KR20240012464A - 3차원 환경의 복셀 모델로부터의 표면 메시의 생성 - Google Patents

Abstract

복셀의 그리드 형태의 서버에 저장된 환경 모델에 기반하여 통신 단말 세트 상의 3차원 환경의 시점을 생성하는 방법으로서, 이 서버는
- 그리드를 하위 그리드 세트로 분할하는 단계(S1);
- 각각의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성하는 단계(S2);
- 각각의 하위 그리드에 대해, 메시의 에지 영역을 제외하는 메시의 하위 부분의 단순화; 및 에지의 각각의 정점을 복셀과 연관시키는 테이블을 생성하는 단계(S3);
- 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해, 이 테이블을 사용하여 하위 그리드의 메시를 조립하는 단계(S4);
- 글로벌 표면 메시를 통신 단말에 송신하는 단계(S5), 및 글로벌 표면 메시와 통신 단말 각각과 연관된 관점에 기반하여 3차원 환경의 시점을 생성하는 단계(S6)
를 구현하는, 방법.

Description

3차원 환경의 복셀 모델로부터의 표면 메시의 생성

본 발명은 동일한 컴퓨터 서버에 의해 관리되는 3차원 환경의 시점의, 단말 세트에 의한 생성에 관한 것이다. 이는, 특히 "비디오 게임" 유형의 다중 사용자 가상 유니버스 분야에 적용된다.

가상 3차원 환경의 분야는 신속하게 성장하고 있다. 이 유형의 환경은 다수의 사용자가 특정 특성을 수정하고 가장 현실적인 방식으로 내비게이팅함으로써 환경에서 상호작용할 수 있게 한다.

사용자의 움직임은 사용자의 시점과 시야에 영향을 미치므로, 3차원 환경의 디스플레이는 일정하게 변경되어야 한다. 또한, 사용자의 움직임은 다른 사용자에게 가시적일 수 있으며, 이는 이들이 세상에 대해 가져야 할 개인적인 시점에도 영향을 미친다.

또한, 일부 3차원 환경은 사용자가 변경을 수행할 수 있게 하며, 이는, 예를 들어, 기존 객체를 비우거나 새로운 객체를 생성함으로써 환경에 영향을 미칠 수 있다. 이들 수정은 다른 사용자가 3차원 환경에 대해 갖는 시점에도 반영되어야 한다.

다양한 기존의 3차원 환경 중에서, 이는 특히 출원인에 의해 구현된 "듀얼 유니버스"를 지칭하는 것이 가능하다. 듀얼 유니버스는 대규모 멀티 플레이어 공간 시뮬레이션 비디오 게임이다. 게임은 "단일하고, 연속적이고, 분할되지 않은" 유니버스에서 일어나며, 1인칭 게임이다.

게임에 의해 구현된 환경에 대한 설명은 웹사이트(https://www.dualuniverse.games), 또는 수많은 다큐멘터리 참고자료를 제공하는 Wikipodia 페이지(https://en.wikipedia.org/wiki/Dual_Universe)에서 확인할 수 있다.

물론, "마인크래프트" 게임에서 구현된 것과 같은 다른 3차원 환경이 이용 가능하다.

3차원 환경을 모델링하는 다양한 방식이 있다. 하나의 가능성은 2차원 디지털 이미지가 픽셀 어레이로부터 분리될 수 있는 동일한 방식으로, 복셀의 매트릭스, 또는 "그리드"로 환경을 분리하는 것이다. 특히, "듀얼 유니버스" 환경은 이러한 모델링에 기반하여 작동한다.

3차원 환경을 볼 수 있기 위해, 이 환경에 대한 데이터는 사용자와 연관된 통신 단말로 송신되어야 한다. 사용자의 반복적인 상호 작용으로 인해, 이들 데이터는 사용자가 3차원 환경에 대해 갖는 시점을 "새로 고침"하도록 적어도 부분적으로 매우 정기적인 방식으로 송신되어야 한다.

그러나, 듀얼 유니버스, 마인크래프트 등과 같은 몰입형 게임에 사용되는 유니버스와 같은 대규모 환경의 복셀 모델은 극히 많은 양의 데이터를 의미한다. 데이터의 양은 환경의 규모와 사용된 분할방식에 따라 직접적으로 달라진다.

따라서, 3차원 환경을 관리하는 서버와 다양한 통신 단말로부터 송신되는 양은 또한 매우 상당하며, 통신 네트워크와 서버 및/또는 통신 단말을 구현하는 컴퓨팅 자원 둘 모두에 매우 높은 제약을 수반할 수 있다.

그러나, 단일 서버에 의해 관리되는 환경의 크기를 (과격하게) 제한하지 않기로 선택이 이루어지자마자 두 가지 방안이 가능한 것으로 보인다.

