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광학적 다중 법선 벡터 기반 훈색(暈色)현상 BRDF 압축 기법
Optical Multi-Normal Vector Based Iridescence BRDF Compression Method 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 시스템 및 이론, v.37 no.3, 2010년, pp.184 - 193  

유세운 (한양대학교 전자통신컴퓨터공학부) ,  이상화 (서울대학교 전기공학부 BK) ,  박종일 (한양대학교 전자통신컴퓨터공학부)

초록
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본 논문은 생물체 표면에서 번쩍이고 다채로운 색깔의 반사특성을 보이는 훈색(暈色)현상의 양방향 반사율 분포 함수(BRDF: Bidirectional Reflectance Distribution Function)의 압축방법을 제안한다. 그래픽스 기술에서 훈색 현상의 용어를 보통 이리데센스(Iridescence) 또는 구조적 색상(structural colors)라고 부른다. 이러한 현상의 주요한 특징은 시점에 따라 다채로운 색상과 밝기를 갖는 것이다. 이것을 구현하기 위해 기존의 그래픽스 기술들은 BRDF를 이용한 방법을 사용한다. BRDF 방법은 많은 시점의 영상을 직접 활용하여 사실적인 표현이 가능한 장점이 있지만, 데이터양이 커서 연산량이 많은 단점이 있다. 본 논문에서는 훈색(暈色: Iridescence)현상의 BRDF로부터 반사맵을 작성하고, 반사맵을 여러 개의 색상 기반의 동심원으로 반사맵을 표현할 수 있는 방법을 제안한다. 이때 동심원 1개는 1개의 법선벡터에 의한 반사광의 빔폭을 의미한다. 본 논문에서는 여러 개의 가상의 광학적 법선벡터를 사용하여 울퉁불퉁한 동심원을 합성한다. 그리고 동심원의 중심을 통과하는 한 선분으로부터 1차원 스펙트럼 정보를 취득한다. 제안하는 방법은 BRDF의 막대한 데이터양을 효과적으로 줄여서 단지 1장의 텍스처를 사용하여 사실적인 밝기 차이와 스펙트럼 표현이 가능한 영상기반 렌더링 기법(IBR: image based rendering)으로 사용할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a biological iridescence BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function) compression and rendering method. In the graphics technology, iridescence sometimes is named structure colors. The main features of these symptoms are shown transform of color and brightness by varying...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그중에서 Natalya Tatarchuk등의 연구[13]에서는 2차원 범프맵 (bump map)을 사용하여 모델 표면의 기울기정보를 표현하고, 시점의 변화에 따라 기울기값이 변화하는 1차원 스펙트럼 맵으로부터 색을 선택해서 시점에 따라 여러 가지의 색을 표현한다. 기존의 방법이 균일한 매질 특성을 표현하는데 비하여 본 논문에서는 실측 데이터를 기반으로 표면상의 다양한 매질 특성을 사실적으로 표현 가능한 정밀한 렌더링 기법을 제안한다.
  • 본 논문은 마치 BRDF를 적용한 것과 같은 여러 방향의 시점에서의 이미지 생성이 가능하면서 영상 기반 렌더링에 적용 가능한 훈색현상. BRDF을 압축하는 방법을 제시하였고, 이를 기존의 그래픽 하드웨어 파이프라인에서 동작이 가능한 텍스처링 방법을 제안하였다.
  • 본 논문은 생물체 표면에서 번쩍이고 다채로운 색깔의 반사특성을 보이는 훈색(暈色)현상을 주목하고, 훈색현상의 객체를 효과적으로 렌더링하는 방법을 제안한다. 이러한 훈색 현상의 주요한 특징은 시접에 따라 다채로운 색상과 밝기를 갖는 것이다.
  • 나타내었다. 본 논문은 실세계에서의 자연 현상의 예제를 분석하고 구현할 수 있는 파이프라인 설계 방법을 제시한다.
  • 그러나 BRDF를 사용하는 방식이 데이터양과 렌더링 연산량이 매우 크므로 실시간 구현이 어렵다. 본 논문은 훈색 현상 BRDF를 효과적으로 압축하여 데이터양을 줄여서 텍스처매핑 기법으로 사용 가능하고, 고속 연산이 가능한 방법을 제안한다. BRDF 압축의 기본적인 원리는 다음 2단계로 이루어진다.
  • 본 논문은 훈색 현상의 객체에 대해 BRDF를 측정하고 한 장의 텍스처로 압축하는 방법을 제시하고, 이를 이용한 영상기반 렌더링 결과를 실제 영상과 비교함으로써 효용성을 입증한다.
  • 그래서 입사되는 광원에 여러 개의 방향으로 반사되어 시점이 변화할 때 다양한 색과 모습으로 보이게 되는 것이다. 이러한 관찰에 기초하여 본 논문에서는 광학적인 다중 법선벡터를 활용하여 훈색현상을 표현하는 방법을 제시한다.
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참고문헌 (18)

