다중 광원과 다중 격자 레이어를 이용한 그레이 스케일 그림자 생성

Abstract

자연스러운 그림자를 생성하여 장면의 현실감을 향상시키는 것은 컴퓨터 그래픽스에서 중요한 연구 주제 중 하나이다. 또한 인체 혹은 보조 도구를 활용한 그림자 예술 작품을 컴퓨터로 구현하는 다양한 연구가 진행되었다. 본 학위 논문에서는 그림자의 현실감을 높여주기 위하여 흑과 백, 두가지 색깔의 그림자가 아닌 그레이 스케일 그림자를 생성하고자 한다. 그림자를 생성하기 위해서는 광원과 그림자 간의 광선을 추적해야 하는데 이 과정에서 많은 비용이 소모된다. 따라서 본 학위 논문에서는 이러한 어려움을 해결하기 위한 방법으로 결정론적 최적화가 아닌 확률론적 최적화를 사용한다. 확률론적 최적화를 사용할 경우 확률 분포에 근거하여 손실 함수를 최소화하며 최적화를 진행하기 때문에 비용 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 타겟 그림자와 결과 그림자의 차이를 설명하는 목적 함수를 설계한 후, 확률론적 최적화를 수행한다. 우리는 그레이 스케일 그림자를 생성하기 위한 환경을 다중 광원과 단위 정사각형의 격자 형태의 셀을 가지는 다중 레이어로 설정한다. 각 셀은 열리고 닫히는 상태 중 하나를 가지며 주어진 타겟 그림자에 대하여 어떠한 조합을 가지고 있을 때 가장 유사한 결과 그림자를 생성하는 알고리즘을 제안한다. 그리고 다중 레이어의 개수, 해상도, 확률 분포 함수, 배치 크기 등의 요소들을 조절하여 알고리즘이 개선되는 것을 보인다.