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.

구면조화함수 조명 기법은 실시간 환경에서 전역 조명을 나들고, 다시 비추거나, 화면에 나타내기 위해, 광원으로부터 3D 모델에서 빛을 계산하는 기술이다. 이 기술은 메모리에 미리 계산해 놓고 적분을 내적에 의해 단순하고 빠르게 수행함으로써 비용이 많이 드는 렌더링을 간단하게 해주기 때문에 PRT(Precomputed Radiance Transfer)라고 불려진다. 본 논문에서는 간단한 베이시스 함수인 르장드르 다항식과 체비체브 다항식을 이용함으로써 구면 조화의 한 종류를 표현하는 방법을 제안한다. 실험을 통해서 르장드르 다항식의 경우에는 베이시스 함수가 함수의 수가 적다면 부장드 르 다항식보다 더 나은 성능을 나따내며 전처리 렌더링 시간을 줄일 수 있다는 것을 확인했다.

워터 렌더링은 오래전부터 연구가 이루어져 왔고, 오늘날 중요한 연구 분야가 되었다. 특히 게임 분야에서 물 렌더 링은 현실 세계와 같은 환경을 나타내는데 중요한 부분이다. 본 논문에서는 바다의 물결을 여러 정현파의 중첩으로 표현할 수 있다는 원리를 기반으로 스펙트럼 모델을 사용한다. 바다의 전체적인 파도의 모습을 나타내는 저해상도의 대역과 작은 파도를 나타내기 위한 고해상도의 대역을 주파수 영역에서 합성함으로서 물 표면을 생성한다. 이전의 연 구에 비해 렌더링 속도는 떨어지지 않으면서 보다 밴드 합성으로 인해 넓은 대역의 주파수 밴드를 갖게 됨으로서 보 다 더 세밀한 바다 표면을 나타낼 수 있는 방법은 연구하였다. 이로서 넓은 대역폭으로 인해 바다의 큰 물결 뿐만 아니라 작은 물결까지도 보다 더 섬세하게 나타낼 수 있다.

본 논문은 실시간 응용 프로그램에서 사실적인 금속 재질을 렌더링하기 위한 효과적인 기법을 제안한다. 제안된 기법은 금속면의 미세한 흡집을 표현하기 위해 법선 벡터를 섭동(perturbation)하는 방법을 사용한다. 법선 벡터를 섭동하는 일반적인 방법은 범프(bump) 매핑이나 법선(normal) 매핑 등의 방법을 사용하는 것이다. 그러나 이러한 방식은 이방성 반사 특성을 갖는 표면에서는 사실적인 빛의 산란을 보이지 못한다. 금속 특유의 반사를 표현하기 위해서는 미세면 분포 함수를 이용하여 이방성 반사 특성을 모델링하는 것이 일반적이므로 일반적 법선 섭동만으로는 만족스런 결과를 얻지 못한다. 본 논문은 법선 벡터의 섭동과 함께 미세면 분포 함수를 변형하는 기법을 통해 매우 사실적인 금속면 재질 렌더링이 가능한 기법을 제안한 다. 제안된 기법은 쉽게 GPU 프로그램으로 구현되며, 실시간 환경에서 동작한다.

본 논문에서는 측정된 양방향 반사 분포 함수(BRDF)와 같은 데이터 없이 사실적인 직물 표면 렌더링이 가능한 효율적인 방법을 제안한다. 제안된 기법은 광선 추적 기반의 오프라인 렌더러와 게임과 같은 실시간 응용에 모두 적용할 수 있다. 제안된 기법은 교호적(alternating) 이방성 반사와 변형된 미세면 분포 함수를 이용하여 직조 표면을 표현한다. 실에 대한 절차적 모델링은 직물의 표면을 효과적이며 효율적으로 표현할 수 있게 한다. 실험결과는 제안된 기법을 통해 상호작용적 응용에서도 다양한 직조물 표면을 사실적으로 렌더링할 수 있음을 보이고 있다.