본 논문에서는 게임 배경 영상에 대해서 섬세한 일러스트레이션부터 거친 스케치까지 다양한 연필 드로잉 효과를 구현하는 방법을 제안한다. 이 방법은 컨볼루션 알고리즘에 기반한 방법으로 노이즈의 형태를 다양화 시켜서 발생시킴으로써 다양한 연필 효과를 추구한다. 기존의 방법에서 발생하는 노이즈는 영상의 톤을 반영 하는 픽셀 크기의 입자였다. 본 논문에서는 이러한 픽셀 크기의 노이즈의 형태와 분포를 확장해서 다양한 길 이와 두께 및 방향을 갖는 사각형 형태의 노이즈를 사용하는 방법을 고안한다. 그리고 영상 분할 알고리즘을 적용해서 영상의 정보를 추가적으로 활용함으로써 결과 영상의 시각적 완성도를 향상시킨다. 이러한 방법의 장점은 물체, 인물, 장면 등과 같은 다양한 게임 배경 영상에 적용되어 생성된 결과 영상의 우수성을 통해서 입증된다.

We present a flow-based watercolor rendering scheme for game background images. Our scheme is composed of two stages: a flow-based abstraction stage, which is followed by a noise-based watercoloring stage. In the abstrction stage, we apply a 3D Sobel filter to accelerate the abstraction process. The abstracted image is then applied a Perlin noise-based watercoloring process to produce watercolor effects. Finally, we apply paper texture to improve the realism of the results. Among various categories of photographs, our scheme shows good results on portraits, which is a common background of game scene. We apply our scheme for several game backgrounds and produce visually pleasing watercolor effects from them.

In this paper, the performance of 3D game rendering with and without application of frustum culling and PVS (Potentially Visible Set) culling is evaluated in FPS(frame per second).　Both frustum culling and PVS culling are two representative methods to efficiently remove invisible contents before a rendering stage in a large 3D game scene. As a result of the performance evaluation, frustum culling and PVS culling have a large effect on rendering performance. In case of not applying any culling, the average performance is decreased by 15.8% compared to the case where all culling is applied. Also, in this paper, the number of portals for indoor static contents in the 3D game contents used in the experiment is larger, so that the application of PVS culling has more influence on the performance than frustum culling.

For the 3D game visual effects, the deferred rendering can only consider only the scene image resolution regardless of the scene complexity. Therefore, it is effective in processing realistic visual effects using many geometric buffers as multiple render targets. This paper uses the deferred rendering for the 3D game visual effects such as dynamic lights, specular, shadow, motion blur, and water shading. The 3D game supporting deferred rendering is developed to evaluate various 3D rendering effects with variation of the screen resolution in terms of the rendering speed and PSNR image quality. The performance results show that the rendering speed of the 3D visual effect techniques with 1280x960 resolution is average 56.0% better than that with 640x480 resolution. Also, the average PSNR is getting better as the screen resolution gets higher. The PSNR of the 3D visual effect techniques with 1152x864 resolution is average 30.9% better than that with 640x480 resolution.

In 3D games, the deferred rendering is an effective way in processing realistic visual effects using multiple render targets regardless of the scene complexity. In this paper, based on deferred rendering using multiple render targets, the 3D game visual effect techniques such as dynamic lights, specular, shadow, motion blur, and water shading are compared and analysed. The 3D game supporting deferred rendering is developed to evaluate various 3D rendering effects with variation of the size of the render target memory in terms of the rendering speed. The performance results show that the rendering speed of the 3D visual effect techniques with 4bytes render target memory is average 1.4 and 1.9 times better than those of 8bytes and 16bytes memories, respectively. Also, the shadow mapping with 2-pass plays the biggest role on the performance. Other techniques with 1-pass cause a negligible speed degradation.

In this paper, we present a technique for applying artistic effects to videos based on a pencil rendering technique. First of all, we propose a vectorized line generation method as a primary technique for solving temporal coherence problem which appears when applying some artistic effects to video. In addition, we propose progressive pencil rendering technique which controls detailed range of drawings from rough sketch to detailed drawing for video. Also, regarding that a real color pencil has a limited set of colors, we suggest limited color pencil rendering method. Furthermore we analyze hand drawing pencil drawings, compare them with rendering results and complement some weakness. A series of our works has a meaning of not only technological but also aesthetical consideration for pencil drawings.

