에 해당하는 픽셀들의 물질적 속성들 및 물질 거리들을 기초로 상기 특정 픽셀에 대한 영향 레벨들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들 중에서, 상기 전역조명 처리방법은 전역조명 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.

상기 (a) 단계는 (a1) 아이 레이(eye ray)를 생성하고 순회 및 교차 연산을(Traversal and Intersection Operation)을 수행하여 상기 특정 픽셀을 히팅 포인트로 획득하는 단계, (a2) 상기 특정 픽셀에 관한 직광 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 직접광 픽셀을 생성하는 단계 및 (a3) 상기 특정 픽셀과 상기 주어진 광원 간의 상기 LOS를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b) 단계는 각각은 상기 저장된 직접 LOS의 중심에서 상기 주어진 광원을 향해 소정의 각 범위 내에 위치되고 상기 특정 픽셀의 현재 색상에 영향을 미치는 적어도 하나의 픽셀과 관련된 적어도 하나의 LOS(line Of sight)를 검색하는 단계, 상기 적어도 하나의 픽셀 중에서 상기 주어진 광원으로부터 LOS를 형성하는 픽셀을 포함하는 적어도 하나의 제1 픽셀을 적어도 하나의 주요 간접광원으로 생성하여 상기 특정 픽셀에 관한 상기 적어도 하나의 주요 간접광 쉐이딩 레이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b) 단계는 현재 연산량이 소정의 기준 미만인 경우에는 적어도 하나의 제2 픽셀을 적어도 하나의 2차 간접광원으로 생성하여 상기 특정 픽셀에 관해 상기 적어도 하나의 2차 간접광 쉐이딩 레이를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시예들 중에서, 전역조명 처리장치는 주어진 광원으로부터 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성하는 직광 쉐이딩 생성부, 간접광 쉐이딩을 위해 상기 특정 픽셀에 관해 적어도 하나의 간접광원을 결정하는 간접광원 결정부 및 상기 적어도 하나의 간접광원으로부터 상기 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 쉐이딩을 생성하는 간접광 쉐이딩 생성부를 포함한다.

상기 전역조명 처리장치는 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성하는 최종 픽셀 생성부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전역조명 처리방법 및 장치는 보다 빠른 속도 및 보다 적은 복잡도로 전역조명에서 레이 트레이싱을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전역조명 처리방법 및 장치는 직광 쉐이딩 및 간접광 쉐이딩을 독립적으로 또는 순차적으로 동작시켜 전역 조명을 처리 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전역조명 처리방법 및 장치는 간접광 쉐이딩을 처리하기위한 LOS (Line Of Sight)를 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전역조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에서 전역조명 처리장치의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 1에서 전역조명 처리장치의 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 1의 전역 조명 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

본 출원서에서 사용 된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 여기서 사용되는 기술적 또는 과학적 용어를 포함한 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

본 발명은 서울 산업 진흥원에서 '특허 기술 상용화 기술 개발 지원 사업'으로 지원되며, 2013년 9월 1일부터 2014년 8월 31일까지 SILICONARTS, INC.에 의한 '레이 트레이싱 렌더링 콘텐츠 개발을 위한 소프트웨어 키트 개발' 프로젝트의 결과물이다.

[본 발명을 지원하는 국가 연구 개발 과제]

[프로젝트 일련 번호] PA130017

[부서] 서울특별시

[연구 관리기구] 서울산업진흥원

[연구 과제명] 서울산학협력사업(2013년 특허기술 상용화 기술개발 지원 사업)

[연구 주제명] 레이 트레이싱 렌더링 컨텐츠 개발을 위한 소프트웨어 킷 개발

[기여 비율] 1/1

[주요 기관] 주식회사 실리콘아츠

[연구 기간] 2013 년 9 월 1 일 ~ 2014 년 8 월 31 일

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전역조명 장치를 설명하는 블록도이다.

