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KR20120091973A - 치아를 사실적으로 표현하는 방법 및 장치 - Google Patents

치아를 사실적으로 표현하는 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
KR20120091973A
KR20120091973A KR1020110034232A KR20110034232A KR20120091973A KR 20120091973 A KR20120091973 A KR 20120091973A KR 1020110034232 A KR1020110034232 A KR 1020110034232A KR 20110034232 A KR20110034232 A KR 20110034232A KR 20120091973 A KR20120091973 A KR 20120091973A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tooth
normal map
map
shape model
diffuse
Prior art date
Application number
KR1020110034232A
Other languages
English (en)
Inventor
이태현
이선민
심현정
김도균
아비히지트 고쉬
제이 부쉬
매트 치앙
폴 드베벡
Original Assignee
삼성전자주식회사
유니버시티 오브 써던 캘리포니아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US13/369,703 priority Critical patent/US8976176B2/en
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Abstract

보다 사실적인 치아를 표현하기 위하여 치아의 재질 및 특성을 반영한 하이브리드 노말 맵을 이용하여 치아의 형상 모델을 렌더링 하는 치아를 사식적으로 표현하는 방법 및 장치가 제공된다.

Description

치아를 사실적으로 표현하는 방법 및 장치{EXPRESSING APPARATUS AND METHOD FOR REALISTIC TOOTH}
아래의 실시예들은 치아를 사실적으로 표현하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
사실적인 휴먼 모델링(human modeling) 및 애니메이션(animation)은 컴퓨터 그래픽스(CG)를 이용한 영화 제작, 게임, 의료 시뮬레이션 등에 필요한 주요 요소 기술이다. 이를 위해서는 사람 얼굴에 대한 사실적인 표현이 무엇보다 중요하다.
특히, 얼굴 중에서 치아는 도 1에서 보는 것과 같이 여러 층(Layer)으로 구성되어 있고, 도 2에서 보는 것과 같이 빛의 굴절과 반사가 층별로 다르게 반응하는 복잡한 인체 구성 요소 중 하나이다.
그러므로, 사실적인 얼굴을 표현하기 위해서는 얼굴을 렌더링 하는 알고리즘과는 별도로 치아의 재질 특성을 잘 반영하는 렌더링 알고리즘을 적용해야 한다. 하지만, 아직까지 치아를 별도의 요소로 취급하여 재질 특성을 반영한 사실적인 렌더링에 관한 시도는 거의 없었다. 따라서, 치아의 재질 특성을 반영하여 보다 사실적으로 표현할 수 있는 모델링 및 렌더링 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 방법은 치아에 대한 형상 모델을 획득하는 단계; 상기 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 상기 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계; 및 상기 하이브리드 노말 맵에 기반하여 상기 형상 모델을 렌더링 하는 단계를 포함한다.
상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계는 상기 치아의 위, 아래 부분 각각에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계일 수 있다.
상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계는 상기 치아에 인접한 잇몸(Gum)에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계는 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)를 표현하기 위한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 단계; 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)를 표현하기 위한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성하는 단계; 및 상기 디퓨즈 노말 맵 및 상기 스페큘러 노말 맵을 이용하여 상기 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 단계는 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 RGB 채널 별로 상기 디퓨즈 노말 맵을 생성하는 단계일 수 있다.
상기 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계는 상기 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 상기 하이브리드 노말 맵을 생성하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 장치는 치아에 대한 형상 모델을 획득하는 형상 모델 획득 모듈; 상기 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 상기 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 맵 생성 모듈; 및 상기 하이브리드 노말 맵에 기반하여 상기 형상 모델을 렌더링 하는 렌더링 모듈을 포함한다.
상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 텍스쳐 맵 획득 모듈를 더 포함할 수하는 있다.
상기 텍스쳐 맵 획득 모듈은 상기 치아의 위, 아래 부분 각각에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다.
상기 텍스쳐 맵 획득 모듈은 상기 치아에 인접한 잇몸(Gum)에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다.
상기 맵 생성 모듈은 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)를 표현하기 위한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 디퓨즈 노말 맵 생성부; 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)를 표현하기 위한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성하는 스페큘러 노말 맵 생성부; 및 상기 디퓨즈 노말 맵 및 상기 스페큘러 노말 맵을 이용하여 상기 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 생성하는 하이브리드 노말 맵 생성부를 포함할 수 있다.
