초록

디지털 영상 콘텐츠 제작을 위한 대규모 유체/비유체 및 하이브리드 시뮬레이션 기술 개발, 대규모 데이터의 빠른 계산을 위한 병렬/분산 처리 기술 개발, 고수준의 그래픽 유저 인터페이스 개발, 렌더링 파이프라인 툴 개발, 기술 검증 콘텐츠 제작, 매뉴얼 및 튜토리얼 제작, 개발 결과 SW의 상용화 추진

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 연구개발사업 결과보고서 ... 2
• 자체평가 의견서 ... 12
• 요약문 ... 15
• 목차 ... 17
• 제 1 장 서론 ... 25
• 제 1 절 연구개발과제의 개요 ... 25
• 1. 연구개발의 배경 ... 25
• 가. 산업적 배경 ... 25
• 나. 기술적 배경 ... 26
• 2. 연구개발의 결과 및 기여 ... 26
• 가. 연구개발 결과 ... 26
• 나. 연구개발 결과의 기여 ... 28
• 제 2 절 국내외의 기술개발현황 ... 29
• 1. 상용 소프트웨어 현황 ... 29
• 2. 해외 CG업체 현황 ... 29
• 제 2 장 연구개발 내용 및 결과 ... 31
• 제 1 절 연구개발수행의 내용 및 방법 ... 31
• 1. 격자 기반 비압축성 유체 시뮬레이션 ... 31
• 가. 멀티쓰레드를 이용한 격자기반 비압축성 유체 시뮬레이션 ... 31
• (1) 비압축성 유체를 표현하는 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식 ... 31
• (2) 멀티쓰레드의 적용 ... 31
• 2. 입자 기반 비압축성 유체 시뮬레이션 ... 32
• 가. 멀티쓰레드를 이용한 입자기반 비압축성 유체 시뮬레이션 ... 32
• (1) 입자 기반 비압축성 유체 시뮬레이션 ... 32
• (2) 지역적 공간 해싱 기법 개발 ... 33
• (3) 커널이 변화하는 ellipsoidal-SPH(eSPH) ... 33
• 나. 구형 입자 기반 비유체 시뮬레이션 ... 35
• (1) 대용량 구형 입자간의 충돌 처리 및 상호 작용 ... 35
• (2) 대용량 구형 입자와 자연 환경과의 상호 작용 ... 35
• (3) 슬립 바운더리 환경 및 마찰력 구현 ... 35
• 다. 원반형 비유체 입자 시뮬레이션 ... 35
• (1) 원반형 입자 시뮬레이터 개발 ... 35
• (2) 입자들 사이의 충돌 회피 모듈 및 회전 알고리즘 개발 ... 36
• (3) 대용량 원반형 입자 데이터와 Mesh 데이터 변환 모듈 ... 36
• (4)거리함수장을 이용한 예측 기반 입자 시뮬레이션 기술 개발 ... 37
• 라. 비대칭/비균일형 입자 기반 비유체 시뮬레이션 ... 38
• (1) 비균일 비대칭형 눈 입자 시뮬레이터 ... 38
• (2) 비균일 비대칭형 눈 입자 생성 모듈 ... 38
• (3) 부호화된 거리장 함수를 이용한 입자와 객체의 충돌처리 ... 38
• (4) 비대칭/비균일 입자가 받는 힘에 대한 토크 계산 모듈 ... 39
• 마. FLIP 시뮬레이션 ... 41
• 3. 분산/병렬처리를 이용한 격자/입자 혼합 시뮬레이션 ... 42
• 가. 분산/병렬처리 기반 격자/입자 혼합 유체 시뮬레이션 ... 42
• (1) 격자/입자 혼합 시뮬레이션 모듈 ... 42
• (2) 분산/병렬처리에 효율적인 Linear System Solver ... 42
• (3) 분산/병렬 처리의 구현 ... 42
• (4) 격자/입자 혼합 분산 시뮬레이션 성능 측정 ... 43
• 4. 불 시뮬레이션 ... 45
• 가. 열 대류/확산 고려 불 시뮬레이션 ... 45
• (1) 화학 반응 속도론 ... 45
• (2) 온도(열)에 의한 부력 모델링 ... 46
• (3) 열 대류/확산 모델링 ... 46
• (4) 난류를 위한 Vorticity Confinement ... 46
• (5) 세부 효과 ... 46
• 나. 폭발 시뮬레이션 ... 47
• (1) 폭발 시뮬레이션 기술 ... 47
• 5. 유체 목표 형상 제어 시뮬레이션 ... 48
• 가. 유체 목표 형상 제어 기술 ... 48
• (1) 캐릭터 셋업 ... 48
• (2) 형상 제어 속도 필드 생성 ... 49
• (3) 캐릭터 움직임 속도 필드 적용 ... 49
• (4) 형상 제어 유체 시뮬레이션 실행 ... 50
• 나. 점탄성체 시뮬레이션 ... 51
• (1) 점탄성체 ... 51
• (2) 점탄성체 시뮬레이터 개발 내용 ... 51
• 다. 고체-액체 상변이 시뮬레이션 ... 52
• (1) 고체-액체 상변이 시뮬레이터 ... 52
• 6. 제어가능한 Thin Shell 시뮬레이션 ... 53
• 가. 제어가능한 Thin Shell 시뮬레이터 ... 53
• (1) 유체와 상호작용하는 얇은 판 변형 모듈 ... 54
• 7. 적응형 공간 분할 기술 ... 54
• 가. 액체-바이어스 필터(liquid-biased filter) 기술 ... 54
• 나. 표면 장력의 계산 ... 56
• 다. 후처리 기반 해상도 제어 및 세부요소 추가 모듈 ... 57