먼저, 복셀 모델을 사용자에게 송신하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 접근방식은 통신 네트워크의 혼잡을 야기하고, 사용자, 특히 매우 높은 송신 속도를 갖지 않는 사용자에 의해 인지되는 서비스 품질에 해를 끼칠 수 있다. 또한, 이는 사용자의 통신 단말이 복셀 모델을 화면이나 임의의 다른 인간-기계 인터페이스(가상 현실 마스크, 등)에 렌더링될 수 있는 데이터 구조로 전환하는 것을 수행할 수 있을 만큼 강력할 것을 요구한다. 또한, 호스트는 통상적으로 발신 대역폭의 사용에 대한 결제를 요구하고, 이 접근방식은 따라서 상당한 경제적 영향을 미칠 수 있다.

다른 방안은 서버에서 이 전환을 수행하고 각각의 사용자에게 표시될 데이터를 송신하는 것으로 이루어진다. 그러나, 이 메커니즘은 서버 측에 대한 계산의 비용이 사용자의 수에 비례하고 계산될 데이터가 환경 내의 사용자의 시점에 따라 달라지고 따라서 각각의 사용자에 대해 상이하다는 사실에 반대된다. 이어서, 서버는 상당한 컴퓨팅 자원을 요구하며, 이는 이의 비용을 증가시키며, 이는 이러한 3차원 환경의 운영자에게 금지되게 할 수 있다.

이어서, 일부 시스템에 의해 채택된 제안은 유니버스의 크기를 제한하고 별개의 서버를 각각의 유니버스와 연결하는 것으로 구성되며, 이에 따라 제한된 수의 사용자만이 상호작용할 수 있다. 그러나, 이 제안은 이들 3차원 환경이 제공할 수 있는 재생성 및 몰입형 가능성에 해로운 제한을 형성한다.

본 발명은 전술된 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 해결책을 제공하는 것을 목표로 한다. 특히, (특히 지터, 반응 시간 등의 측면에서) 시청 자체와 사용자 경험 둘 모두의 품질에 영향을 미치지 않으면서, 필요한 자원(전송 및 계산)을 최소화함으로써 다수의 모바일 단말에 의해 단일 3차원 환경을 볼 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해, 제1 양태에 따르면, 본 발명은 복셀의 그리드 형태의 서버에 저장된 상기 환경의 모델로부터 통신 단말 세트에 걸쳐 3차원 환경의 시점을 생성하는 방법에 의해 구현될 수 있고, 상기 서버는

- 상기 그리드의 적어도 일부를 하위 그리드 세트로 분할하는 단계;

- 상기 세트의 각각의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성하는 단계,

- 상기 하위 그리드 각각에 대해, 상기 표면 메시의 에지 영역을 제외하는 상기 표면 메시의 하위 부분의 단순화; 및 상기 에지의 각각의 정점을 복셀과 연관시키는 테이블을 생성하는 단계;

- 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해, 상기 테이블을 사용하여 상기 세트의 상기 하위 그리드의 표면 메시를 조립하는 단계;

- 상기 글로벌 표면 메시를 상기 통신 단말에 송신하는 단계, 상기 글로벌 표면 메시와 상기 통신 단말 각각과 연관된 관점에 기반하여 상기 3차원 환경의 시점을 생성하는 단계

를 구현한다.

바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 다음의 특징 중 하나 또는 여러 가지를 포함하며, 이는 별도로 또는 서로 부분적으로 조합하여 또는 서로 총 조합으로 사용될 수 있다:

- 전이 표면은 상기 복셀과 연관되고, 상기 표면 메시에서 상기 전이 표면에 기반하여 생성되고;

- 상기 서버가 상기 모델의 수정을 검출할 때, 이는 상기 수정에 상응하는 표면 메시의 재계산에 대한 큐 및 상기 큐에 존재하고 하나와 연관된 재계산 요청의 요청을 삽입하고 동일한 하위 그리드는 상기 하위 그리드에 대한 표면 메시의 단일 생성을 수행하도록 처리되고;

- 조립 단계는 글로벌 표면 메시의 추가적인 단순화의 하위 단계를 포함한다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 하나 이상의 정보 처리 플랫폼에서 실행될 때 이전에 기술된 바와 같이 방법을 구현하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 환경의 모델로부터 3차원 환경의 시점을 생성하는 서버에 관한 것으로, 복셀의 그리드 형태로 상기 모델을 저장하는 메모리 및, 처리 수단을 포함하며, 상기 처리 수단은:

- 상기 그리드의 적어도 일부를 하위 그리드 세트로 분할하는 단계;

- 상기 세트의 각각의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성하는 단계,

- 상기 하위 그리드 각각에 대해, 상기 표면 메시의 에지 영역을 제외하는 상기 표면 메시의 하위 부분의 단순화; 및 상기 에지의 각각의 정점을 복셀과 연관시키는 테이블을 생성하는 단계;

- 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해, 상기 테이블을 사용하여 상기 세트의 상기 하위 그리드의 표면 메시를 조립하는 단계;

- 상기 글로벌 표면 메시를 통신 단말 세트에 송신하는 단계, 각각의 하나는 상기 글로벌 표면 메시와 상기 통신 단말 각각과 연관된 관점에 기반하여 상기 3차원 환경의 시점을 생성하는 단계를 위해 제공되는 것

을 구현한다.

