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.

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.

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.

In this paper, we present a noise generation algorithm for producing artistic styles on video. Our algorithm is constructed based on a template to preserve the coherence of the artistic styles between the frames of video. We generate noise in the coordinate defined by the templates and apply texture coverage scheme to control the coherence of the noise distribution. For the coherence of the regions outside the templates, we design local recursive filters.

AR(Augmented Reality) techniques have been one of the most important areas in current mobile applications and games. This paper presents a novel mobile rendering method using environmental light sources. The location and intensity of the environmental light source is computed with Android mobile device, which is used for AR image rendering. The experimental results show that using the surrounding illumination enables us to generate more realistic rendering images with the shadows reflecting the environments.

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.

3D 모델링 및 렌더링 과정에서 모델의 컬러를 재현하기 위해 사용되는 RGB 컬러 정보는 특정 사물의 단순한 컬러 재현에는 용이하나 광원 효과나 주변의 다른 환경요인에 의해 컬러가 변화되는 경우에 대한 렌더링 시 가상공간에서 실제의 컬러를 재현하기에는 한계가 있다. 실제 컬러는 광원의 스펙트럼이 물체에 반사되어 인간의 시각 시스템에 인지되는데, 이때 3개의 필터를 통해 스펙트럼 정보가 걸러지고 각필터의 출력값이 컬러로 인지된다. 따라서 주변광원이나 물체의 반사율에 의해 두개의 스펙트럼이 다르더라도 인간 시각에는 동일하게 인지되는 조건등색 현상이 발생할 수 있으며, 또한 조명과 물체의 스펙트럼 특성에 의해 인지되는 컬러를 단순한 RGB 데이터만으로 재현하기에는 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 3D모델에서 컬러 정보를 포함하고 있는 RGB 기반의 텍스쳐맵이 아닌 스펙트럼맵을 사용한 컬러렌더링 기법을 제안한다. 스펙트럼 기반 카메라 특성화를 통해 획득된 영상의 스펙트럼 정보를 3D 모델링 및 렌더링에 사용하기 위한 스펙트럼맵으로 생성하고 고속렌더링에 적용하기 위해 이를 최적화하였다. 스펙트럼맵을 사용하여 광원 및 주변환경에 의한 컬러 변화에 대한 스펙트럼 렌더링이 가능하게 되었다.

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 이미지를 여러 가지 주파수 변환을 통하여 다양한 스타일을 표현하는 방법에 대해 소개한다. 이미지는 DCT나 FFT 주파수 변환을 이용하여 고주파와 저주파 성분으로 분리할 수 있다. 저주파 성분은 원본이미지의 선화를 표현하고 고주파 성분은 채색을 표현한다. 이러한 방법을 통해 스타일이 가미된 비사실적 렌더링을 표현할 수 있다. 콘텐츠에 비사실적 효과를 표현할 수 있어 다양한 게임 콘텐츠를 개발하는데 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 계층적 깊이 입방체(LDC, Layerd Depth Cube)의 확장이자, 직교 프레그먼트 버퍼(OFB, Orthogoanl Fragment Buffer)에 메모리 효율성을 높인 통합 직교 프레그먼트 버퍼(UOFB, Unified Orthogonal Fragment Buffer)를 제안한다. UOFB는 기존의 텍스처 매핑 기법의 다양한 장점을 유지하는 동시에, 초고해상도의 표현이 가능한 텍스처 매핑을 위한 자료구조로서 3차원 데이터를 세 방향의 2차원 격자에 리샘플링 하여 각각의 깊이 레이어를 하나의 통합된 버퍼에 밀도있게 저장한 버퍼구조이다. 이러한 자료구조는 그래픽스 하드웨어의 퍼픽셀 연결리스트를 활용하여 쉽게 렌더링할 수 있다. 이를 통해 기존의 접근법들 보다 현저한 메모리 효율성을 보장하며 GPU상에서 구축되고 다루어 질 수 있으며 게임과 같은 실시간 응용분야 적용될 수 있다.

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 연기 애니메이션을 위한 GPU 기반의 펜앤잉크 렌더링 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 광선 투사 방법을 이용하여 화면에 그려질 연기의 표면점을 추출하였다. 계산된 표면점에 대해 밝기값과 곡률을 계산하여 스트록의 방향과 스트록의 밀도를 정하였다. 각 스트록은 기하 쉐이더를 이용하여 사각형을 생성하여 스트록 텍스쳐를 매핑함으로써 렌더링하였다. 이때, 사각형의 모양을 곡률을 따라 변형함으로써 스트록이 곡률 방향을 따라 그려지도록 하였으며 텍스쳐에 그려질 스트록의 개수를 밝기값에 따라 정함으로써 스트록의 밀도를 조절하였다. 실험 결과 평균 초당 25 프레임의 속도로 연기 애니메이션에 대한 펜앤잉크 렌더링을 생성할 수 있었다.

본 논문에서는 아이폰을 기반으로 하여 브러시 스트로크 프로파일을 이용한 회화적 렌더링 시스템에 대해 소개한다. 이를 위해 실제 스트로크 데이터와 유사하게 데이터베이스를 구축하고 확장하여 사용한다. 그리고 원본 이미지를 데이터베이스에 있는 스트로크의 조합으로 재생산하여 회화적인 느낌을 표현하였다. 또한, 우리가 소개하는 아이폰 기반 회화적 렌더링 시스템은 PC 기반이 아닌 스마트폰 이라는 한정된 CPU와 메모리를 가진 디바이스에서 빠른 렌더링 속도를 요구한다. 때문에 본 논문에서 우리는 최적화를 위하여 다양한 성능개선 방법을 시도해 보았다.

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.