도 4는 도 1의 전역 조명 과정을 설명하기위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 전역조명 처리장치(100)는 직광 쉐이딩 생성부(110), 간접광원 결정부(120), 간접광 쉐이딩 생성부(130), 최종 픽셀 생성부(140), 프레임 버퍼부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

직광쉐이딩 생성부(110)는 주어진 광원(예를 들어, 직접 광원(420))으로부터 타깃 객체(412)에 있는 특정 픽셀(410)에 대해 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성한다. 일 실시예에서, 레이 트레이싱에서, 아이 레이(Eye Ray)는 카메라의 위치 또는 시점을 기초로 생성될 수 있고, 아이 레이(Eye Ray)의 위치는 사용자의 조작에 따라 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 직광 쉐이딩은 밝기의 강도와 카메라에 의해 보여지는 직접 광원(420)의 광 색상 및 타깃 객체(412)에 있는 특정 픽셀(410)의 물질 속성에 의해 주로 영향을 받는다.

간접광원 결정부(120)는 간접광 쉐이딩을 위해 특정 픽셀(410) 상의 적어도 하나의 간접광원(430)을 결정한다. 일 실시예에서 적어도 하나의 간접광원(430)은 타킷 객체(412) 이외에도 적어도 하나의 객체(432)에 의해 생성될 수 있고, 적어도 하나의 객체(432)는 타킷 객체(412) 주위의 공간에 산재될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 간접광원(430)은 적어도 하나의 객체(432) 중 하나에 있는 영역으로 결정될 수 있고, 영역은 목표객체(412)의 관점에서 가시적인 최단 경로 내의 포인트 그룹으로 선택될 수 있다.

간접광 쉐이딩 생성부(130)는 적어도 하나의 간접광원(430)으로부터 특정 픽셀(410)에 대한 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 세이딩을 생성한다.　일 실시예에서, 적어도 하나의 간접광원(430)은 레이 트레이싱을 위한 자체 밝기 강도 및 밝은 색을 갖는 다른 직접 광원으로 각각 간주될 수 있다.　일 실시예에서, 적어도 하나의 간접광 쉐이딩은 주로 재료 성분, 반사 정도, 굴절 정도 및 색상 및 재료 거리와 같은 재료 특성에 의해 영향을 받을 수 있다.　예를 들어, 간접광원재료 성분으로 금속특성, 유리특성 및/또는 플라스틱 특성을 나타낼 수 있다.　예를 들어, 반사도는 특정 픽셀(410)의 광 반사율을 나타낼 수 있다. 반사도는 재료 성분의 영향을 받을 수 있으며, 표면 거칠기에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 굴절률은 전송 매체의 변화로 인한 전파의 전파 방향 변화량을 나타낼 수 있으며, 간접광원(430)의 파장에 따라 변화 될 수 있다. 예를 들어, 색상은 간접광원(430)의 색상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 물질 거리는 특정 픽셀(410)과 적어도 하나의 간접광원(430) 사이의 거리를 나타낼 수 있다.

최종 픽셀 생성부(140)는 직접적인 차광을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성한다.　일 실시예에서, 최종 픽셀 생성부(140)는 직광 픽셀과 간접광 픽셀의 조합 가중치의 (i) 직접 광원(420)과 적어도 하나의 간접광원(430)의 상대 거리, (ii) 상대적인 컬러 및 (iii) 특정 픽셀(410) 내의 광파에 의해 생성될 수 있는 광원(420, 430) 사이의 상대적인 상쇄 관계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최종 픽셀 생성부(140)은 직접 광원(420) 및 적어도 하나의 간접광원(430)을 산출하여 타깃 객체(412)를 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 적색 광선, 청색 광선 및 녹색 광선의 조합은 흰색 광선을 발생 시킬 수 있다.

프레임 버퍼부(150)는 메모리에 저장 영역을 포함 할 수 있으며, 디스플레이 화면 상에 도시된 이미지를 임시 저장할 수 있다.　일 실시예에서, 프레임 버퍼부(150)는 저장 영역들을 각각 하나의 프레임으로 나타낼 수 있다.

