KR20200081743A - 2d 일러스트 형식이 적용된 3d 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로 특히 2D 일러스트의 만화적인 표현이 적용되어 입체적인 만화 캐릭터가 움직이는 효과를 줄 수 있도록 하는 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법{Surface processing system and method of 3D object with 2D illustration format}

본 발명은 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로 특히 2D 일러스트의 만화적인 표현이 적용되어 입체적인 만화 캐릭터가 움직이는 효과를 줄 수 있도록 하는 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 종래에도 입체적인 캐릭터나 인물 사진에서 특징점이 강조되는 캐리커처(caricature) 이미지로 변환하는 기술들이 공지된 바 있으며, 최근에는 3D 그래픽을 이용하여 만화와 같은 느낌을 주는 화면을 만드는 카툰 렌더링(Cartoon Rendering : 나무위키 https://namu.wiki/w/%EC%B9%B4%ED%88%B0%20%EB%A0%8C%EB%8D%94%EB%A7%81) 기술이 소개되고 있고, 이를 이용한 기술들이 공지된 바 있다.

그 대표적인 예로 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0108934호 (발명의 명칭 : 참조 이미지를 이용한 카툰 렌더링 장치 및 방법 ; 이하 '인용발명'이라 함)가 있으며, 도 1로 보인 바와 같이, 인용발명은 입력받은 대상 이미지로부터 특징점을 추출하는 특징점 추출부;

상기 추출된 특징점들의 분포가 사전에 저장된 복수의 참조 이미지 중에서 선택된 참조 이미지로부터 추출된 특징점들의 분포와 동일하게 되도록 상기 대상 이미지의 특징점들의 분포를 변형하여 과장 이미지를 생성하는 특징점 변형부; 및

상기 과장 이미지에서 색상값의 차가 사전에 설정된 기준값 이하인 인접한 픽셀의 색상을 일치시켜 추상 이미지를 생성하고, 상기 대상 이미지로부터 추출된 에지로 이루어진 에지 이미지를 상기 추상 이미지와 결합하여 만화 기법으로 표현된 결과 이미지를 생성하는 렌더링부;가 구성된 것이며, 이에 따라 인용발명의 참조 이미지를 이용한 카툰 렌더링 장치 및 방법에 의하면, 입력받은 대상 이미지로부터 만화기법의 결과 이미지를 생성하기 위해 복수의 참조 이미지 중에서 선택된 참조 이미지를 기초로 대상 이미지를 변형함으로써 전문적인 지식이 없는 사용자가 원하는 특징을 가진 참조 이미지를 선택하는 것만으로 간단하게 만화 스타일의 이미지를 얻을 수 있다. 또한 변형된 대상 이미지의 색상을 단순화하고 에지를 추출하는 한편 명도의 양자화를 통해 결과 이미지에서 만화적인 느낌을 더욱 강조하여 표현할 수 있는 것이다.

이러한 인용발명은 대상 이미지의 색상을 단순화하고 에지를 추출하고, 명도를 양자화 하는 것으로만 만화적인 느낌을 강조하므로 불필요한 그림자가 강조되는 부자연스러운 이미지가 되는 문제점이 있으며, 이러한 방법을 입체적으로 움직이는 3D 캐릭터에 적용할 때 변환 처리 양 및 시간이 증대되어 적용이 어렵게 되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0108934호

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 3D 오브젝트에 2D 일러스트의 만화적인 느낌이 적용될 수 있도록 하며, 3D 모델링 시 텍스쳐가 면이 아닌 점으로 적용될 수 있도록 하여 아주 작은 용량의 텍스쳐로도 모델링을 완전히 표현할 수 있도록 하고, 사실적인 그림자를 변형하여 빛이 들어오는 영역과 들어오지 않는 영역을 조절해 만화적인 표현이 강화도록 하는 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 스캘핑부가 3D 오브젝트의 기반이 되는 2D 일러스트의 컬러와 비율을 적용해 3D 오브젝트의 스캘핑(scalping)을 생성하는 단계와,