상기 디퓨즈 노말 맵 생성부는 상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 RGB 채널 별로 상기 디퓨즈 노말 맵을 생성할 수 있다.
상기 맵 생성 모듈은 상기 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 상기 하이브리드 노말 맵을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 이용함으로써 치아의 반투명한 성질 및 치아 사이의 그림자나 빛의 변화 등을 사실적으로 표현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS) 및 하이브리드 노말 맵을 이용하여 치아를 보다 사실적으로 표현함으로써 의료 시뮬레이션 또는 치과용 훈련 시스템 등에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 이용되는 치아(Tooth)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치아의 레이어 별 빛의 굴절 및 반사를 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 치아에 대한 형상 모델을 획득하기 위해 생성되는 캐스트(cast)를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 캐스트로부터 생성한 치아에 대한 형상 모델을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 치아의 위, 아래 부분 각각에 대하여 획득한 텍스쳐 맵을 나타낸 도면이다.
도 7은 라이트 스테이지(Light Stage)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 라이트 스테이지의 조명 패턴에 따라 생성되는 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map) 및 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 버추얼 라이트 스테이지의 조명 패턴에 따른 치아의 렌더링 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 획득한 RGB 채널별 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 장치를 나타낸 블럭도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 이용되는 치아(Tooth)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치아의 레이어 별 빛의 굴절 및 반사를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 치아는 일반적으로 치관(Crown), 치경(Neck), 및 치근(Root)의 세 부분으로 나눌 수 있다.
치아의 최외각부에는 법랑질(Enamel. 또는 사기질이라고 함)이 있다.
법랑질(Enamel)은 치아의 겉 표면으로, 가장 단단하여 강도는 수정과 맞먹으며 96%가 무기질로 구성된다.
상아질(Dentine)은 치아의 주성분이며, 뼈와 비슷하고 치아 대부분을 구성한다. 상아질은 외부 자극을 받았을 때 그 충격을 완화하는 역할을 한다.
치수(Pulp)는 흔히 신경이라고 부르는데, 혈관과 신경 조직으로 구성되어 혈액과 영양을 공급하는 역할을 한다. 치수에는 신경 조직이 들어 있어 외부에서 강한 자극이 올 때 통증을 느끼게 한다.
잇몸(Gum 또는 Gingiva)은 치아 및 치조골을 보호하는 역할로서 잇몸뼈를 감싸면서 치아를 보호한다.
치조골((Alveolar) Bone)은 치아가 담겨 있는 뼈이다.
치주 인대(Periodontal ligament 또는 Periodontal membrance)는 치아와 치골을 연결한다.
백악질(Cementum)은 치아가 치조골에 붙게 하는 역할을 하며, 50%가 무기질로 뿌리 부분을 감싼다.
이 밖에도 치아에는 근관(Root canal) 및 치근 단공(치아 뿌리 끝 구멍) 등이 있다.
도 2를 참조하면, 간접광(Incident light)이 법랑질(Enamel)의 표면(surface), 법랑질(Enamel), 및 상아질(Dentine)에 각각 닿을 때의 굴절 및 반사광(reflected light)이 달라지는 것을 볼 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, 치아를 사실적으로 표현하는 장치(이하 '장치')는 치아에 대한 형상 모델을 획득(310)한 후, 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다(320).
310에서 치아에 대한 형상 모델을 획득하기 위해서, 장치는 예를 들어, 도 4와 같이 치아에 대한 캐스트(cast)를 뜨고, 캐스트를 모델링 할 수 있다. 그 후, 치아에 대한 캐스트를 이용하여 도 5와 같은 형상 모델을 획득할 수 있다.
320에서 치아에 대한 텍스쳐 맵은 도 6과 같이 치아의 위, 아래 부분 각각에 대하여 획득할 수 있다. 이때, 치아에 인접한 잇몸(Gum)을 나타내기 위하여 잇몸에 대한 텍스쳐 맵 또한 획득할 수 있다. 텍스쳐 맵을 획득하는 데에는 해당 분야에서 일반적으로 많이 이용되는 다양한 알고리즘들을 이용할 수 있다.
