Appearance
인공지능(AI)으로 콘텐츠를 생성하는 프로시저럴 기술(Procedural) (13)
[칼럼 핵심 요약]
Dorsey씨는 금속의 녹에 대해서도 경년에 서서히 녹아가는 모습을 프로시저르 생성하는 논문을 발표하고 있다. 금속의 종류에 따라, 금속의 녹은 우선 산화가 일어나 산화된 금속이 표면에 피복되어 피막을 형성한다. 이 산화 금속이 녹이고, 이것이 증착되면 이번에는 박리가 발생한다.🌐 원문 링크: 人工知性でコンテンツを生成するプロシージャル技術(13) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2010-03-05 ｜ ✍️ 저자: 西川善司 (니시카와 젠지 / Zenji Nishikawa)
NOTE
💡 현대 그래픽스 관점에서의 발전사 (Modern Retrospective)
- Houdini & 노드 기반 PCG 파이프라인: 2000년대 후반 프로시저럴 알고리즘(L-System, 노이즈 기반 지형)은 현재 Houdini 엔진 및 언리얼 엔진 5의 PCG(Procedural Content Generation) 프레임워크로 체계화되었습니다.
- 신경망 생성형 AI(Neural Rendering / Generative AI): 규칙 기반 프로시저럴 알고리즘에 더해, 신경망(NeRF, 3D Gaussian Splatting, Diffusion 기반 3D 생성)을 결합하여 복잡한 환경과 3D 에셋을 실시간 생성/복원하는 시대가 열렸습니다.
📖 본문 해설
[원문 리드문] > Dorsey씨는 금속의 녹에 대해서도 경년에 서서히 녹아가는 모습을 프로시얼 생성하는 논문을 발표하고 있다. 금속의 종류에 따라, 금속의 녹은 우선 산화가 일어나 산화된 금속이 표면에 피복되어 피막을 형성한다. 이 산화 금속이 녹이고, 이것이 증착되면 이번에는 박리가 발생한다.
경년 변화를 프로 시저 생성 (2) ~ 녹과 침식
Dorsey씨는 금속의 녹에 대해서도 경년에 서서히 녹아가는 모습을 프로시저르 생성하는 논문을 발표하고 있다("Modeling and Rendering of Metallic Patinas"(Julie Dorsey, SIGGRAPH1996)).
"Modeling and Rendering of Metallic Patinas"(Julie Dorsey, SIGGRAPH 1996)
금속의 종류에 따라, 금속의 녹은 우선 산화가 일어나 산화된 금속이 표면에 피복되어 피막을 형성한다. 이 산화 금속이 녹이고, 이것이 증착되면 이번에는 박리가 발생한다.
이 연구에서는 이러한 녹이 생겨 박리하기까지의 구조를 멀티 레이어로 시뮬레이션하고 있다. 구체적으로는, 원래의 금속 재질의 층, 녹의 피막층, 녹의 박리층 등이다.
각 층에는 각각의 두께가 있고, 경년 변화에 따라 두께가 변화한다. 단순한 예로 말하면 처음에는 녹의 피막층이 많지만, 그 중 박리층이 많아진다……라고 하는 것이다. 일단 녹이 발생하면 거기에서 퍼져 나가므로, 그러한 녹의 성장도 배려에 넣는다.
각 층이 어떤 빛의 반사를 하는지, 어떤 색인지가 정의되어 있으며, 렌더링시의 라이팅 처리에는 이러한 복수층에 걸친 반사와 색의 출방에 대해서도 배려한다.
금속 표면의 녹의 각 층과 그 색
금속 표면의 녹의 각 층과 그 색
이 절차 기반 녹 부가 기술로 구리의 불상 모델이 녹슬어지는 모습
석상이 빗물에 의해 침식을 받아 풍화한 모델의 생성에 대한 연구도 Dorsey씨는 실시하고 있다("Modeling and Rendering of Weathered Stone"(Julie Dorsey, SIGGRAPH1999))
"Modeling and Rendering of Weathered Stone"(Julie Dorsey, SIGGRAPH 1999)
금속의 녹의 케이스와 매우 비슷하지만, 돌도 빗물의 침식을 받아 풍화해 간다. 구체적인 풍화 과정은 이렇다. 우선, 빗물과 다른 물질이 융합하여 생긴 산화물이 돌의 표층으로부터 침투하여(도면 중의 a~b), 이것이 재결정화되어 돌의 표층부와 결합해 버린다(c). 여기가 부서지기 때문에, 이것이 이번에는 박리되어 버려, 새로운 돌의 표층을 노출시켜(d), 한층 더 풍화는 진행해 간다.
침식 과정
이 침식 과정을 3D 그래픽 기반의 프로시저 접근법으로 재현하기 위해 Dorsey는 슬래브(Slab) 모델링 구조라는 아이디어를 고안했다.
이것은 3D 모델을 폴리곤으로 표현하는 것이 아니라, 3D 모델의 표면을 여러 장의 텍스처로 구성된, 이른바 볼륨 텍스처로 재현하는 방법이다. 3D 모델의 표면에 주목해, 국소적인 단면도를 생성해 이것을 볼륨 텍스처로 하는 것이다.
스핑크스 이미지의 표피를 미세하게 입방체 영역으로 구분하고, 각 입법체 내의 요철을 볼륨 텍스처화한다. 이것이 슬래브 구조 모델이라는 개념
그런 다음 침식 시뮬레이션은 볼륨 텍스처의 외부 레이어에 대해 수행됩니다.
침식에 의해 볼륨 텍스처의 외층의 복셀은 깎여 소실해 간다.
최종 렌더링은이 볼륨 텍스처를 다시 폴리곤 모델로 재구성하여 수행하거나이대로 볼륨 렌더링을 수행하면됩니다.
아래 그림은이 슬래브 구조 모델에 의한 침식의 시뮬레이션 결과입니다.
사암 지주를 슬래브 구조 모델로 침식을 시뮬레이션 한 예
그림은 사암 지주를 슬래브 구조 모델로 침식을 시뮬레이션한 예로, 10만 폴리곤의 모델을 240개의 슬래브에 할당하고 있다. 1개의 슬라브당 32×32×32 복셀로 되어 있다는 것.
왼쪽은 신품 상태. 오른쪽은 침식이 진행된 상태다.
보다 조형의 복잡한 모델에 대한 실험도 행해지고 있다. 그것이 아래 그림의 '여렵사 다이애나'상의 예가 된다.
여성 사냥꾼 다이애나 동상을 슬래브 구조 모델로 침식을 시뮬레이션 한 예
왼쪽이 신품 상태. 덧붙여서 폴리곤 수는 130만. 오른쪽이 그 침식한 결과가 된다. 향해 왼쪽 가슴의 돌기부, 정수리의 요철, 어깨 천의 주름 등은 강하게 침식이 진행되어 둥글다. 이 예에서는, 전출의 경년 열화의 프로시저르 테크닉도 동시에 실행하고 있기 때문에, 대리석에 포함되는 미네랄분 중의 철분이 산화되어 흘러 나와 황색 변색하는 것도 부가하고 있다. (계속)
(트라이Z 니시카와 젠지)