본 연구에서는 비사실적 렌더링 기법을 적용해서 스테레오스코픽 영상에 대해서 카툰 렌더링과 윤곽선 드로잉 등의 예술 효과를 적용하는 기법을 제안한다. 이를 위해서 좌 우 영상에 대해서 각각 예술 효과를 적용하고, 이 예술 효과들의 차이를 최소화하는 기법을 구현함으로써 좌 우 영상의 스테레오 일관성을 유지하는 방법을 제안한다. 이 방법은 스테레오 영상에 대해서 적용되는 두 사상 행렬을 계산하고, 이 행렬을 적용해서 좌우 영상에서 표현되는 예술 효과의 차이를 계산하고 이를 수치적인 방법을 이용해서 최소화한다. 이 방법을 이용해서 우리는 성공적으로 게임에서 사용할 수 있는 예술 효과가 적용된 스테레오스코픽 렌더링 영상을 생성한다.

본 연구에서는 화염에 대해서 카툰 렌더링 및 연필 렌더링을 구현하는 비사실적 렌더링 기법을 제안한다. 이를 위해서 본 연구팀에서 수행한 연소 모델을 이용한 화염에 대한 복합 모델을 이용해서 화염 애니메이션을 생성하고, 이 화염 애니메이션에 대해서 평균 이동 기법을 적용해서 카툰 렌더링 효과를 구현하며 화염의 연소 방향을 연필 스트로크 흐름으로 활용해서 연필 렌더링을 구현한다. 화염에 대한 이러한 비사실적 렌더링 기법은 애니메이션이나 게임 등과 같은 다양한 콘텐츠를 제작할 때 매우 유용하게 사용될 수 있다.

본 논문에서는 게임 영상에 대한 색연필 드로잉 렌더링 기법을 제안한다. 제안하는 방법의 키 아이디어는 양방향 회선 필터(bilateral convolution filter)를 이용하여 다양한 스타일의 연필 스트로크를 만드는 것이다. 이 필터는 기존의 컨볼루션 기반 기법들과 달리 경계 흐림 현상을 획기적으로 보완하였다. 더불어 연필 스트로크의 속성들을 직관적으로 제어할 수 있도록 한다. 또한 그릴 물체의 모양으로부터 스트로크 방향을 결정하는 기법을 제안한다. 특징선(feature line)에 가까운 픽셀들에 대해서는 완만한 탄젠트 흐름(smooth tangent flow)을 사용하고, 영역의 내부에는 부분적으로 유사한 흐름을 사용한다. 배경에는 고정된 방향의 흐름을 사용한다. 이처럼 다른 스타일의 스트로크 방향을 사용함으로써, 결과 연필화의 현실성을 증가시킬 수 있다. 제안하는 방법은 사진에 대해 시각적으로 만족스러운 연필 드로잉 효과를 만들어 낸다.

본 연구는 3차원 게임 캐릭터가 지닌 특징 정보를 기반으로 하여 연필 효과를 표현하는 렌더링 기법을 제안한다. 특징 정보를 추출하기 위해서 시선 의존성이 높은 특징은 시선 벡터를 이용하고, 시선 의존성이 낮은 특징은 캐릭터의 주곡률 방향을 이용한다. 노이즈는 캐릭터의 각 면에 다트 던지기 알고리즘을 이용하여 충분한 노이즈를 생성하며, 캐릭터의 기하학적 특성으로 시선의 의존성이 낮은 주요 특징과 카메라의 정보를 통해 시선의 의존성이 높은 주요 특징을 고려하여 검은색 또는 흰색으로 노이즈 값을 결정한 후 이를 영상 공간에 투영한다. 본 논문에서는 투영된 노이즈를 영상에서 벡터를 시각화하기 위해 흔히 사용되는 선적분회선 (line integral convolution, LIC) 기법에 적용함으로써 연필 효과를 구현한다.

본 논문에서는 게임 캐릭터를 사람들에게 친숙한 연필 드로잉의 느낌을 주는 영상으로 변환하는 방법을 제시한다. 이 방법은 선회선 적분 (LIC, Line Integral Convolution)이라는 기법을 이용해서 구현된다. 먼저, 영상으로부터 널리 알려진 코히런트 라인 (coherent line) 기법을 적용해서 특징선을 추출한 다음, 영상을 배경, 특징선 주변, 특징선으로 구분하여 각각에 특성에 맞는 연필 렌더링 영상을 LIC를 적용해서 생성한 다음, 이를 적절하게 합성함으로써 게임 캐릭터에 대한 연필 드로잉 기법을 구현한다. 우리는 이 방법을 널리 알려진 여러 게임 캐릭터들에 적용하여 그 우수성을 입증한다.