장치는 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성한다(330).
버추얼 라이트 스테이지에 대하여는 도 9 내지 도 10을 참조하여 후술한다.
하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 방법은 다음과 같다.
우선, 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 치아의 형상 모델에 대한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성할 수 있다. 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)은 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)의 효과, 예를 들어, 치아의 각 부분이 서로 다른 투명도로 뿌옇게 나타나는 효과(치아의 불투명한 효과)을 표현하기 위한 것이다.
디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성할 때는 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 도 10과 같이 RGB 채널 별로 디퓨즈 노말 맵을 생성할 수 있다.
또한, 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 치아의 형상 모델에 대한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성할 수 있다.
스페큘러 노말 맵은 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)의 효과, 예를 들어, 치아가 물기 또는 침에 의해 반짝이는 효과를 표현하기 위한 것이다.
그 후, 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵은 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 이용하여 생성할 수 있다.
또한, 장치는 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 하이브리드 노말 맵을 생성할 수 있다. 장치는 하이브리드 노말 맵에 기반하여 형상 모델을 렌더링한다(340).
도 7은 라이트 스테이지(Light Stage)를 설명하기 위한 도면이다.
버추얼 라이트 스테이지는 라이트 스테이지(Light Stage)를 가상화한 방식이다.
라이트 스테이지는 도 7에서 보는 것과 같이 돔 형태의 프레임에 프로그램 가능한(programmable) LED 조명을 촘촘하게 설치한 구조물로, LED 라이트를 개별적으로 조절하여 다양한 조명 효과를 줄 수 있다. 일 실시예에서는 가상으로 라이트 스테이지와 유사한 효과를 나타낼 수 있는 버추얼 라이트 스테이지를 이용한다.
도 8은 도 7의 라이트 스테이지의 조명 패턴에 따라 생성되는 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map) 및 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a)~(d)는 라이트 스테이지에서의 조명 패턴을 각각 나타낸 것이고, 도 8의 (e)~(h)는 상술한 조명 패턴에 따른 라이트 스테이지 내에서의 실제 객체의 반사(reflection)를 나타낸 것이다.
또한, 도 8의 (i)~(k)는 라이트 스테이지에서 RGB 채널 별 디퓨즈 노말 맵을, 도 8의 (l)은 라이트 스테이지에서 스페큘러 노말 맵을 나타낸 것이다.
라이트 스테이지에서는 도 8과 같이 조명 패턴을 달리하여 객체(예를 들어, 사람)가 어떻게 반사되어 표현되는지를 카메라로 캡쳐한다. 캡쳐된 영상에는 복잡한 조명 효과(예를 들어, 상호 반사(interreflection), 교합(occlusion), 서브 서피스 스캐터링(subsurface scattering) 등)가 포함된다.
따라서, 캡쳐된 영상을 이용하면 객체의 확산 반사 및 정반사의 표현에 필요한 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 각각 분리하여 획득할 수 있다.
하이브리드 노말 맵에 기반하여 형상 모델을 렌더링한다는 것을 상술한 바와 같이 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 분리하여 렌더링에 활용하는 방식을 말한다.
일 실시예에서는 라이트 스테이지와 동일한 원리를 이용하여 가상의 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 확보할 수 있는 버추얼 라이트 스테이지를 이용한다.
버추얼 라이트 스테이지는 렌더링 소프트웨어를 이용하여 라이트 스테이지에서의 조명 효과를 그대로 재현한 것이다.
버추얼 라이트 스테이지는 라이트 스테이지와 동일한 원리에 의하여 실제 객체에서 일어나는 복잡한 라이팅(lighting)의 효과를 가상의 모델에 표현할 수 있고, 렌더링 된 결과를 이용하여 하이브리드 노말 맵을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 버추얼 라이트 스테이지의 조명 패턴에 따른 치아의 렌더링 결과를 나타낸 도면이다.
렌더링 된 결과에는 치아 간 교합(occlusion)이나 상호 반사(interreflectioin) 및 서브서피스 스캐터링(subsurface scattering)과 같은 복잡한 재질 및 특성이 인코딩(encoding)되어 있으며, 이를 이용하여 확보된 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노마 맵에는 이러한 특성(치아에 대한 복잡한 재질 및 특성)이 반영되어 있다.