바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 다음의 특징 중 하나 또는 여러 가지를 포함하며, 이는 별도로 또는 서로 부분적으로 조합하여 또는 서로 총 조합으로 사용될 수 있다:

- 전이 표면은 상기 복셀과 연관되고, 상기 표면 메시에서 상기 전이 표면에 기반하여 생성되고;

- 서버가 상기 모델의 수정을 검출할 때, 이는 상기 수정에 상응하는 표면 메시의 재계산에 대한 큐 및 상기 큐에 존재하고 하나와 연관된 재계산 요청의 요청을 삽입하고 동일한 하위 그리드는 상기 하위 그리드에 대한 표면 메시의 단일 생성을 수행하도록 처리되도록 추가로 구성되고;

- 조립체는 글로벌 표면 실제 메시의 추가적인 단순화를 포함한다.

본 발명의 다른 구현예는 위에서 정의된 바와 같은 서버와 적어도 하나의 통신 단말을 포함하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 추가 특징 및 이점은 예로서 첨부된 도면을 참조하여 주어진 본 발명의 바람직한 구현예의 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다.

첨부된 도면은 본 발명을 나타낸다.
도 1은 본 발명이 적합할 수 있는 일반적인 맥락을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 복셀 및 정점의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 복셀 및 연관된 정점을 도시한다.
도 5는 3차원 환경을 나타내는 예시적인 그리드 및 하위 그리드로의 분할을 개략적으로 도시한다.

본 발명은 특히 대규모 멀티 플레이어 비디오 게임에 적용되며, 다양한 플레이어는 가상 및 3차원 환경, 또는 유니버스에서 상호작용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 이 환경을 관리하는 서버에 동시에 연결된 여러 사용자 중에서 동일한 3차원 환경을 공유하는 것을 요구하는 다른 비즈니스 필드에서의 응용을 찾을 수 있다.

도 1은 본 발명이 일 구현예에 따라 적합할 수 있는 맥락을 도시한다.

적어도 하나의 통신 단말(31, 32, 33)은 통신 네트워크(20)를 통해 서버(10)에 연결된다.

이들 통신 단말은 전기통신 네트워크를 통한 정보 통신을 가능하게 하는 임의의 정보 처리 플랫폼일 수 있다. 이는 특히 컴퓨터, 컴퓨터, 스마트폰 등에 연결된 콘솔, 등일 수 있다.

이들 통신 단말은 또한 컴퓨터 명령어를 저장하는 적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 갖는다. 통신 수단은 상이한 유형의 액세스 네트워크(셀룰러 네트워크, 특히 제4 또는 제5 생성, wLAN 또는 WIF와 같은 로컬 네트워크I, 또는 블루투스 또는 NFD(근거리 통신), 등과 같은 근접 네트워크)에 대한 연결을 가능하게 할 수 있다.

통신 네트워크(20)는 원격 사용자가 동일한 서버에 연결할 수 있게 하기 위해, 인터넷과 같은 글로벌 네트워크를 포함할 수 있는 하위 네트워크의 상호 연결로 보여질 수 있다. 통신 네트워크는 또한 통신 단말(31, 32, 33)을 글로벌 "인터넷" 네트워크에 연결할 수 있는 액세스 네트워크를 포함할 수 있다.

서버(10)는 고유 정보를 처리하는 디바이스, 또는 서버 팜 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라구조의 형태로 배열된 복수의 디바이스 상에 배치될 수 있는 기능적 서버로서 보여질 수 있다.

서버는 복셀의 그리드 형태의 3차원 환경 모델(11)의 저장을 가능하게 하는 메모리(또는 메모리 세트)를 갖는다.

서버는 또한 이 모델로부터 글로벌 표면 메시를 생성하는 소프트웨어 수단을 갖는다. 이 글로벌 표면 메시는 메시지(41, 42, 43)에 의해 각각 통신 단말로 송신될 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 통신 단말의 복수의 사용자(또는 플레이어)는 단일 (기능적) 서버(10)에 의해 관리되는 동일한 3차원 환경(11)을 공유할 수 있다. 나중에 알 수 있는 바와 같이, 서버에 의한 글로벌 표면 메시의 생성은 (예를 들어, 복셀 모델의 송신과 비교하여) 단말로 송신될 정보의 양을 감소시킨다.

이어서 단말은 이 글로벌 표면 메시에 기반하여 이 3차원 환경의 (주관적인) 시점을 생성할 수 있다. 이 메시는 모든 단말에 대해 동일하지만, 시점은 주관적이고, 각각의 사용자의 시점(방향, 각도, 등)의 위치 및 파라미터에 따라 달라진다.

이하, "복셀"("부피 요소"의 경우)은 2D 디지털 이미징에서 픽셀의 3차원 등가물을 지칭한다. 등방성 3D 유니버스가 고려되는 경우, 복셀은 기본 입방체의 외관을 갖는다.

