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프랙탈과 셰이더 인스턴싱 기법을 이용한 자연스러운 잔디의 실시간 렌더링
Real-time Rendering of Realistic Grasses Using Fractal and Shader-Instancing

김진모    (동국대학교 멀티미디어학과   ); 조형제    (동국대학교 멀티미디어학과  );
  • 초록

    게임이나 실시간 시뮬레이션 시스템과 같은 분야에서 잔디는 광범위한 지표면을 구성하는 중요한 요소 중 하나이다. 실제 넓은 지형에 자라나는 많은 수의 잔디를 효율적으로 렌더링 하는 작업은 결코 쉬운 일이 아니다. 이러한 문제를 해결하려면 모델의 질과 계산 비용 절약의 두 가지 문제에 늘 직면하게 된다. 본 논문에서는 이러한 두 가지 문제를 해결하기 위한 방안으로 프랙탈 이론과 인스턴싱 기법을 도입하여 자연스러운 잔디의 효율적인 표현 방법을 제안한다. 기존의 잔디 표현의 경우 동일한 모델을 반복적으로 적용하였지만 본 연구에서는 프랙탈의 자기 유사성의 기본 이론을 활용하되 지형의 성질과 빛의 양을 인자로 도입하여 조건에 맞는 다양한 잔디의 자연스러운 표현 방법을 설계하고 또한 많은 수의 잔디 모델을 실시간으로 렌더링하기 위하여 GPU를 활용한 셰이더 인스턴싱 기법을 적용한다.


    The grass is one of important components that cover the wide surfaces in the application such as game or real time simulation. Actually, it not easy to render effectively numerous grasses that grow over the wide terrain. To solve the difficulty, we must find a solution to the two contradictions in terms : quality and calculation cost. As a solution to the above-mentioned task, in this paper, we propose an efficient method to represent the natural grasses by introducing fractal theory and instancing technique. Although the existing grass representation methods make use of a simple rule of applying a basic grass model repeatedly in rendering process, on the contrary we take advantage of the basic property of fractal's self-similarity and we devise a natural representation method suited to the given environment by introducing two important growth factors such as nature of terrain and quantity of light, and finally we apply a GPU-based shader instancing technique to rendering numerous grass models in real-time.


  • 주제어

    잔디 표현 .   실시간 렌더링 .   프랙탈 .   그래픽 처리장치 .   셰이더 인스턴싱.  

  • 참고문헌 (13)

    1. M.A. Shah, J. Konttinen, and S. Pattanaik "real-time rendering of realistic-looking grass," Proceedings of GRAPHITE'05, pp. 77-82, 2005. 
    2. K. Falconer, Fractal Geometry-second edition, Wiley, Hoboken, New Jersey 2003. 
    3. K. Pelzer, GPU Gems, chapter 7 - Rendering Countless Blades of Waving Grass, Addison-Wesley, Berkeley, California, 2004. 
    4. A. Meyer, F. Neyret, and P. Poulin, "Interactive Rendering of Trees with Shading and Shadow," Proceedings of the 12th Eurographics Workshop on Rendering Techniques, pp. 183-196, 2001. 
    5. F. Suykens, K. Vom, and A. Lagae, "Interactive Rendering with Bidirectional Texture Functions," Computer Graphics Fourm 22, pp. 463-472, 2003. 
    6. P. Decaudin and F. Neyret, "Rendering Forest Scenes in Real-time," Rendering Techniques' 04(Eurographics Symposium on Rendering), pp. 93-102, 2004. 
    7. K. Boulanger, S. Pattanaik, and K. Bouatouch, "Rendering Grass in Real-time with Dynamic Light Sources and Shadows," SIGGRAPH 2006 (sketch), 2006. 
    8. K.J. Vinoy, K.A. Jose, and V.K. Varadan, "Fractal Dimension and Frequency Response of Fractal Shaped Antennas," IEEE-APS International Symposium, pp. 222-225, 2003. 
    9. B. Bakay, P. Lalonde, and W. Heidrich, "Real Time Animated Grass," Eurographics 2002, 2002. 
    10. E. Millan and L. Rudomin, "Impostors, Pseudo-instancing and Image Maps for GPU Crowd Rendering," The International Journal of Virtual Reality, Vol.6, No.1, pp. 35-44, 2007 
    11. nVlDIA, http://nvdeveloper.nvidia.com, 2007. 
    12. DirectX Developer Center, http://msdn.microsoft.com/ko-kr/directx/default(en-us).aspx, 2007. 
    13. J. angel and G. Rodriguez, "A Tutorial and Recipe for Moving Fractal Trees," Comput. & Graphics, Vol.22, No.2-3, pp. 301-305, 1998. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Kim, Jin-Mo ; Cho, Hyung-Je 2011. "Interactive Tree Modeling Method Suitable for Real-time Systems" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 시스템 및 이론, 38(5): 242~248     
    2. Kim, Jin-Mo ; Cho, Hyung-Je 2012. "Realistic and Real-Time Modeling of Numerous Trees Using Growing Environment" 멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, 15(3): 398~407     
    3. Han, Yeong-Deok 2014. "Creation of Fractal Images with Rotational Symmetry Based on Julia Set" 한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, 14(6): 109~118     
    4. Lim, Mi-Jeong ; Cho, Hyong-Je 2015. "A Study on Generation and Types of Mandelbrot Fractal Images" The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, 15(1): 217~222     

 저자의 다른 논문

  • 조형제 (38)

    1. 1989 "시간 정보와 VQ를 이용한 DDD 지역명 인식에 관한 연구" 한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea 8 (5): 102~112    
    2. 1991 "DHMM을 이용한 한국어 음성 인식" 한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea 10 (1): 52~60    
    3. 1999 "유전자 알고리즘을 이용한 영상으로부터의 물체높이의 계층적 재구성" 정보처리논문지 = The transactions of the Korea Information Processing Society 6 (12): 3703~3709    
    4. 2000 "조명의 영향을 최소화하기 위한 전처리 기법이 적용된 얼굴 인식" 정보처리논문지 = The transactions of the Korea Information Processing Society 7 (3): 1000~1012    
    5. 2000 "숫자를 둘러싸는 최소사각형에 기반을 둔 자동차 번호판 추출" 한국멀티미디어학회지 4 (3): 71~82    
    6. 2000 "공학용 가상 실험실을 위한 Web용 기반 시스템의 구축" 공학교육연구 = Journal of engineering education research 3 (1): 27~41    
    7. 2001 "확률적 정규 문법 추론법에 의한 사람 몸동작 인식" 정보과학회논문지. Journal of KISS : Computing practices. 컴퓨팅의 실제 7 (3): 248~259    
    8. 2001 "전방의 차량포착을 위한 연속영상의 대상영역을 제한한 효율적인 차선 검출" 정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part B. Part B b8 (6): 705~717    
    9. 2001 "지식베이스를 활용하는 의료 영상 관리 자동화 시스템 설계" 한국멀티미디어학회지 5 (3): 16~34    
    10. 2002 "그림자 정보를 이용한 HSV 컬러 모델 기반의 전방 차량 검출 및 차선 정보 검출" 멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society 5 (2): 176~190    

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