KCGS11_실시간 피사계 심도 렌더링 개선 기법

실시간 피사계 심도 렌더링 개선 기법Advanced realtimepostrendering techniques for depth of field,[object Object],김성익,[object Object],noerror@softnette.com,[object Object],소프트네트http://softnette.com,[object Object],2011/7/6,[object Object]

피사계 심도,[object Object],피사계 심도 (Depth of Field)사진 렌즈로 어떤 거리의 피사체에 초점을 맞출 때 초점이 맞는 범위,[object Object],피사계 심도 이외의 영역이 흐려지는 현상,[object Object],http://en.wikipedia.org/wiki/Depth_of_field,[object Object]

피사계 심도,[object Object],아웃-오프-포커스 (근경, 원경),[object Object],원경에는 인-포커스가 번지지 않음,[object Object],근경은 인-포커스, 원경으로 번짐,[object Object],인-포커스,[object Object],선명한 이미지,[object Object],Startcraft2 Effects & techniques(SIGGRAPH 2008),[object Object],http://graphics.stanford.edu/projects/lightfield/,[object Object]

피사계 심도,[object Object],COC(Circle of Confusion),[object Object],흐려지는 범위,[object Object],http://en.wikipedia.org/wiki/Circle_of_confusion,[object Object]

포스트 랜더링 방식,[object Object],포스트 프로세싱,[object Object],랜더링된 이미지 기반으로 픽셀 단위 연산,[object Object],추가적인 지오매트리패스없이렌더링된 결과만을 가지고 처리,[object Object],http://software.intel.com/en-us/articles/iir-gaussian-blur-filter-implementation-using-intel-advanced-vector-extensions/,[object Object]

실시간 피사계 심도,[object Object],포스트 프로세싱,[object Object],렌더링된 이미지를 블러링하고 합성하여 피사계 심도 근사,[object Object],입력,[object Object],렌더링 결과,[object Object],깊이맵,[object Object]

실시간 피사계 심도,[object Object],깊이 기반으로 COC 구하기,[object Object],최대 아웃-오프-포커스 이미지와 인-포커스 이미지의 블랜딩으로 근사,[object Object],흐려지는 범위 => 흐려지는 정도,[object Object],Tin-Tin Yu. Depth of field implementation with open gl,[object Object],Startcraft2 Effects & techniques(SIGGRAPH 2008),[object Object]

실시간 피사계 심도,[object Object],원경과 근경을 분리하여 처리,[object Object],절차,[object Object],1. 원경의 아웃-오프-포커스 블러 이미지 생성,[object Object],2. 1번과 인-포커스 이미지 블랜딩,[object Object],3. 근경의 아웃-오프-포커스 블러 이미지,[object Object],4. 2번과 3번 이미지를 블랜딩,[object Object]

아웃-오프-포커스 블러,[object Object],인-포커스 이미지 : 원본,[object Object],아웃-오프-포커스 이미지 : 원본을 가우시안블러,[object Object],깊이 맵을 이용 블랜드 가중치를 구함,[object Object],가중치로아웃-오프-포커스 이미지와 합성,[object Object],인-포커스 번짐 현상 발생,[object Object]

Bilateral Filtering,[object Object],A Gentle Introduction to Bilateral Filtering and its Applications (Siggraph2008),[object Object]

아웃-오브-포커스 원경 블러링,[object Object],원경 블러링시 가중치(range)를 원경 블랜드 값으로 바이래터럴필터링,[object Object],절차,[object Object],1. 마스크 텍스처 준비원본의 rgb에 가중치를 곱하고, 가중치를 a 채널저장output.rgb = input.rgb * far_defocus_weight;output.a = far_defocus_weight;,[object Object],2. 가우시안블러,[object Object],rgba블러링,[object Object],다운 스케일한 후에 블러링해도 됨,[object Object],3. 정규화 (a로 나눠줌),[object Object]

합성,[object Object],블러링 된 원경과원본 합성,[object Object]

장점,[object Object],인-포커스 번짐 현상 제거,[object Object],빠른 성능,[object Object],두 번의 1D 가우시안필터링을 통한 빠른 블러링 가능,[object Object],가로로 1d 가우시안블러, 결과를 세로로 1d 가우시간블러,[object Object],12 tap 2패스 = 144 tap 1패스,[object Object],축소하여 연산가능,[object Object],빠른 속도로 큰 커널 사이즈 블러링 가능,[object Object],축소해도 인-포커스 번짐 현상 없음,[object Object]