제어부(160)는 직광 쉐이딩 생성부(110), 간접광원 결정부(120), 간접 광 쉐이딩 생성부(130), 최종 픽셀 생성부(140) 및 프레임 버퍼부(150) 간의 동작을 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 전역조명 처리장치(100)는 CPU(Central Processing Unit) 및 GPU(Graphic Processing Unit)와 같은 단일 프로세서로 구현 될 수 있다.　GPU는 전역조명 처리장치(100)가 GPU로 구현될 때, CPU와 연동할 수 있고 또한, CPU와 전기적으로 결합되는 다른 보드에 존재할 수 있다.

도 2는 도 1에서 전역조명 처리장치(100)의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 전역조명 장치(100)는 직광 쉐이딩 생성 단계와 간접 광 쉐이딩 생성 단계를 수행하고, 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접 광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성한다.

직광 쉐이딩 생성부(110)는 직접 광원(420)에 대해 특정 픽셀(410) 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩 픽셀을 생성한다(단계 S210).　일 실시예에서, 직광 쉐이딩 생성부(110)는 아이 레이(Eye Ray)를 확보하여 아이 레이(Eye Ray)의 궤적으로 히팅되는 히팅 포인트로서 특정 픽셀(410)을 획득할 수 있다.　직광 쉐이딩 생성부(110)는 직광 쉐이딩 픽셀을 생성하여 특정 픽셀(410)에 직광 쉐이딩 연산을 수행할 수 있다.　즉, 직광 쉐이딩 생성부(110)는 직광 쉐이딩을 통해 특정 픽셀(410)에 직광 픽셀를 생성할 수 있다.

간접광원 결정부(120)는 적어도 하나의 간접광원(430)을 결정하고(단계 S220), 간접광 쉐이딩 생성부(130)는 적어도 하나의 간접광원(430)이 특정 픽셀(410)에 레이 트레이싱하여 간접광 쉐이딩 픽셀을 생성한다(단계 S230). 일 실시예에서, 간접광원 결정부(120)는 특정 픽셀(410)의 현재 색상에 영향을 미치고 픽셀과 관련된 적어도 하나의 LOS (Line Of Sight)를 검색하여, 적어도 하나의 특정 픽셀(410)에 대해 간접광 쉐이딩을 생성하기 위한 간접광원(430)을 포함한다. 상세하게,　간접광원 결정부(120)는 해당 픽셀의 소재 속성 및 소재 거리에 기초하여 특정 픽셀(410)에 대한 영향 인자를 산출할 수 있다.　해당 픽셀은 특정 픽셀(410)에서 가장 짧은 라인의 교차점에 위치한다. 여기서, 소재 속성은 소재 성분, 반사도, 굴절도 및 해당 교차점의 색상을 포함할 수 있으며, 여기서, 소재 거리는 a, b, 특정 픽셀(410)과 대응하는 교차점 사이의 거리일 수 있다.　간접광 쉐이딩 생성부(130)는 간접광 쉐이딩 레이(Ray)를 생성할 수 있으며, 간접광 쉐이딩 레이(Ray)의 궤적으로 히팅되는 히팅 포인트로서 특정 픽셀(410)을 획득하기 위해 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행할 수 있다. 즉, 간접광 쉐이딩 생성부(130)는 특정 픽셀(410)에 간접광 쉐이딩 연산을 수행하여 간접광 픽셀을 생성 할 수 있다.

최종 픽셀 생성부(140)는 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성할 수 있다(단계 S240).

도 3은 도 1에 있는 전역조명 장치의 일 실시예에 따른 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 전역조명 장치(100)는 직광 쉐이딩 생성 과정과 간접광 쉐이딩 생성 과정을 순차적으로 수행한 후, 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀를 조합하여 최종 픽셀을 생성한다.