  1. Aner Ben-Artzi, Kevin Egan, Ravi Ramamoorthi, Fredo Durand, "A precomputed polynomial representation for interactive BRDF editing with global illumination," ACM Trans. on Graphics, vol.27 Issue 2, no.13, April, 2008. 

  2. Murat Kurt ,Muhammed Gokhan Cinsdikici, "Representing BRDFs using SOMs and MANs," ACM SIGGRAPH Computer Graphics Session, vol.42, Issue 3, no.2, Aug., 2008. 

  3. Michael H., Jason L., Greg H., Todd Zickler, "A photometric approach for estimating normals and tangents," ACM Trans. on Graphics, vol.27, no.5, Article 133, Dec., 2008. 

  4. Ewen C.-P., Rui Wang, Oskar A., Fabio P., "Fast, realistic lighting and material design using nonlinear cut approximation," ACM Trans. on Graphics, vol.27, no.5, Article 128, Dec., 2008. 

  5. Jiaping W., Shuang Z., Xin T., John S., Baining G., "Modeling anisotropic surface reflectance with example-based microfacet synthesis," ACM Trans. on Graphics, vol.27, no.41, Article 128, Dec., 2008. 

  6. Peter V., Philip D., "Shape-dependent gloss correction," International Symposium on Applied perception in graphics and visualization, pp.123-130, August, 2008. 

  7. Kun Xu, Yun-Tao Jia, Hongbo Fu, Shi-Min Hu, Chiew-Lan Tai, "Spherical Piecewise Constant Basis Functions for All-Frequency Precomputed Radiance Transfer," IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics, vol.14, Issue 2, pp.454-467, March. 2008. 

  8. Mahajan D., Ramamoorthi R., Curless B., "A Theory Of Frequency Domain Invariants: Spherical Harmonic Identities for BRDF/Lighting Transfer and Image Consistency," IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol.30, Issue 2, pp.197-213, Feb., 2008. 

  9. Sun B., Kalyan S., Ravi R., Belhumeur P.N., Nayar S.K., "Time-Varying BRDFs," IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics, vol.13, Issue 3, pp.595-609, May, 2007. 

  10. Vukusic P., Sambles J.R., "Photonic structures in biology," Nature 424, pp.852-855, 2003. 

  11. Yinlong Sun, "Rendering biological iridescences with RGB-based renderers," ACM Trans. on Graphics, vol.25, Issue 1, pp.100-129, Jan., 2006. 

  12. Prusten Mark, "Photo-real rendering of bioluminescence and iridescence in creatures from the abyss," SPIE The Nature of Light, vol.7057, pp.70570D-70570D-9, 2008. 

  13. Natalya Tatarchuk, Chris Brennan, "Simulation of Iridescence and Translucency on Thin Surfaces," http://ati.amd.com/developer/ShaderX2_Iridescence AndTranslucency.pdf, ATI Research. 

  14. S Kinoshita, S Yoshioka and J Miyazaki, "Physics of structural colors," http://www.iop.org/EJ/article/0034-4885/71/7/076401/rpp8_7_076401.pdf, Jan. 2008. 

  15. Shuichi K., "Structural Colors in the Realm of Nature," World Scientific Publishing Company, Oct. 2008. 

  16. Guo W., Zhang Y., Han D., Li W., "A hybrid modeling method of Chinese ancient architecture," ACM VRCIA, No.25, 2008. 

  17. P. E. Debevec, C. J. Taylor, and J. Malik, "Modeling and Rendering Architecture from Photographs: A Hybrid Geometry and Image Based Approach," In SIGGRAPH 96, Aug. 1996. 

  18. Sae-Woon Ryu, Sang Hwa Lee, Sang Chul Ahn, and Jong-Il Park, "Tangible video teleconference system using real-time image-based relighting," IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol.55, Issue 3, pp.1162-1168, August 2009. 

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