"픽셀"과 동일한 방식으로, 데이터를 복셀과 연관시키는 것이 가능하다. 이들 데이터는 특히 디스플레이 동안 복셀의 외관을 안내할 수 있다. 이들은 특히 색상, 투명도, 광 강도, 등을 결정할 수 있다.

복셀의 개념은 3D 이미징에서 전통적이며, 특히 Wikipedia 페이지(https://fr.wikipedia.org/wiki/Voxel)에서 상세히 설명된다.

도 2는 복셀로 분할된 객체(200)를 도시하며, 일부는 가시적이고 다른 일부는 마스킹된다.

각각의 복셀(210)은 8개의 상응하는 정점(211, 212), 등을 가질 수 있다. 정점은 기준 프레임에서 3개의 좌표 x, y, z에 의해 특징지어질 수 있는 복셀의 상단이다.

3차원 환경(11)은 복셀의 3차원 그리드로 고려될 수 있다. 따라서, 이 환경의 객체는 이의 위치에 상응하는 복셀에 특정 값을 할당함으로써 표현된다. 이들 복셀의 값은 특히 이 객체의 외관(색, 재료, 등)에 상응할 수 있다.

객체는 매우 큰 크기(예를 들어, 행성), 또는 더 작은 크기(우주선, 캐릭터 또는 심지어 도구)의 것일 수 있다.

3차원 환경을 나타내는 그리드는 상당한 크기일 수 있고, 이 환경의 규모 및 분할방식의 해상도(즉, 유니버스 크기에 대한 복셀의 크기)에 따라 달라진다.

복셀의 그리드 형태의 환경의 이러한 모델의 이점 중 하나는 사용자에 의한 이의 수정의 상대적 단순화이다: 이는 실제로 복셀의 하나의 값을 수정하는 데 충분할 수 있다. 예를 들어, 객체를 구성하는 것은 이 객체의 위치 및 기하학적 구조에 상응하는 복셀의 값을 수정하는 것과 마찬가지이다. 객체(예를 들어, 행성의 지면)를 생성하는 것은 압출된 영역의 복셀에 "투명한" 값(공기에 상응함)을 할당하는 것과 마찬가지이고, 이는 자동으로 마스킹된 복셀을 가시적으로 남긴다.

다양한 해상도 모드에 따르면, 각각의 복셀과 직접적으로 이의 색상이나 렌더링 정보 또는 재료(먼지, 암석, 금속, 플라스틱, 공기, 등)와 같은 더 높은 의미론적 레벨의 다른 정보를 연관시키는 것이 가능하다. 후자의 경우에, 렌더링(특히 색상, 강도, 등)은, 예를 들어, 각각의 통신 단말에 배치된 렌더링 엔진에 의해 후속 단계에서 이 의미론적 정보로부터 결정될 것이다.

또한, 다른 유형의 정보가 그리드의 복셀과 연관될 수 있다. 예를 들어, 기하학적 정보는 내부, 특히 전이 표면을 정의하는 정보에 연관될 수 있다.

이 전이 표면은 복셀보다 더 작은 규모 레벨에서 복셀의 외관에 영향을 미치는 것을 가능하게 한다. 특히, 여러 복셀에 걸쳐 매끄러운 표면(즉, 불연속부가 없음)을 모델링하는 것을 가능하게 한다.

도 4는 8개의 정점이 V₁₁, V₁₂, V₁₃, V₁₄, V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄을 나타내는 복셀, 및 전이 표면(A, B, C, D)을 도시한다.

예를 들어, 4개의 정점(A, B, C, D)의 위치를 표시함으로써, 복셀을 2개의 부분으로 분할하는 사변형을 정의하는 것이 가능하다:

- 도 4에서 점선으로 표시된, 제1 부분(V₁₁, V₁₂, V₁₃, V₁₄, V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄)은 복셀의 렌더링 값(색상, 재료, 등)에 상응할 수 있고,

- 제2 부분(V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄, A, B, C, D)은 면(V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄)에 의한 이웃하는 복셀의 렌더링 값에 상응할 수 있다.

이 전이 표면은 이웃하는 복셀이 투명할 때 본질적으로 작동한다. 이 경우, 복셀(V₁₁, V₁₂, V₁₃, V₁₄, V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄)은 입방체가 아닌 형상(V₁₁, V₁₂, V₁₃, V₁₄, V₂₁, V₂₂, V₂₃, V₂₄)으로 표시될 수 있다.

전이 표면이 다른 면(V₁₂, V₁₃, V₂₂, V₂₃), (V₁₁, V₁₄, V₂₁, V₂₄), (V₁₄, V₁₃, V₂₄, V₂₃), (V₁₁, V₁₂, V₂₁, V₂₂)에 의해 이웃하는 복셀에 대해 정확하게 정의되는 경우, 따라서, 각각의 인터페이스 표면의 연결에 의해 여러 복셀에 걸쳐 연속적인 표면을 얻는 것이 가능하다. 이 결과는 더 자연스러운 미적 렌더링을 가능하게 하고, 예를 들어 "마인크래프트" 환경과 같은 객체와 풍경의 분할방식을 방지하는 것을 가능하게 한다.