직광 쉐이딩 생성부(110)는 직접 광원(420)에 대한 특정 픽셀(410)의 레이 트레이싱(ray tracing)을 수행하여 직광 쉐이딩 픽셀을 생성한다. 직광 쉐이딩 생성부(110)는 특정 픽셀(410)과 주어진 픽셀 사이에 LOS(Line Of Sight) 광원(420)(이하, "직접 LOS"라 칭함)을 제어한다(단계 S310).　일 실시예에서, 직광 쉐이딩 생성부(110)는 아이 레이(eye ray)을 발생시키고, 아이 레이(eye ray)의 궤적으로 히팅되는 히팅 포인트로서 특정 픽셀(410)을 획득하기 위해 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행할 수 있다.　직광 쉐이딩 생성부(110)는 직광 쉐이딩 픽셀을 생성하기 위해 특정 픽셀(410)에 직접 차광 연산을 수행할 수 있다.　직광 쉐이딩 생성부(110)는 직광 쉐이딩 동작을 통해 특정 픽셀(410)에 직광 픽셀을 생성할 수 있다.　직광 쉐이딩 생성부(110)는 직접 LOS를 저장할 수 있다.

간접광원 결정부(120)는 저장된 직접 LOS를 이용하여 적어도 하나의 제1 간접광원(430a, 430b)과 적어도 하나의 제2 간접광원(430c, 430d)을 결정한다(단계 S320). 간접광 쉐이딩 생성부(130)는 적어도 하나의 제1 간접광원(430a, 430b) 및 적어도 하나의 제2 간접광원(430c, 430d)에 대해 특정 픽셀(410)을 트레이싱하여 간접광 쉐이딩 픽셀을 생성한다(단계 S330).　일 실시예에서, 간접광원 결정부(120)는 적어도 하나의 픽셀과 연관된 적어도 하나의 LOS(Line Of Sight)를 검색할 수 있다.　간접광원 결정부(120)는 적어도 하나의 픽셀에 저장된 직하형 광원의 중심에서 직접 광원(420)을 향하여 특정 각도 범위 내에 위치하고, 특정 픽셀(410)의 현재 색에 영향을 미친다. 간접광원 결정부(120)는 특정 픽셀(410)에 대한 제1 간접광 쉐이딩을 결정하여 제1 간접광원(430a, 430b)으로서 제1 픽셀을 포함한다. 간접광원 결정부(120)는 적어도 하나의 제1 픽셀에 대한 특정 픽셀(410)의 LOS 픽셀 형성을 포함한다. 또한, 현재 연산량이 소정의 기준 미만인 경우, 간접광원 결정부(120)가 특정 픽셀(410)을 위해, 적어도 하나의 제 2 픽셀 제공하여 적어도 하나의 제 2 간접광원(430c, 430d)으로 결정한다.

간접광 쉐이딩 생성부(130)는 제1 간접광 쉐이딩 레이를 생성 할 수 있고, 제1 간접광 쉐이딩 레이의 궤적으로 히팅할 특정 픽셀(410)을 얻어 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행할 수 있다.　 간접광 쉐이딩 생성부(130)는 제2 간접광 쉐이딩 레이를 생성할 수 있고, 제2 간접광 쉐이딩 레이의 궤적으로 히팅되는 히팅 포인트로서 특정 픽셀(410)을 얻기 위해 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행할 수 있다.　즉, 간접광 쉐이딩 생성부(130)는 간접광 쉐이딩 픽셀을 생성하여 특정 픽셀(410)에 대해 간접광 쉐이딩 연산을 수행할 수 있다.

최종 픽셀 생성부(140)는 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성한다(단계 S340).