본 논문은 텍스처를 이용해서 게임 영상을 해칭하는 렌더링 기법을 제시한다. 이를 위해서 딜로니 삼각화(Delaunay Triangulation)를 적용하여 입력받은 영상의 구조를 반영한 삼각형 메쉬를 생성하고, 실제 연필 스트로크를 기반으로 해 칭 텍스처를 제작한다. 이 삼각형의 각 꼭짓점에서의 영상의 흐름을 분석하고 그 흐름에 따라서 해칭 텍스처를 적용 한다. 이 텍스처는 영상으로부터 샘플링한 색을 수정하여 생성된다. 각 삼각형에 겹쳐서 그려지는 세 개의 해칭 텍스 처는 평균화되고, 이러한 과정이 모든 삼각형에 걸쳐 수행됨으로써 결과 영상이 제작된다. 본 논문에서 제시하는 방법 은 색연필화와 유화처럼 보이는 시각적으로 만족스러운 해칭을 얻을 수 있다. 또한 본 연구에서는 이 방법을 동영상 에 적용하였고, 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

본 연구에서는 색연필로 그린 듯한 게임 렌더링을 위한 컬러 연필 텍스처를 생성하는 기법을 제안한다. 이를 위해 서 흑백 연필 텍스처를 입력으로 받아 색의 삼원색인 청록색(cyan), 보라색(magenta), 노란색(yellow)의 연필 텍스처로 변환한 다음, 이 텍스처들을 중첩하여 다양한 색상의 텍스처를 생성한다. 그리고 직관적인 텍스처의 사용을 위하여 HSV(hue, saturation, value) 컬러 모델에 근거한 컬러 연필 텍스처 지도를 구성하는 방법을 제시한다. 기존에는 영상으 로부터 입력받은 색을 그대로 사용하여 연필 효과를 내는 연구가 있었으나, 임의의 컬러 연필 텍스처를 만드는 방법 을 시도한 연구는 없었다는 점에서 본 논문은 공헌이 있다. 그리고 실제 색연필로 색을 섞는 과정과 유사한 색의 표 현을 가능하게 하는 새로운 단순화된 감산모델을 구현하고, 이를 이용해서 디자이너가 직관적으로 컬러 연필 텍스처 의 색을 선택할 수 있도록 한다는 것이 본 논문의 장점이다.

본 논문에서는 연필 텍스처를 이용하여 게임 영상을 연필화로 표현하는 렌더링 기법을 제시한다. 연필 텍스처는 실 제 연필선을 입력으로 받아 생성된 연필 스트로크 텍스처 간의 합성을 통해 생성된다. 생성된 연필 텍스처는 게임 영 상의 톤과 연필 스트로크의 흐름을 기반으로 적용되어 풍부한 명암효과와 입체감 있는 영상을 얻는다. 더불어, 사용자 에게 게임 영상에 대한 이해성을 높이기 위해 영상의 윤곽선을 찾아 그리는 방법을 제안한다. 본 논문의 결과는 다양 한 사진에 대해 연필 텍스처를 적용하고 윤곽선을 그린 결과 영상을 보여준다

본 논문에서는 윤곽선 그래프를 이용해서 게임 캐릭터의 동적인 모습에 비사실적 렌더링을 적용하는 기법을 제시한다. 윤곽선 그래프는 캐릭터의 신체 구조를 고려하여 윤곽선을 표현한 것으로 캐릭터의 다양한 자세에 대해서 각각어느 신체 구조의 윤곽선이 연결되고 있음을 알려준다. 이러한 정보를 이용해서 캐릭터에게 실감나는 윤곽선을 부여하는 방법이 제시되어 있다. 본 논문의 결과는 일반적인 쉐이딩 결과와 비교되며, 카툰 쉐이딩 결과와 비교되고 결합되어 새로운 렌더링 기법을 보여준다.

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.

비사실적 렌더링 기술은 게임에서 렌더링 기법으로 가장 흔하게 사용되고 있다. 이는 게임에서 가장 중요한 특성인실시간 성능이라는 점에서 기인했다고 할 수 있다. 본 연구에서는 게임에 적용할 수 있는 비사실적 렌더링 기법에 대해 살펴보고, 현재 적용사례 및 이를 바탕으로 앞으로의 기술 발전 방향에 대해 살펴보고자 한다.