환경의 이러한 모델로부터, 환경의 글로벌 표면 메시를 생성하는 것이 가능하다. 이 메시는 3차원 환경의 표면만을 나타내는 데이터 구조로, 즉, 이들의 관점에 기반하여 상이한 사용자에게 가시적일 수 있다. 사용자에 따라 달라지지 않는 이 메시는 필요할 때마다 생성되고 서버에 연결된 다양한 통신 단말로 송신된다. 전술된 바와 같이, 각각의 단말은 이어서 이 글로벌 표면 메시 및 이의 주관적인 데이터(환경에서의 위치, 시점의 방향/각도, 등) 둘 모두에 기반하여 유니버스의 시점, 또는 "렌더링"을 생성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 글로벌 표면 메시의 생성은 서버에 의해 여러 단계로 수행된다.

도 3에서 제1 초기 단계(S1)는 3차원 환경의 그리드 중 적어도 일부를 하위 그리드 세트로 분할하는 것으로 이루어진다.

각각의 단계에서 복셀의 전체 그리드를 고려하는 것은 두 배로 효과가 없는 것으로 보인다:

- 메모리 소비는 알고리즘의 입력 복셀 자료에 대해 여러 기가바이트 정도이고,

- 추가적으로, 복셀의 그리드의 최소의 수정은 단순화 알고리즘의 메시 및 응용의 완전한 재계산을 요구할 것이다(도 3의 단계(S2) 내지 단계(S6)).

이들 문제를 해결하기 위해, 메인 그리드는 하위 그리드로 분할된다. 이들 하위 그리드는 입방체이고 고정된 크기일 수 있다.

도 5는 3차원 환경을 나타내는 그리드(400) 예를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 이 그리드는 4개의 하위 그리드(410, 420, 430, 440)로 분할되었다. 이들 하위 그리드(410) 각각은 복수의 복셀(411, 412, 413, 414, 415, 등)을 포함한다. 물론, 실제로, 하위 그리드는 실질적으로 더 많은 수의 복셀을 포함하고, 그리드는 훨씬 더 많은 수의 하위 그리드를 포함한다. 또한, 도 5에서 하위 그리드 사이의 간극은 도면의 명확성을 위해 단지 의도되고, 임의의 콘크리트 실현을 나타내지 않으며, 따라서 정점(A)은 에지(V₁₁ 내지 V₂₁) 상에 있고, 정점(B)는 에지(V₁₄-V₂₄, 등) 상에 있다.

따라서, 각각의 하위 그리드는 글로벌 그리드의 것보다 실질적으로 더 작은 크기의 데이터 구조를 형성한다. 또한, 서버(10)에 이용 가능한 계산 자원에 기반하여 하위 그리드의 크기를 최적으로 결정하는 것이 가능하다.

글로벌 표면 메시 생성의 후속 단계는 초기에 수행될 수 있고, 모델(11)이 수정될 때 다시 수행될 수 있다.

이들 수정은 전술된 바와 같이 다른 원인, 새로운 객체의 생성, 객체의 파괴, 객체의 수정, 등을 가질 수 있다. 일반적으로, 이들 다양한 원인은 복셀(색상, 재료, 전이 표면, 등)과 연관된 값의 수정을 생성한다.

일 구현예에 따르면, 모델에서의 수정의 검출은 큐에 배치되는 재계산 요청을 생성한다. 이 큐는 메시 생성 모듈에 의해 소비된다. 메커니즘은 여러 재계산 요청을 집계하는 것을 가능하게 한다: 따라서, 이는, 예를 들어, 단일 하위 그리드의 여러 연속적인 수정에 대해 표면 메시를 수회 계산하는 것에 대해 반대적으로 생산될 것이다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 메시 생성 모듈이 이용 가능할 때, 이는 큐에서 제1 요청을 소비하고, (전체 큐 또는 시간 윈도우, 등에 따라) 이 제1 요청과 같은 동일한 서브 그리드에 관한 다른 요청을 검색하고, (각각의 요청에 대응하는) 다양한 수정을 고려하여 이 하위 그리드에 대한 표면 메시를 한 번만 생성한다.

따라서, 이 구현예에 따르면, FIFO 유형의 큐("선입선출")가 설정된다. 이 구현예는 서버에 고정되고 유한 컴퓨팅 능력이 있는 한 흥미로우며, 서버가 포화되는 경우 메시 업데이트 주파수를 감소시키고 이용 가능한 컴퓨팅 용량이 있는 경우에 더 빠른 업데이트를 갖는 것을 가능하게 한다. 이 접근방식은 또한 본 문맥에서, 이것이 메시의 송신의 감소된 수 및 따라서 감소된 대역폭 비용을 가능하게 하기 때문에 유익하다.

