본 논문에서는 웹툰 캐릭터 영상에 대해서 심층학습에 기반한 3D 안면 재구성 기술을 제안한다. 본 연구에서 제안하는 방법은 기본 사항 모듈과 상세 사항 모듈로 구성된다. 입력 받은 웹툰 캐릭터 영상에 대해서 기본 사항 모듈의 요소인 Albedo 모듈을 적용해서 안면에 들어오는 빛의 양을 계산하여 Albedo 맵을 생성한다. 그 리고 기본 사항 모듈의 다른 구성 요소인 FLAME 모듈에서는 입력 영상에 대한 기본적인 3D 안면 형태를 생 성한다. 이와 동시에 상세사항 모듈을 적용해서 실제 사람과 다르게 이목구비가 변형된 웹툰 캐릭터 영상의 표정이나 얼굴 깊이와 같은 특징을 살리는 세부사항을 추출한다. 계산한 세부사항들을 토대로 세부사항 맵을 생성하여 앞서 FLAME 모듈에서 생성된 3D 안면 형태와 결합하여 세부사항 안면 형태를 생성한다. 그 후 Albedo 모듈에서 생성된 Albedo 맵까지 적용하면 최종적으로 웹툰 캐릭터 영상에 대한 3D 안면 재구성이 완 료된다. 본 연구에서는 웹툰 캐릭터뿐만 아니라 안면이 스타일화된 애니메이 션 캐릭터에 대해서도 결과를 생성하고, 이를 기존 연구와 비교하여 그 우수성을 입증한다.

Computer graphics technique with which two dimensional black and white characters used to be displayed on a monitor in the early period, has now been developed to display three dimensional color images on a mobile terminal. In particular, owing to technique growth in graphics, non-photo realistic rendering technique has grown to express non-photo realistic images as well as realistic rendering. Non-photo realistic rendering technique grows to be motion graphic technique. With the growth of motion graphic technique, it can be possible to produce various expressions and effects. This study proposes a way of turning three dimensional images into two dimensional cartoon look. Two dimensional cartoon look, a type of pictorial expression appeals to emotions, and is in great demand at advertisement, mobile and cartoon. Thus, this study not only changes three dimensional images into two dimensional cartoon look, but also numerous images can be expressible in one page by applying PIP (Picture In Picture) technique, and expressions of cartoons are to be reproduced in turning pages automatically by applying ‘page turn’ technique. Accordingly, it is believed that this content production technique can be applicable in various fields including game, advertisement, cartoons, etc.

카툰 렌더링은 셀 애니메이션과 유사한 효과를 주기 때문에 사실적인 렌더링 기법과 비교해서 친근한 느낌을 준다는 장점을 가지고 있다. 이런 이유로 컴퓨터 게임이나 애니메이션에 많이 이용되고 있다. 카툰 렌더링은 윤곽선과 음영을 얼마만큼 효과적으로 표현할 수 있느냐에 따라 결과의 질이 달라진다. 본 논문에서는 기존 카툰 렌더링 기법의 한계를 극복하는 새로운 카툰 렌더링 기법을 제시하려 한다. 제시된 기법은 물체의 특성을 강조한 쉐이딩과 효과적인 라인 드로잉을 바탕으로 하고 있으며, 기존의 카툰 렌더링 기법과는 차별화되는 것으로 게임 분야에서 널리 사용될 것으로 예상된다.

카툰 렌더링은 표현하고자 하는 물체의 내부를 2~3 단계로 나누어 단순화된 음영으로 처리하고, 모델의 윤곽선을 그려 마치 셀 애니메이션과 비슷한 효과를 내는 방법으로 아주 고전적인 기술이라 할 수 있다. 특히 컴퓨터 게임에서는 그 초기부터 카툰 렌더링이 사용되었고 현재에도 가장 많이 사용되는 기법이다. 역사적으로도 오래된 기법이므로 사용자에게 친근한 느낌을 주기 때문에 카툰 렌더링은 많은 캐주얼 게임의 성공에 중요한 역할을 하였다. 하지만 최근에는 많은 게임들이 카툰 렌더링을 사용함에 따라 그래픽 상으로 큰 차이를 낼 수 없게 되었다. 본 논문에서는 현재 사용되고 있는 카툰 렌더링 기술을 현황을 살펴보고, 이를 바탕으로 컴퓨터 게임을 위한 카툰 렌더링의 발전 방향에 대해 살펴보려 한다.

본 논문에서는 장면에 어울리도록 유체를 카툰 스타일로 표현할 수 있는 실시간방법을 제안하고자 한다. 실제로 유체는 석양, 낮, 밤에 서로 다른 색상 톤을 보여주고 있고 수심이 낮은 곳에서의 반사 굴절 정도와 수심이 깊은 곳에서의 정도가 상이하며 색상 조차 다르다. 본 논문에서는 광원 수심 지형 시점 등에 적응적으로 유체를 카툰 스타일로 표현하는 방식을 제안한다. 실험은 기존의 방법을 구현하고 제안된 결과와 비교 분석하였다. 이러한 연구는 기존의 카툰 스타일렌더링 방법과 제안하는 카툰 스타일 방법과 동시에 사용하면 게임을 카툰 스타일로 표현할 수 있는 전체 시스템을 제시할 수 있다.