1.Intro
컴퓨터 그래픽스
정의
- 시각적인 이미지를 생성, 가공, 이용해 현실감 있는 가상세계를 재현하는 컴퓨터 공학 분야
- 다양한 학문에 걸치는 종합 학문 (컴퓨터 공학, 수학, 물리학, 기계공학, 전자공학, 심리학)
역사
- 스케치패드 (1963)
- 터치 기술 사용
- 다양한 형태의 기하학적 모델을 3차원 공간 상에 구현
- 다양한 컴퓨터 그래픽스 기술 & 연구 분야 비롯됨
(3차원 모델링, 렌더링, 인간과 컴퓨터 상호작용)
- 다모클래스의 검 (1968)
- 현대적 의미의 증강 현실, 가상 현실 구현
- 가상 이미지와 실사 이미를 동시에 헤드 마운트 디스플레이를 통해서 감상 가능
- 머리에 달린 기계 장치를 통해 사용자의 시선, 움직임 등 추적하는 시스템
- VR 탄생 50주년 (SIGGRAPH 2018)
응용 분야
영화 특수 효과 (VFX : visual special effects) : ILM (Industrial Light & Magic)
컴퓨터 게임
CAD (Computer-Aided Design)
가상/증강/혼합 현실 (Virtural Reality, Augmented Reality, Mixed Reality)
과학적 가시화 (Scientific Visualization)
가상 트레이닝
가상 프로토타이핑 (Virtual Protyping)
디지털 문화유산
연구 분야
- 모델링: 그래픽컬 모델을 수학적으로 만듦
- 디지털로 형태(shape)를 표현
- 수학/기하 기반
- 방법 :
3D 스캔 (현존하는 모델 스캔)
수학적 모델(현존하지 않는 경우 수학만으로 만들기) : 삼각형, 사각형 이용해 3D 매시 구조 빌드 해나감
- 렌더링 : 스크린을 통해 보도록 수학적 모델을 가시화하는 과정 (채색, 명암)
- 모델의 음영/색깔을 결정하는 과정
- 빛 (빛의 위치), 모델 속성(반사했을 때 형상), 사용자의 눈의 위치(모델을 어디서 보게 되는지) 등 다양한 정보 필요
- 물리학 (광학) 기반
광선추적법(Ray Tracing)
구현 가능한 것들 : 그림자, 컬러 bleeding, caustics, 굴절, 표면 산란(subsurface scattering), 기타 매체(participating media, 안개, 물분자 등 산란)
래스터라이제이션
3. 애니메이션 : 주어진 물체에 시간에 따른 움직임 생성
키프레이밍(key framing)
- 움직임에서 중요한 동작 선정해 동작에 대한 key frame 생성
- 기본 원리
'
모션 캡쳐(motion capture)
- optical suit 입고 그 위에 marker의 움직임을 카메라로 tracking함
로토스코핑(rotoscoping)
- 실제로 움직이는 모습 영사기로 찍고 얇은 캔버스에 쏴서 frame 당 멈추게 해 그 동작 똑같이 그리기
- 현대화된 것이 모션 캡쳐
시뮬레이션(simulation)
- 물리학 법칙 이용해 사물 움직임 실감나게 만드는 법
- 방법 : 뉴턴의 2법칙
힘=질량X가속도
미래
- 홈 엔터테인먼트
- 비대면 사회적 가상공간 구축 (교육, 문화, 사회 활동 전반)
- AI 학습 모델 제공을 위한 효율적 가상 공간 구축 가능
- 디지털 인간(human digitization) : 엔터테인먼트, 의료, 새로운 서비스 모델, 인간형 AI 에이전트
- 가상 공간 과몰임 - matrix의 세계
- 사이버 보안 - deep fake
이화여대 컴퓨터 그래픽스 가상현실 연구센터
- 컴퓨터 애니메이션
- 가상현실
- 컴퓨터 게임
- 로보틱스
물리 기반 애니메이션을 이용한 게임 개발/우주인 동작 시뮬레이션, 가상 현실을 이용한 달 체험 시뮬레이터, 4D 홈 엔터테인먼트를 위한 가상 공간 인터렉션, 가상 공간 탐색을 위한 조우형 햅틱 렌더링, 임의의 표면에 펜화를 그리는 아티스트 로봇, 거대 가상 공간에서의 3차원 페인팅 시스템, 포스 피드백을 이용한 3차원 페인팅