메시 업데이트 요청이 매우 가변적인 경우에는, 동적 크기의 컴퓨팅 인프라구조에 기반한 다른 구현예를 선택하는 것이 유익할 수 있다. 메시의 업데이트 주파수가 강하게 보장될 메트릭인 경우 동적 크기 인프라구조가 또한 관련될 것이다.

단계(S2)에서, 서버는 하나 이상의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성할 수 있다. 통상적으로, 모델의 수정에 의해 영향을 받는 하위 그리드만이 다시 생성될 수 있다.

복셀 데이터는 통상적으로 직접적으로 볼 수 없다. 따라서, 불투명 복셀과 투명 복셀 사이의 인터페이스를 나타내는 메시는 사용자가 이 데이터를 보게 하도록 생성된다. 외관만이 필요한 경우, 이 인터페이스에 있지 않은 모든 정보는 따라서 완전히 불필요한 것이다.

복셀 데이터를 나타내는 메시를 생성하기 위해, 인접한 복셀의 쌍이 고려될 수 있다. 2개의 복셀 중 하나가 불투명한 재료이고 다른 하나가 투명한 재료인 경우, 불투명한 재료가 할당되는 2개의 복셀 사이에서 사변형이 생성된다.

일 구현예에 따르면, 사변형의 정점의 위치는 전술된 바와 같이 복셀과 연관된 전이 표면에 대한 정보를 사용하여 조정된다.

이 방식으로, 하위 그리드의 인접한 복셀의 쌍 세트를 고려하면, 표면 메시, 즉 (공기와 상이한 재료에 상응하는) 불투명한 복셀(또는 복셀 부분)과 (공기에 상응하는) 투명한 복셀(또는 복셀) 사이의 인터페이스 표면만을 기술하는 데이터 구조가 효과적으로 얻어진다. 이 표면 메시는 3차원 환경의 가시적인 부분에 상응한다.

일 구현예에 따르면, 하위 그리드에 대한 표면 메시의 생성은 각각의 복셀에 상응하는 사변형을 삼각형으로 변환하는 것으로 이루어진 삼각측량 하위 단계를 포함한다.

이 삼각측량은 하위 그리드의 테셀레이션 또는 타일링을 생성한다. 그럼에도 불구하고 삼각형의 수는 매우 높을 수 있고, 이는 서버에 의한 효율적인 처리에 대해 차선적이다.

문헌은 이러한 삼각측량을 단순화하기 위한 많은 해결책을 제안한다. 특히, 더 큰 크기의 다각형을 구성하기 위해 동일 평면 삼각형을 집계하는 것이 가능하다.

간단한 단순화는 인접 삼각형이 동일 평면 상에 있는지 여부를 검증하기 위해 표면 메시의 각각의 지점(정점) 분석에 기반할 수 있고, 그렇다면, 이 포인트는 삭제되고, 문제의 삼각형이 단일 다각형으로 병합된다.

다른 알고리즘이 존재하고 메시의 단순화를 최적화하는 것을 가능하게 한다.

본 경우에, 시작 메시는 "양호한 품질"이 아니다는 점에 유의해야 한다. 특히, 이 단계에서 이용 가능한 메시는 매니폴드가 아니다. 메시는, 릿지에서, 최대 n개의 평면 표면이 연결될 때 n-매니폴드인 것으로 언급된다. 따라서, 2-매니폴드 메시는 리지가 최대 2개의 평면 표면의 경계인 표면의 어레이이다.

비매니폴드 메시는 일반적으로 취급하고 다수의 단순화 알고리즘에 문제를 제기하기 어렵다. 따라서, 선택은 본 발명의 특정 제약의 범위 내에서 적합한 알고리즘을 선택하도록 이루어져야 한다.

따라서, 본 발명자들은 무료 소프트웨어 도구로 이용 가능하고, 저자 M. Garland의 논문, "Quadric-based Polygonal Surface Simplification", School of Computer Science of Pittsburgh, 1999년 5월에 기술된 QSIim 알고리즘을 인용할 수 있다.

http://www.graphics.rwth-achome.with/public/03308/에서 이용 가능한, Philip Trettner, Leif Kobbelt에 의해 "Fast and Robust QEF Minimization using Probabilistic Quadrics"에 기술된 알고리즘을 인용하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 단순화 알고리즘은 하위 그리드의 표면 메시의 하위 부분에만 구현된다. 이 하위 부분은 에지 영역으로부터 제외된 하위 그리드에 상응한다.

실제로, 메시는 에지 영역으로부터 제외된다. 이 에지 영역은 하위 그리드의 경계 상의 마진에 의해 정의될 수 있다.

특히, 정점 중 적어도 하나가 하위 그리드의 메시의 에지(즉, 다른 하위 그리드의 메시에서 즉각적인 이웃을 갖는 복셀에)에 속하는 메시의 삼각형 세트에 의해 에지 영역을 정의하는 것이 가능하다.

목적은, 2개의 하위 그리드 사이의 접합부를 결정하고 기하학적 구조의 단순화 오류를 평가하는 데 필요할 정보의 임의의 손실을 방지하는 것이다.