실시간 치아 렌더링 시, 획득된 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 이용하여 하이브리드 노말 맵에 기반한 렌더링을 수행할 수 있다.
이 때, 확산 반사(diffuse reflection)를 표현할 때에는 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 이용하고, 정반사(specular reflection)를 표현할 때에는 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 이용할 수 있다.
상술한 하이브리드 노말 맵으로 퐁 세이딩 모델(Phong shading model)로 설명하면 아래의 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001

여기서, Ip 는 객체 surface point의 shading value이고, ka는 ambient reflection constant 이며, ia는 intensity of ambient light이다.
m 는 light의 개수, Lm는 light m의 direction vector, N는 surface normal vector 및 V는 시선 방향이다.
또한, Kd는 diffuse reflection constant, id는 intensity of diffuse light, Ks는 specular reflection constant, is는 intensity of specular light 및 α는 shininess이다.
Figure pat00002
이다.
[수학식 1]에서 kd(LmㆍN)id 는 확산 반사(diffuse reflection)를 나타낸 부분이고, ks(Rm ㆍ V)ais 는 정반사(specular reflection)를 나타낸 부분이다.
라이트 스테이지와 비교되는 버추얼 라이트 스테이지의 특성은 다음과 같다.
(1) 대상 객체의 크기에 대한 물리적인 제약이 없다.
라이트 스테이지는 프레임 내부에 들어갈 수 있는 객체에만 활용할 수 있다. 하지만, 버추얼 라이트 스테이지의 경우, 사이즈 조절이 가능하므로 어떠한 크기의 모델에도 적용할 수 있다.
(2) 버추얼 라이트 스테이지 내에서는 조명에 의해 반사된 모델을 실제 카메라로 '캡쳐(capture)하는 것이 아니라 '렌더링(rendering)'한다. 따라서, 노말 맵(normal map) 사이즈를 원하는 크기로 조절할 수 있다.
(3) 버추얼 라이트 스테이지 내에서는 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵의 분리를 소프트웨어(software) 적으로 수행할 수 있다.
라이트 스테이지에서는 확산 반사(diffuse reflection) 및 정반사(specular reflection)를 분리하기 위해서 polarization을 이용하지만, 버추얼 라이트 스테이지에서는 렌더링 파라미터를 조절함으로써 용이하게 분리할 수 있다.
(4) 버추얼 라이트 스테이지 내에서는 정교하게 라이트 패턴(light pattern)을 조절할 수 있다.
라이트 스테이지는 이산적으로 배치된 LED 라이트를 조절하여 더 정확한 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 재현할 수 있다.
버추얼 라이트 스테이지를 이용하면 치아뿐만 아니라, 렌더링에 오랜 시간이 소요되는 복잡한 광학적인 특성을 표현하는 알고리즘을 실시간으로 표현할 수 있다.
즉, 버추얼 라이트 스테이지의 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴 상에서 광학적인 특성을 표현하는 알고리즘에 의해 가상 모델을 렌더링한 결과를 이용함으로써 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 생성할 수 있다.
이때, 생성된 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵에는 알고리즘으로 표현하고 자 하는 복잡한 광학 특성이 이미 반영되어 있기 때문에, 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 이용하여 생성된 하이브리드 노말 맵을 렌더링할 경우, 고가의 렌더링 알고리즘과 유사한 효과를 실시간으로 표현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 치아를 사실적으로 표현하는 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 11을 참조하면, 치아를 사실적으로 표현하는 장치(1100)는 형상 모델 획득 모듈(1110), 텍스쳐 맵 획득 모듈(1130), 맵 생성 모듈(1150) 및 렌더링 모듈(1170)을 포함한다.
형상 모델 획득 모듈(1110)은 치아에 대한 형상 모델을 획득한다.
텍스쳐 맵 획득 모듈(1130)은 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다.
텍스쳐 맵 획득 모듈(1130)은 치아의 위, 아래 부분 각각에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다. 또한, 텍스쳐 맵 획득 모듈(1130)은 치아에 인접한 잇몸(Gum)에 대한 텍스쳐 맵을 획득할 수 있다.
