가상현실 화질 향상을 위한 광선 추적 기반 실시간 렌더링 기법 연구
A Study on Ray-tracing-based Real-time Rendering Methods for Enhancing Rendering Quality in Virtual Reality
- 주제어 (키워드) 가상현실 , 광선추적 , 실시간 스테레오 렌더링 , 몰입형 비디오 , virtual reality , ray tracing , real time stereoscopic rendering , immersive video
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 임인성
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076306
- UCI I804:11029-000000076306
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
광원으로부터 출발하여 가상 카메라에 도달하기까지의 빛의 경로를 추적하는 광선 추적 기반 렌더링 기법은 전통적인 래스터화 기반 기법들과는 달리 효과적으로 그림자, 반사, 굴절 그리고 전역 조명등 다양한 고급 렌더링 효과를 보일 수 있기에 사실적인 고품질 이미지를 생성하기 위한 렌더링 기법으로 꾸준히 연구되어왔다. 모바일과 데스크탑 GPU 하드웨어의 계속적인 성능 향상은 전통적인 실시간 광선 추적 기반 렌더링 기법 외의 광선 추적 기법을 이용한 렌더링 성능 향상을 가능케 하였다. 하지만, 가상현실 사용이 보편화되고 있는 이 시점에 광선 추적 기법을 이용한 렌더링 성능 향상을 위해서는 가상현실 환경에 적합한 렌더링 기법 연구를 필요로 한다. 본 논문에서는 고성능-고화질 가상현실 렌더링을 위한 광선 추적 기법들을 제안한다. 첫째, 헤드-마운티드 디스플레이(head-mounted display) 사용 환경에서 사용자의 만족감 높은 가상현실 체험을 위한 높은 해상도, FPS 및 사실적인 고품질 렌더링 결과를 제공하는 광선 추적 기반 렌더링 기법을 제안한다. 둘째, 광원으로부터 카메라로 들어오는 빛의 경로를 탐색하여 사실적인 이미지를 생성하는 전통적인 광선 추적 렌더링 기법과는 다르게 접근하여, 몰입형 비디오 렌더링에서의 폐색에 의한 홀 영역 감소를 위한 광선 추적 기반 3차원 배경 모델 구축 기법을 제시한다. 셋째, 실제 촬영 몰입형 비디오 렌더링에서의 영상 잡음에 강건한 광선 추적 기반 렌더링 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 기법들은 가상현실 환경에서 렌더링 속도 및 화질 향상을 위하여 광선 추적 기법을 사용할 때의 또 다른 새로운 방향을 제시할 수 있을 것이다.
more초록 (요약문)
Ray tracing-based rendering methods, which trace the path of ray from a light source to a virtual camera, have been extensively developed. Their widespread use in producing realistic, high-quality images may be attributed to their ability to effectively show various advanced rendering effects such as shadows, reflections, refractions, and global illumination, unlike traditional rasterization-based rendering methods. Continuous performance improvements in mobile and desktop GPU hardware have enabled improvements in rendering performance using ray tracing techniques. However, as the use of virtual reality is becoming increasingly common, it is necessary to improve rendering performance using ray tracing techniques suitable for virtual reality environments. In this paper, we propose ray tracing-based real-time rendering methods for enhancing rendering quality in virtual reality. First, we propose a ray tracingbased rendering method that provides high resolution, high FPS, and realistic high-quality rendering results for user-satisfying virtual reality experiences in head-mounted display environments. Second, we propose a ray tracing-based 3D background model construction method to reduce hole regions in immersive video rendering, which adopts a different approach from traditional ray tracing rendering methods wherein the path of ray enters the camera from a light source to produce realistic images. Third, we propose a ray tracing-based rendering method that is robust to image noise in real-world immersive video rendering. The proposed methods may provide new avenues for the use of ray tracing techniques and help improve rendering speed and image quality in virtual reality environments.
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