영상 기반 렌더링을 이용한 재조명 기법에 관한 연구
A Study on 3D Scene Relighting with Image-Based Techniques
초록/요약
재조명(relighting) 렌더링은 장면 내에 새로운 광원의 추가 또는 기존 광원 속성의 변경으로 인한 영상의 변화를 효율적으로 계산하는 과정을 말한다. 본 논문에서는 쉐이딩(shading) 계산에서 광원에 독립적인 파라메터를 미리 텍스처 이미지 형태로 캐시(cache)화하여 재조명 렌더링 과정에서의 계산량을 줄이는 방법을 사용하였다. 이러한 쉐이딩(shading) 파라메터들의 캐시 이미지(cache image)들은 사용자가 카메라 시점을 바꾸고자 할 경우 새로 생성을 하여야 하는데, 이 계산에 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 새로운 시점에서의 캐시 이미지들을 영상 기반 렌더링(image-based rendering) 기법을 이용하여 실시간에 구하는 방법을 제시한다. 먼저 여러 개의 지정된 카메라 시점에 대한 캐시 이미지들을 미리 생성해 둔다. 다음 원하는 시점의 캐시 이미지는 전역 좌표계(world coordinate)상의 점을 각 픽셀에 투영되는 3차원 표면점을 역시점변환(inverse viewing transform)을 통해 구하고, 이 점을 지정된 카메라 시점으로 다시 투영변환(viewing transform)하여 캐시 이미지에서의 대응 픽셀(matching pixel)을 찾는다. 대응 픽셀의 값들을 평균하여 새 캐시 이미지에 써준다. 이 과정들은 하드웨어 그래픽 가속기의 단편 쉐이더(fragment shader)를 이용하여 빠른 시간에 수행된다.
more초록/요약
In the production pipeline of 3D animations, lighting design is a common process to place lights in right positions with appropriate values of attributes such as intensities, colors, directions, and light cone angles, to realize the intended appearance of the stage and characters. This process often requires lots of human efforts, which is mainly due to lack of good feedbacks in the existing tools for lighting artists. Interactive previews in most existing tools output images in near real-time but in poor quality. We develop an interactive relighting system based on a deep-frame buffer approach which caches rendering parameter values required to shade each pixel in a buffer with the same size of the output image. The rendering parameters for each pixel are selected from the rendering equations such as to be independent from light changes, thus can be pre-computed in the beginning. As the user interactively edits one light at one time, the relighting engine instantly re-shades each pixel by computing the contribution of the changed light with the shading parameters cached in the deep-frame buffer. Furthermore, when the camera moves, the cache images for the new camera configuration are synthesized from the cache images of the predefined cameras by using the image-based technique. This computations are all performed on GPU in real-time.
more목차
제 1 장 서론 = 1
제 2 장 관련연구 = 3
제 3 장 재조명 기법 = 5
제 4 장 데이터 캐싱 = 6
제 1 절 캐시 이미지의 쉐이딩 파라메터 = 6
제 2 절 캐시 이미지 생성 = 8
제 5 장 영상 기반 캐시 생성 = 11
제 6 장 광원별 렌더링과 합성 = 15
제 7 장 실험결과 = 17
제 8 장 결론 및 향후계획 = 20