이 표는 영역의 에지에서 삼각형의 상이한 정점으로부터 어떤 복셀이 나오는지를 나타낸다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 정점은 미리 정의된 규칙에 따라 단일 복셀과 연관된다. 예를 들어, 주어진 참조 프레임에 기반하여, 각각의 정점은 왼쪽 하단의 복셀과 임의적으로 연관된다.

따라서, 테이블은 복셀의 그리드 및 정점의 그리드 사이의 단일 매칭[(정점 1, 복셀 1), (정점 2, 복셀 2), 등]을 가능하게 한다.

각각의 메시는 이웃하는 메시와 독립적으로 생성될 수 있고, 하위 그리드에 필요한 메모리만을 요구한다. 또한, 하위 그리드가 고정되고 알려진 크기를 갖는 사실은 하위 그리드의 크기의 선택에 따라 서버를 최적으로 치수 설정하는 것을 가능하게 한다.

예를 들어, 복셀의 하위 그리드와 함께 작동하도록 선택하는 것이 가능하다. 각각의 복셀의 데이터 구조는 약 30 바이트의 정보를 나타낸다. 따라서, 하위 그리드는 약 1 메가바이트를 나타낸다.

일반적으로, 하위 그리드의 주요 부분은 (공기와 재료 사이에 전이가 없기 때문에) 기하학적 구조를 포함하지 않는다. 따라서, 상응하는 메시는 일반적으로 복셀 데이터의 크기에 비해 작다. 비퇴화 구성의 경우, 이는 셀 메시의 부분 단순화 단계 이후 하위 그리드 메시당 10킬로바이트 정도이다.

메시의 일례는 4000개의 서브 그리드로 구성될 수 있으며, 이는 완전한 메시의 제조 및 단순화를 위한 수백 메가바이트의 처리 크기에 상응한다.

단계(S4)에서, 서버는 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해 하위 그리드의 표면 메시를 조립한다.

이전에 참조한 바와 같이, 서버는 환경 모델의 수정에 의해 영향을 받는 하위 그리드의 메시만을 생성할 수 있다. 따라서, 조립체는 다양한 연령의 하위 그리드를 조립하는 것으로 이루어질 수 있다.

이전 단계(S3)에서 생성된 중간 메시는 하위 그리드의 단순화 및 제어된 크기로 인해 상대적으로 작다. 서버가 동시에 메모리에 저장해도 특정 문제는 없다.

이 조립체는 각각의 하위 그리드의 메시를 연결하고 각각의 하위 그리드와 연관된 테이블을 사용하여 2개의 인접한 메시 사이의 접합 영역을 형성하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 테이블의 모든 접합 복셀이 관찰된다. 접합부(하나의 하위 그리드에서의 공기와 이웃하는 하위 그리드에서의 재료) 내의 공기로부터 재료로의 전이가 있는 경우, 삼각형은 이들 복셀과 연관된 정점을 연결함으로써 추가된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 조립 단계는 글로벌 표면 메시를 단순화하는 하위 단계를 추가로 포함한다.

이 단순화의 알고리즘은 단계(S3)에서 배치된 하나와 유사할 수 있지만, 전체 그리드에 있을 수 있고 에지 영역을 제외하지 않을 수 있다.

이 새로운 단순화는 한편으로는 (단계(S3) 동안 단순화될 수 없는) 에지 영역을 단순화하고 이제는 쌍으로 결합되고, 여러 하위 그리드에서 단순화될 수 있는 영역을 감지하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 다각형은 2개의 (또는 그 이상의) 하위 그리드 상에서 동일 평면 상에 있을 수 있고, 이들 다각형을 병합함으로써 전체 메시를 단순화하는 것이 가능하다.

이 글로벌 표면 메시는, 선택적인 추가 단순화 후에, 단계(S5) 동안, 통신 단말에, 서버에 의해 송신될 수 있다.

이어서, 이들 각각은, 단계(S6)에서, 상기 글로벌 표면 메시 및 단말과 연관된 관점에 기반하여 3차원 환경의 시점을 독립적으로 생성할 수 있다. 면적 메시로부터 시점을 구성하는 이 단계는 그 자체로 종래의 것이고, 상이한 3D 렌더링 기술에 의해 구현될 수 있다.

예로서, "Z 버퍼"의 잘 알려진 방법으로 언급될 수 있으며, 이는 장면의 어느 요소가 렌더링되어야 하는지를 결정함으로써 가시성 문제를 관리하는 것을 가능하게 하며, 이는 다른 것에 의해 숨겨지고 객체의 디스플레이 순서가 수행되어야 한다.

시점을 생성하는 이 단계는 단말기의 사용자가 환경을 볼 수 있는 스크린을 나타내는 2차원 표면을 향한 표면 메시의 투영을 추가로 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 단순화된 표면 메시를 나타내는 데이터만이 통신 단말로 송신된다. 이들 데이터는 복셀 모델의 것에 비해 약간 부피가 크다. 또한, 이 표면 메시는 사용자의 관점에 대해 불가지론적이다. 따라서, "방송" 유형의 전송이 구현될 수 있고 계산의 일부가 사용자 단말기로 오프로딩될 수 있다.

