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3D 메쉬 모델의 쉐이딩 시 시각적 왜곡을 방지하는 법선 벡터 압축에 관한 연구
The Compression of Normal Vectors to Prevent Visulal Distortion in Shading 3D Mesh Models 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.13 no.1, 2008년, pp.1 - 7  

문현식 (LG 전자) ,  정채봉 (한양대학교 기계공학부) ,  김재정 (한양대학교 기계공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Data compression becomes increasingly an important issue for reducing data storage spaces as well as transmis-sion time in network environments. In 3D geometric models, the normal vectors of faces or meshes take a major portion of the data so that the compression of the vectors, which involves the t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 최근에 인터넷 또는 네트워크 상에서 공유되는 형상 모델의 질(quality)에 대한 사용자의 요구가 높아지고 있어서 형상 모델의 셰이딩에 발생하는 왜곡에 대한 연구가 필요하다고 하겠다. 따라서 본 연구에서는 법선 벡터 압축 후에도 형상 모델의 셰이딩에 왜곡이 발생하지 않는 새로운 방법을 제안하였다. 이를 위해 시각적으로 셰이딩의 왜곡을 구분할 수 없는 손실 압축 알고리즘을 개발하고자 한다.
  • 그러나 형상 모델을 셰이딩 하는데 필요한 법선 벡터의 데이터 용량이 지오메트리나 타폴로지보다 결코 적지 않음에도 불구하고 법선 벡터 압축에 대한 연구는 상대적으로 미흡하다[2]. 따라서 본 연구의 목적은 법선 벡터 압축 후에도 형상 모델의 셰이딩에 왜곡이 발생하지 않고 높은 압축률을 유지하기 위한 새로운 압축 방법을 제안하고자 한다.
  • 본 논문에서는 이 점에 착안하여 법선 벡터를 손실 압축하되 최대 각도 편차(maximum angular deviation)가 0.01 radian 이하가 되도록 유지하여, 형상 모델의 왜곡을 시각적으로 구분할 수 없도록 하는 법선 벡터 압축 알고리즘을 고안하였다. 본 논문에서는 이것을 VULC 알고리즘이라고 부르며, 그 세부 절차는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 3D 메쉬 모델의 법선 벡터 압축 시 압축률을 크게 저하시키지 않으면서 형상 모델의 셰이딩에 시각적으로 왜곡이 생기지 않도록 하는 새로운 법선 벡터 압축 방법을 제안하였다. 그리고 이를 위해 시각적 왜곡의 기준이 되는 ADC(Angular Deviation Coefficient)를 고려한 법선 벡터의 VULC 알고리즘을 개발하였다.
  • 본 연구에서는 각도 편차와 셰이딩의 왜곡 사이의 관계에 대한 판단 기준이 될 ADC 계수를 정의한다. ADC는 Angular Deviation Coefficient의 약자로써 법선 벡터의 압축 후 각도 편차에 따라 압축된 모델이 원래 모델과 비교해서 얼마나 흡사(충실)한지를 나타내는 계수이다.
  • 따라서 본 연구에서는 법선 벡터 압축 후에도 형상 모델의 셰이딩에 왜곡이 발생하지 않는 새로운 방법을 제안하였다. 이를 위해 시각적으로 셰이딩의 왜곡을 구분할 수 없는 손실 압축 알고리즘을 개발하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
형상 모델은 무엇으로 구성되는가? 형상 모델은 지오메트리와 타폴로지 그리고 법선 벡터와 같은 요소들로 구성된다. Deering의 연구를 기점으로 형상 모델의 지오메트리와 타폴로지 압축에 대한 연구가 활발히 이루어졌다.
클러스터링이란 무엇인가? 법선 벡터를 압축하는 방법에는 주로 클러스터링 기법이 사용된다. 클러스터링이란, 같은 종류의 대상에 대해서 일정한 규칙에 의해 그룹을 짓는 것을 의미한다. 클러스터링 기법을 이용한 법선 벡터의 압축 원리는 단위 구 표면상에 놓인 물체의 법선 벡터들을 정해진 영역(클러스터)별로 클러스터링 한 후, 클러스터링된 법선 벡터들을 대표하는 대표 법선 벡터(representative normal vector: RNV)를 생성하여, 그 클러스터 내에 존재하는 모든 법선 벡터들의 정보를 대표 법선 벡터 하나로 나타냄으로써 법선 벡터를 압축하는 방법이다.
법선 벡터를 압축할 때 각도 편차가 생기게 되는데 이로 인해 어떤 문제점이 발생하는가? 이와 같이 법선 벡터를 압축할 때, 실제 법선 벡터를 대표 법선 벡터로 나타냄으로써 각도 편차(angular deviation)가 생기게 된다. 이 각도 편차로 인해 형상 모델의 셰이딩에 왜곡이 발생하게 된다. 각도 편차가 클수록 셰이딩에 왜곡이 많이 발생하기 때문에, 왜곡 발생을 줄이려면 클러스터 사이즈를 작게 하여(법선 벡터 분포 영역을 작은 사이즈로 분할) 각도 편차를 줄여야 한다.
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참고문헌 (6)

  1. Bar-Yehuda, R. and Gotsman, C., "Time/space Tradeoffs for Polygon Mesh Rendering", ACM Trans. Graph, Vol. 15, No. 2, pp. 141-152, Apr. 1996 

  2. Kim, D.-S., Chom Y. S. and Kim, D. U., "The Compression of the Normal Vectors of 3D Mesh Models Using Clustering", Computational Science -ICCS 2002, pp. 275-284, April 21-24, 2002, Amsterdam, Metherlands 

  3. Deering, M., "Geometry Compression", In Proc. SIGGRAPH-'95, 13-20, 1995. 

  4. Taubin, G., Horn, W. P., Lazarus, F. and Rossignac, J., "Geometry Coding and VRML", Proceedings of the IEEE, Vol. 86, Issue 6, pp. 1228-1243, 1998 

  5. Jain, A. K. and Dubes, R. C., "Algorithms for Clustering Data", Prentice-Hall, 1988 

  6. 김재정, "CATIA로 배우는 CAD/CAM", 반도출판사, 1998 

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