본 개시물이 예시적인 실시예들에 관하여 설명되었지만, 당업자는 본 개시물이 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위에서 변형하여 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

100: 전역조명 처리장치
110: 직광 쉐이딩 생성부
120: 간접광원 결정부
130: 간접광 쉐이딩 생성부
140: 최종 픽셀 생성부
150: 프레임 버퍼부
160: 제어부

Claims (12)

1. (a) 주어진 광원으로부터 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성하는 단계;
   (b) 간접광 쉐이딩을 위해 상기 특정 픽셀에 관해 적어도 하나의 간접광원을 결정하는 단계; 및
   (c) 상기 적어도 하나의 간접광원으로부터 상기 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 쉐이딩을 생성하는 단계를 포함하는 전역조명 처리방법.
2. 제1항에 있어서,
   (d) 상기 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 독립적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (a) 단계는
   (a1) 아이 레이(eye ray)를 생성하고 순회 및 교차연산(Traversal and Intersection Operation)을 수행하여 상기 특정 픽셀을 히팅 포인트로 획득하는 단계; 및
   (a2) 상기 특정 픽셀에 관해 직접 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 직광 픽셀을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
   (b1) 특정 기준 이상으로 상기 특정 픽셀의 현재 색상에 영향을 주는 적어도 하나의 픽셀과 연관된 적어도 하나의 LOS(Line of sight)를 검색하는 단계; 및
   (b2) 상기 적어도 하나의 픽셀을 상기 적어도 하나의 간접광원으로 결정하여 상기 특정 픽셀에 관해 상기 적어도 하나의 LOS 각각을 쉐이딩 레이로서 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (b1) 단계는
   상기 특정 픽셀로부터 가장 짧은 라인을 갖는 교차점에 해당하는 픽셀들의 물질적 속성들 및 물질 거리들을 기초로 상기 특정 픽셀에 대한 영향 레벨들을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 (a) 단계는
   (a1) 아이 레이(eye ray)를 생성하고 순회 및 교차 연산을(Traversal and Intersection Operation)을 수행하여 상기 특정 픽셀을 히팅 포인트로 획득하는 단계;
   (a2) 상기 특정 픽셀에 관한 직광 쉐이딩 연산을 수행하여 상기 직접광 픽셀을 생성하는 단계; 및
   (a3) 상기 특정 픽셀과 상기 주어진 광원 간의 상기 LOS를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계는
   각각은 상기 저장된 직접 LOS의 중심에서 상기 주어진 광원을 향해 소정의 각 범위 내에 위치되고 상기 특정 픽셀의 현재 색상에 영향을 미치는 적어도 하나의 픽셀과 관련된 적어도 하나의 LOS(line Of sight)를 검색하는 단계;
   상기 적어도 하나의 픽셀 중에서 상기 주어진 광원으로부터 LOS를 형성하는 픽셀을 포함하는 적어도 하나의 제1 픽셀을 적어도 하나의 주요 간접광원으로 생성하여 상기 특정 픽셀에 관한 상기 적어도 하나의 주요 간접광 쉐이딩 레이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전격조명 처리방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    현재 연산량이 소정의 기준 미만인 경우에는 적어도 하나의 제2 픽셀을 적어도 하나의 제2 간접광원으로 생성하여 상기 특정 픽셀에 관해 상기 적어도 하나의 제2 간접광 쉐이딩 레이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
11. 주어진 광원으로부터 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 직광 쉐이딩을 생성하는 직광 쉐이딩 생성부;
    간접광 쉐이딩을 위해 상기 특정 픽셀에 관해 적어도 하나의 간접광원을 결정하는 간접광원 결정부; 및
    상기 적어도 하나의 간접광원으로부터 상기 특정 픽셀에 관한 레이 트레이싱을 수행하여 간접광 쉐이딩을 생성하는 간접광 쉐이딩 생성부를 포함하는 전역조명 처리장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 직광 쉐이딩을 통해 생성된 직광 픽셀과 간접광 쉐이딩을 통해 생성된 간접광 픽셀을 조합하여 최종 픽셀을 생성하는 최종 픽셀 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전역조명 처리장치.
    

Images