아웃-오브-포커스 근경 블러링,[object Object],원경과 유사한 절차로 합성,[object Object],절차,[object Object],1. 마스크 텍스처 준비output.rgb = input.rgb * near_defocus_weight;output.a = near_defocus_weight;,[object Object],2. 가우시안블러링,[object Object],가중치가 곱해진 rgb와 블러링된 a,[object Object],블러링한 원경과 합성한 이미지와 합성,[object Object],근경 픽셀에 가중치가 곱해져 있으므로output = lerp(background, input.rgb, input.a);output = background * (1 - input.a) + input.rgb,[object Object]

근경 합성,[object Object],한계점,[object Object],불투명한 특성으로 인한 근경의 아웃-오프-포커스 지점의시각적 불완전성,[object Object]

실시간 피사계심도,[object Object],기존 포스트 프로세싱 방식의 한계,[object Object],Unreal 3 Tech Demo,[object Object]

근경 반투명 구현 필요,[object Object],실제 카메라의 피사계 심도,[object Object],http://graphics.stanford.edu/projects/lightfield/,[object Object]

근경 반투명 구현,[object Object],가려지는 영역의 정보를 이미지에 삽입하여 반투명 구현,[object Object],http://www.youtube.com/watch?v=OiUixBfJPfQ,[object Object]

근경 이미지 제거,[object Object],패턴 처리,[object Object],프레임 버퍼 렌더링시 근경 제외 (패턴)(ex. 4픽셀에 1픽셀 씩)float4 p(PS_IN In) : COLOR{ if (In.ViewDir.z < g_FocusDistance) { float2 pattern = fmod(floor(In.VPos.xy), 2); if (pattern.x == 0 && pattern.y == 0) discard; } .... ,[object Object],근경이 제외되면서 해당 위치에는 원래 깊이 버퍼에 의해가려질 픽셀이 찍힘,[object Object]

근경 이미지 제거,[object Object],근경 픽셀은 인접 픽셀 셈플링,[object Object],인접 비-근경의 평균값,[object Object],비-근경을 가중치로 바이래터럴필터링,[object Object],혹은, 비-근경이 있을 것으로 예상되는 위치의 픽셀값texuv = In.texuv–fmod(In.texuv, 2/g_ScreenSize.xy);,[object Object]

합성,[object Object],아웃-오프-포커스 근경,[object Object],절차는 패턴 삽입 전과 동일,[object Object],패턴 삽입으로 완전한 근경 영역도 ¼ 비 근경 이미지가 삽입되어 마스크가 흐려진 상태 => 4/3 을 곱해서 정규화,[object Object],합성,[object Object],근경이 제거된 인-포커스, 근경 아웃-오프-포커스 합성 이미지,[object Object],정규화된 아웃-오프-포커스 이미지,[object Object]

요약,[object Object],실시간 피사계 심도를 개선,[object Object],바이래터럴필터링을 사용,[object Object],인-포커스 번짐 현상 제거,[object Object],빠른 2D 가우시간필터링(1D 2패스),[object Object],축소 버퍼 사용 가능,[object Object],근경 제외 패턴 처리,[object Object],추가적인 지오 매트리 패스 없이 반투명 처리,[object Object]

참고문헌,[object Object],http://en.wikipedia.org/wiki/Depth_of_field,[object Object],M.Potmesil. A lens and aperture camera model for synthetic image generation ACM SIGGRAPH Computer Graphics, 1981,[object Object],GuennadiRiguer, Natalya Tatarchuk. Real-time depth of field simulation. In ShaderX2,[object Object],M. Kraus, M. Strengert. Depth-of-Field Rendering by Pyramidal Image Processing. In Porceedings EG 2007,[object Object],Tin-Tin Yu. Depth of field implementation with open gl, Journal of Computing Sciences in Colleges, 2004,[object Object],T.Igarashi, et al. Real-Time Depth-of-Field Rendering Using Point Splatting on Per-Pixel Layers, Pacific Graphics 2008,[object Object],C. Tomasi, et al. Bilateral Filtering for Gray and Color Images, 1998,[object Object],Dominic Filion, Starcraft 2 Effects & techniques, Siggraph 2008,[object Object]

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