맵 생성 모듈(1150)은 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성한다.
맵 생성 모듈(1150)은 디퓨즈 노말 맵 생성부(1151), 스페큘러 노말 맵 생성부(1153) 및 하이브리드 노말 맵 생성부(1155)를 포함한다.
디퓨즈 노말 맵 생성부(1151)는 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)를 표현하기 위한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성할 수 있다.
또한, 디퓨즈 노말 맵 생성부(1151)는 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 RGB 채널 별로 디퓨즈 노말 맵을 생성할 수 있다.
스페큘러 노말 맵 생성부(1153)는 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)를 표현하기 위한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성할 수 있다.
하이브리드 노말 맵 생성부(1155)는 디퓨즈 노말 맵 및 스페큘러 노말 맵을 이용하여 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 생성할 수 있다.
또한, 맵 생성 모듈(1150)은 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 하이브리드 노말 맵을 생성할 수 있다.
렌더링 모듈(1170)은 하이브리드 노말 맵에 기반하여 형상 모델을 렌더링 한다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1100: 치아를 사실적으로 표현하는 장치
1110: 형상 모델 획득 모듈
1130: 텍스쳐 맵 획득 모듈
1150: 맵 생성 모듈
1170: 렌더링 모듈

Claims (15)

  1. 치아에 대한 형상 모델을 획득하는 단계;
    상기 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 상기 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계; 및
    상기 하이브리드 노말 맵에 기반하여 상기 형상 모델을 렌더링 하는 단계
    를 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계
    를 더 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계는
    상기 치아의 위, 아래 부분 각각에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계인 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계는
    상기 치아에 인접한 잇몸(Gum)에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 단계
    를 더 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계는
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)를 표현하기 위한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 단계;
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)를 표현하기 위한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성하는 단계; 및
    상기 디퓨즈 노말 맵 및 상기 스페큘러 노말 맵을 이용하여 상기 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 생성하는 단계
    를 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 단계는
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 RGB 채널 별로 상기 디퓨즈 노말 맵을 생성하는 단계인 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 단계는
    상기 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 상기 하이브리드 노말 맵을 생성하는 단계
    인 치아를 사실적으로 표현하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  9. 치아에 대한 형상 모델을 획득하는 형상 모델 획득 모듈;
    상기 형상 모델에 광학적 특성을 표현하기 위한 버추얼 라이트 스테이지(Virtual Light Stage; VLS)를 이용하여 상기 치아의 재질 및 특성을 나타내기 위한 하이브리드 노말 맵(Hybrid Normal Map)을 생성하는 맵 생성 모듈; 및
    상기 하이브리드 노말 맵에 기반하여 상기 형상 모델을 렌더링 하는 렌더링 모듈
    을 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 치아에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 텍스쳐 맵 획득 모듈
    를 더 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 텍스쳐 맵 획득 모듈은
    상기 치아의 위, 아래 부분 각각에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 텍스쳐 맵 획득 모듈은
    상기 치아에 인접한 잇몸(Gum)에 대한 텍스쳐 맵을 획득하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 맵 생성 모듈은
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 확산 반사(diffuse reflection)를 표현하기 위한 디퓨즈 노말 맵(diffuse normal map)을 생성하는 디퓨즈 노말 맵 생성부;
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 상기 치아의 형상 모델에 대한 정반사(specular reflection)를 표현하기 위한 스페큘러 노말 맵(specular normal map)을 생성하는 스페큘러 노말 맵 생성부; 및
    상기 디퓨즈 노말 맵 및 상기 스페큘러 노말 맵을 이용하여 상기 형상 모델에 대한 하이브리드 노말 맵을 생성하는 하이브리드 노말 맵 생성부
    를 포함하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디퓨즈 노말 맵 생성부는
    상기 버추얼 라이트 스테이지를 이용하여 RGB 채널 별로 상기 디퓨즈 노말 맵을 생성하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 맵 생성 모듈은
    상기 버추얼 라이트 스테이지에서 라이트 패턴을 조절하는 그레디언트 일루미네이션 라이트 패턴(gradient illumination light pattern)을 이용하여 상기 하이브리드 노말 맵을 생성 하는 치아를 사실적으로 표현하는 장치.
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