그리드를 하위 그리드로 분할하는 것은 축소된 크기의 데이터 구조를 조작하는 것을 가능하게 하고 환경의 각각의 수정에서 재계산되는 데이터의 양을 최소화하여 서버의 로드를 제어하는 것을 가능하게 한다.

이 메커니즘은 환경의 수정의 수가 환경에서 내비게이팅하는 사용자의 수에 비해 상대적으로 작고 따라서 환경 업데이트를 수신해야 하는 경우에 특히 적절하다. 실제로, 수정은 하위 그리드에만 영향을 미치고, 작은 한계 최소값(하위 그리드의 재계산 및 조립에 의한 글로벌 표면 메시의 재계산)만 요구한다.

물론, 본 발명은 기술되고 도시된 실시예와 구현예에 제한되지 않지만, 청구범위에 의해 정의된다. 특히, 이는 당업자에게 접근 가능한 다수의 변형을 허용할 수 있다.

Claims (10)

1. 복셀의 그리드 형태의 서버에 저장된 3차원 환경의 모델로부터 통신 단말 세트에 걸쳐 상기 환경의 시점을 생성하는 방법으로서, 상기 서버는
   - 상기 그리드의 적어도 일부를 하위 그리드 세트로 분할하는 단계(S1);
   - 상기 세트의 각각의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성하는 단계(S2),
   - 상기 하위 그리드 각각에 대해, 상기 표면 메시의 에지 영역을 제외하는 상기 표면 메시의 하위 부분의 단순화; 및 상기 에지의 각각의 정점을 복셀과 연관시키는 테이블을 생성하는 단계(S3);
   - 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해, 상기 테이블을 사용하여 상기 세트의 상기 하위 그리드의 표면 메시를 조립하는 단계(S4);
   - 상기 글로벌 표면 메시를 상기 통신 단말에 송신하는 단계(S5), 및 상기 글로벌 표면 메시와 상기 통신 단말 각각과 연관된 관점에 기반하여 상기 3차원 환경의 시점을 생성하는 단계(S6)
   를 구현하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 전이 표면은 상기 복셀과 연관되고 상기 표면 메시가 상기 전이 표면에 기반하여 생성되는, 방법.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서버가 상기 모델의 수정을 검출할 때, 이는 상기 수정에 상응하는 표면 메시의 재계산에 대한 큐 및 상기 큐에 존재하고 하나와 연관된 재계산 요청의 요청을 삽입하고 동일한 하위 그리드는 상기 하위 그리드에 대한 표면 메시의 단일 생성을 수행하도록 처리되는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조립 단계(S4)는 글로벌 표면 메시의 추가적인 단순화의 하위 단계를 포함하는, 방법.
5. 하나 이상의 정보 처리 플랫폼에서 실행될 때, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 명령어를 갖는 컴퓨터 프로그램.
6. 3차원 환경의 모델로부터 상기 환경의 시점을 생성하는 서버로서, 복셀의 그리드 형태로 상기 모델을 저장하는 메모리 및, 처리 수단을 포함하며, 상기 처리 수단은:
   - 상기 그리드의 적어도 일부를 하위 그리드 세트로 분할하는 단계(S1);
   - 상기 세트의 각각의 하위 그리드에 대한 표면 메시를 생성하는 단계(S2),
   - 상기 하위 그리드 각각에 대해, 상기 표면 메시의 에지 영역을 제외하는 상기 표면 메시의 하위 부분의 단순화; 및 상기 에지의 각각의 정점을 복셀과 연관시키는 테이블을 생성하는 단계(S3);
   - 글로벌 표면 메시를 형성하기 위해, 상기 테이블을 사용하여 상기 세트의 상기 하위 그리드의 표면 메시를 조립하는 단계(S4);
   - 상기 글로벌 표면 메시를 통신 단말 세트에 송신하는 단계(S5), 각각의 하나는 상기 글로벌 표면 메시와 상기 통신 단말 각각과 연관된 관점에 기반하여 상기 3차원 환경의 시점을 생성하는 단계(S6)를 위해 제공되는 것
   을 구현하는, 서버.
7. 제6항에 있어서, 전이 표면은 상기 복셀과 연관되고 상기 표면 메시가 상기 전이 표면에 기반하여 생성되는, 서버.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 서버가 상기 모델의 수정을 검출할 때, 이는 상기 수정에 상응하는 표면 메시의 재계산에 대한 큐 및 상기 큐에 존재하고 하나와 연관된 재계산 요청의 요청을 삽입하고 동일한 하위 그리드는 상기 하위 그리드에 대한 표면 메시의 단일 생성을 수행하도록 처리되도록 추가로 구성되는, 서버.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 조립 단계(S4)는 글로벌 표면 메시의 추가적인 단순화를 포함하는, 서버.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 서버 및 적어도 하나의 통신 단말을 포함하는, 시스템.