상기 스캘핑 생성 시 스캘핑부가 2D 일러스트 특징을 추출하여 3D 오브젝트의 스캘핑에 적용하는 단계와,

모델링부가 상기 3D 오브젝트의 모델링을 위해 3D 오브젝트의 표면을 점으로 구성하고 상기 점에 텍스쳐를 적용하는 단계와,

법선부가 상기 3D 오브젝트의 모델링에 적용되어 있는 노멀맵의 법선을 보정해 빛이 들어오는 영역과 들어오지 않는 영역을 조절하여 만화적인 표현을 강화하는 단계와,

그림자 처리부가 상기 법선부에 의해 정해진 그림자 영역에 속하는 모델링의 표면을 구성하는 점에 적용된 텍스쳐의 gamma값을 기반으로 정해진 기준에 따라 미리 지정된 RGB 값 1 또는 2로 변경하여 그림자를 처리하는 단계와,

칼라 처리부가 상기 3D 오브젝트의 렌더링 단계에서 조명이 비춰짐에 따라 빛나는 부분에 속하는 모델링 표면 구성 점에 적용된 텍스쳐에 라이팅 효과를 적용하는 단계가 구성된 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 방법을 제공하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 2D 일러스트의 만화적인 표현이 적용되어 입체적인 만화 캐릭터가 움직이는 듯한 영상을 제공할 수 있는 3D 오브젝트를 효과적으로 생성할 수 있고, 텍스쳐를 면 단위로 적용하는 것이 아니라 점 단위로 적용하므로 아주 작은 용량의 텍스쳐로도 모델링을 할 수 있게 됨에 따라 디테일을 살려서 만화적 표현이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 인용발명의 구성을 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 의한 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 방법의 구성을 예시하는 흐름도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템 및 방법의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 3D 오브젝트 생성 엔진이 구성될 수 있으며, 여기에 더하여 스캘핑부와 모델링부와 법선부와 그림자 처리부와 칼라 처리부가 구성된 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템이 구성될 수 있으며,

이러한 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 시스템에 의한 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 방법은 상기 스캘핑부가 3D 오브젝트의 기반이 되는 2D 일러스트의 컬러와 비율을 적용해 3D 오브젝트의 스캘핑(scalping)을 생성하는 단계와,

상기 스캘핑 생성 시 스캘핑부가 2D 일러스트 특징을 추출하여 3D 오브젝트의 스캘핑에 적용하는 단계와,

모델링부가 상기 3D 오브젝트의 모델링을 위해 3D 오브젝트의 표면을 점으로 구성하고 상기 점에 텍스쳐를 적용하는 단계와,

법선부가 상기 3D 오브젝트의 모델링에 적용되어 있는 노멀맵의 법선을 보정해 빛이 들어오는 영역과 들어오지 않는 영역을 조절하여 만화적인 표현을 강화하는 단계와,

그림자 처리부가 상기 법선부에 의해 정해진 그림자 영역에 속하는 모델링의 표면을 구성하는 점에 적용된 텍스쳐의 gamma값을 기반으로 정해진 기준에 따라 미리 지정된 RGB 값 1 또는 2로 변경하여 그림자를 처리하는 단계와,

칼라 처리부가 상기 3D 오브젝트의 렌더링 단계에서 조명이 비춰짐에 따라 빛나는 부분에 속하는 모델링 표면 구성 점에 적용된 텍스쳐에 라이팅 효과를 적용하는 단계가 구성될 수 있다.