• (1) 고차 보간법을 이용한 완전 오일러리안 경계 추적 ... 57
• (2) 와류 입자법을 이용한 세부 난류 시뮬레이션 기술 ... 58
• 라. 계층적 시뮬레이션 기술 ... 59
• (1) 입자 기반 계층적 시뮬레이션 ... 59
• 마. 고해상도 파티클 서피싱 기술 ... 60
• (1) 고해상도 파티클 서피싱 ... 60
• (2) Mesh Denoising 기술 적용 개발 ... 62
• 8. 쉐이더 및 렌더링 파이프라인 ... 63
• 가. 절차적 기법 볼륨 쉐이더 ... 63
• (1) 볼륨 데이터의 실시간 가시화 ... 63
• (2) 볼륨데이터의 비실시간 가시화 ... 64
• (3) 절차적 기법을 이용한 쉐이더 ... 65
• 나. 쉐이더 프리셋 라이브러리 ... 66
• (1) 노이즈 기반의 절차적 쉐이더 에디터 ... 66
• (2) 절차적 쉐이더 에디터를 이용한 다양한 쉐이더 프리셋 라이브러리 ... 67
• (3) 절차적 쉐이더 에디터와 FumeFX와의 연동 모듈 ... 68
• (4) 절차적 쉐이더와 유체 시뮬레이터와의 연동 모듈 ... 68
• 다. 렌더링 파이프라인 툴 개발 ... 69
• (1) 상용 소프트웨어와의 데이터 연동 플러그인 ... 69
• 9. 유저 인터페이스 ... 72
• 가. 스크립트 기반 인터페이스 ... 72
• (1) 모듈설명 ... 72
• 나. 고수준 그래픽 유저 인터페이스 ... 72
• (1) Node Graph Editor GUI ... 73
• (2) FluX 아이콘 디자인 ... 75
• (3) 3D View Window ... 75
• (4) Scene Browser ... 76
• (5) Time slider ... 76
• (6) Property window ... 76
• (7) Command/Script Window ... 77
• (8) 분산 시스템 실행 윈도우 ... 78
• 10. SW Architecture 설계 및 API ... 78
• 가. SW Architecture 설계 ... 78
• (1) 노드 그래프 방식을 지원하기 위한 클래스 설계 ... 78
• 나. API ... 79
• 11. 기술 검증 콘텐츠 ... 80
• 가. 1차년도 ... 80
• (1) 기술 검증 컨텐츠 개요 ... 80
• (2) 제작 알고리즘 ... 80
• (3) 강물 시뮬레이션과의 상호작용 제작 알고리즘 ... 82
• 나. 2차년도 ... 84
• (1) 기술 검증 컨텐츠 개요 - 통로샷 ... 84
• (2) 기술 검증 컨텐츠 개요 - 해변의 여포 ... 88
• (3) 기술 검증 컨텐츠 개요 - Robota ... 89
• 다. 3차년도 ... 90
• (1) 기술 검증 컨텐츠 개요 - X-Men 비교 영상 ... 90
• (2) 기술 검증 컨텐츠 개요 - 쿠쿠야 ... 95
• (3) 기술 검증 컨텐츠 개요 - Rising Face ... 101
• 12. 상용화 콘텐츠 ... 104
• 가. 매뉴얼 및 튜토리얼 제작 ... 104
• 제 2 절 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 106
• 1. 목표 달성도 ... 106
• 2. 관련 분야에의 기여도 ... 108
• 가. 산업적 기여도 ... 108
• 나. 기술적 기여도 ... 108
• 제 3 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 109
• 제 1 절 연구개발 결과의 사업화계획 ... 109
• 1. 사업화 전략 ... 109
• 가. 수익모델 ... 109
• (1) SW 패키지 판매 : FluX 소프트웨어의 소프트웨어 패키지 라이센싱 ... 109
• (2) 클라우드 서비스 모델 : FluX의 분산컴퓨팅 기능을 활용하여 아마존의 EC2와 같이 HPC가 가능한 클라우드 서비스에 접목하여 FluX의 SaaS로서의 상품화 ... 109
• (3) 테크니컬 프로덕션 : 유체 시뮬레이션 전문 테크니컬 프로덕션 서비스 운영 ... 110
• 나. 판로확보 및 판매전략 ... 110
• (1) 국내외 리셀러 확보 ... 110
• (2) Autodesk와 같은 대형 미디어 and 엔터테인먼트 SW 그룹과 패키지 상품 공동 개발 ... 110
• (3) 다양한 라이센싱 방식을 제공하여 구매력에 따른 차별화된 가격정책 ... 110
• 다. 마케팅전략 ... 110
• (1) 국내외 대형 전시회 참가 ... 110
• (2) 해외 글로벌 기업 및 연구소와의 협력을 통한 브랜드 마케팅 ... 110
• (3) 초기 레퍼런스 확보 ... 111
• (4) 온라인 홍보 ... 111
• 2. 사업화 일정 및 목표 ... 111
• 가. 주요 사업화 일정(2011.8~2012.12) ... 111
• 나. 사업화 목표 ... 112
• 제 2 절 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 113
• 제 3 절 연구시설·장비 현황 및 활용계획 ... 118