이러한 본 발명은 만화 원화에서 표현된 캐릭터의 단추, 옷감의 구겨짐 등을 3D 오브젝트의 실제 모델링에 반영하여 최대한 디테일하게 모델링 할 수 있도록 모델링의 표면을 면으로 구성하는 것이 아니라 점으로 구성하고 이러한 모델링 표면 구성 점에 각각의 텍스쳐를 적용하는 것이며, 이를 좀더 상세히 설명하면 모델링 표면 구성 점 자체에 적용된 베이스 컬러와 텍스쳐의 칼라의 투명도를 조절하는 등으로 색이나 밝기를 조합하여 모델링의 표면을 나타낼 수 있고,

3D 오브젝트에서 만화적인 표현이 나타나도록 빛의 방향을 부분별로 달리 적용하여 실제 빛이 들어오는 방향이 아닌 왜곡된 빛을 적용하거나 3D 오브젝트의 얼굴 영역은 캐릭터의 자신감 있는 표정을 살리기 위해 빛이 비치지 않도록 조정하는 등과 같이 조정할 수 있으며,

또한 법선부가 3D 오브젝트의 캐릭터 얼굴 평면에 생기는 그림자의 방향을 조정하여 표정이나 인상에 지장을 주는 그림자를 생략하도록 조정할 수 있다.

여기에서 그림자는 1차 그림자와 2차 그림자로 구성될 수 있고, 1차 그림자는 post processing stack에서 베이스 칼라와 albedo 텍스쳐를 normalize(1 또는 0) 한 이후, 3D 오브젝트의 씬에서 광원값을 추출하고, 추출된 광원값과 베이스 칼라와 albedo 텍스쳐를 multiply 한 결과를 다시 베이스 칼라와 mul 연산하며, 이 때 라이트 칼라는 흰색으로 조정하여서 된 것이다.

그 다음 2차 그림자는 1차 그림자에서 얻어진 결과에 shadowmask를 다시 적용하여 쉐이딩 그레이드맵을 산출하고, 산출된 쉐이딩 그레이드맵에서 적용 범위를 2배로 확대하여 적용하여서 된 것이다.

여기에서 아웃라인이 적용될 수 있으며, 대상 텍스쳐를 아웃라인 선 넓이만큼 확장하여 아웃라인 칼라 색으로 출력할 수 있다.

또한 상기 그림자 처리부가 상기 법선부에 의해 정해진 그림자 영역에 속하는 모델링의 표면을 구성하는 점에 적용된 텍스쳐의 gamma값을 기반으로 정해진 기준에 따라 미리 지정된 RGB 값 1 또는 2로 변경하여 그림자를 처리하는 단계에서 계산 속도의 향상을 위하여 각각의 그림자 RGB 값마다 그림자가 생기는 부분을 미리 조정한 별도의 텍스쳐를 지정할 수 있으며, 이와 같이 별도로 지정된 텍스쳐와 기본이 되는 텍스쳐와 그림자의 RGB값을 블렌딩 하여 표현할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

Claims (1)

1. 스캘핑부가 3D 오브젝트의 기반이 되는 2D 일러스트의 컬러와 비율을 적용해 3D 오브젝트의 스캘핑(scalping)을 생성하는 단계와,
   상기 스캘핑 생성 시 스캘핑부가 2D 일러스트 특징을 추출하여 3D 오브젝트의 스캘핑에 적용하는 단계와,
   모델링부가 상기 3D 오브젝트의 모델링을 위해 3D 오브젝트의 표면을 점으로 구성하고 상기 점에 텍스쳐를 적용하는 단계와,
   법선부가 상기 3D 오브젝트의 모델링에 적용되어 있는 노멀맵의 법선을 보정해 빛이 들어오는 영역과 들어오지 않는 영역을 조절하여 만화적인 표현을 강화하는 단계와,
   그림자 처리부가 상기 법선부에 의해 정해진 그림자 영역에 속하는 모델링의 표면을 구성하는 점에 적용된 텍스쳐의 gamma값을 기반으로 정해진 기준에 따라 미리 지정된 RGB 값 1 또는 2로 변경하여 그림자를 처리하는 단계와,
   칼라 처리부가 상기 3D 오브젝트의 렌더링 단계에서 조명이 비춰짐에 따라 빛나는 부분에 속하는 모델링 표면 구성 점에 적용된 텍스쳐에 라이팅 효과를 적용하는 단계가 구성됨을 특징으로 하는 2D 일러스트 형식이 적용된 3D 오브젝트의 표면 처리 방법.

Images