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형상과 동작 지정이 가능한 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법에 있어서, 상기 시뮬레이션 방법은 불꽃 영상 시뮬레이션 장치의 프로세서에 의해 수행되고,불 영상(fire image)이 입력되면, 상기 불 영상 내의 객체의 형태 및 동작에 기초하여 상기 불 영상 내의 객체의 내부 및 외부를 격자 단위로 나누는 형태 및 동작 입력 과정;상기 객체의 형태 및 동작이 반영된 상기 격자 단위에 기초하여 부호화 거리 필드(signed distance field)를 계산하는 부호화 거리 필드 계산 과정;상기 계산된 부호화 거리 필드에 기초하여, 상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 내부 영역과 표면 영역 내에 연료가 주입되도록 제어하는 연료 주입 제어 과정; 및연소 효과 시뮬레이션을 통해 상기 격자 단위에 대한 온도 장(temperature field)을 생성하여, 연료 주입에 따른 불 영상을 가시화하는 가시화 과정을 포함하고,상기 가시화 과정에서 생성된 온도 장과 상기 객체의 형태와 동작에 기초하여 상기 연료 주입 제어 과정을 반복하여 수행하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제1 항에 있어서,상기 연료 주입 제어 과정의 이후,상기 불 영상의 해당 프레임에 형성되는 불의 내부 영역과 주변 영역의 대기 상태(atmospheric state)를 유체 시뮬레이션을 통해 해석하는 유체 시뮬레이션 과정; 및상기 해석된 대기 상태에 기초하여 상기 주입된 연료에 따른 연소 효과를 시뮬레이션하는 상기 연소 효과 시뮬레이션 과정을 더 포함하고,상기 가시화 과정은 상기 유체 시뮬레이션 및 상기 연소 효과 시뮬레이션을 통해 상기 격자 단위에 대한 온도 장을 생성하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제1 항에 있어서,상기 연료 주입 제어 과정에서,상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 내부 영역에 단위 면적 당 제1 밀도로 연료를 주입하고, 상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 경계에 해당하는 상기 표면 영역에 상기 제1 밀도보다 낮은 제2 밀도로 상기 연료를 주입하여, 상기 가시화 과정에서 각각의 프레임에서 상기 객체의 동작에 따른 경계에서 부자연스러운 동작이 발생하는 것을 방지하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제1 항에 있어서,상기 부호화 거리 필드 계산 과정에서,상기 격자 단위로 구성된 화면의 내부 영역에 상기 불 영상 및 상기 불 영상 내의 객체를 포함하는 2D 이미지를 위치시키고,상기 객체의 표면을 기준으로, 상기 격자 단위의 각각의 격자에 대해 상기 객체의 표면과의 거리에 따른 상기 부호화 거리 필드를 계산하고,상기 각각의 격자가 상기 2D 이미지의 외부 영역이면 양수를 할당하고 상기 2D 이미지의 내부 영역이면 음수를 할당하고,상기 연료 주입 제어 과정에서,상기 부호화 거리 필드의 값이 0보다 작은 영역에 해당하는 격자들을 탐색하고,상기 탐색된 격자들에 해당하는 상기 불 영상 내의 객체와 연관된 특정 영역 내에 연료가 주입되도록 제어하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제2 항에 있어서,상기 유체 시뮬레이션 과정에서,상기 해당 프레임에 형성되는 불의 내부 영역과 주변 영역의 대기 상태를 이류(advection), 대류(diffusion), 압력(pressure), 외력(force)으로 나누어 유체 시뮬레이션을 통해 해석하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제5 항에 있어서,상기 유체 시뮬레이션 과정에서,상기 이류, 대류, 압력, 외력이 고려된 유체에 대해 시간의 변화 따른 유체 속도의 변화에 관한 스트로크 방정식의 해(solution)에 해당하는 상기 유체 속도를 산출하고,상기 산출된 유체 속도에 따라 상기 시간의 변화에 해당하는 상기 불 영상을 구성하는 매 프레임 별로 상기 대기 상태와 연관된 부력(buoyancy) 및 밀도를 해석하는, 불 영상 시뮬레이션 방법
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제2 항에 있어서,상기 연소 효과 시뮬레이션 과정은,상기 해석된 대기 상태의 부력(buoyancy) 및 밀도에기초하여 연기(smoke) 시뮬레이션을 수행하고,상기 주입된 연료에 따른 연소 효과를 연료 연소 모델을 통해 시뮬레이션을 수행하고,상기 연소 모델에 따른 결과를 난류 해석 모델 및 온도 해석 모델에 입력하여 상기 주입된 연료에 따른 연소 효과에 대한 불 시뮬레이션(fire simulation)을수행하고,상기 난류 해석 모델에서 상기 난류에 따른 불 형상(fire shape)의 움직임이 반영되는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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제1 항에 있어서,상기 가시화 과정에서,상기 온도 장은 각각의 격자마다 양수의 스칼라에 해당하는 온도 값으로 저장되고,상기 각각의 격자에 저장된 온도 값에 비례하여 상기 각각의 격자에 색상을 할당하고,미리 지정된 온도 값에 가까울수록 해당되는 격자는 검은색으로 표시되고, 상기 지정된 온도 값보다 큰 정도에 비례하여 더 밝은 색이 할당되도록 매 프레임 별로 불 영상을 가시화하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 방법
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형상 기반 불 영상을 시뮬레이션하는 장치에 있어서,불 영상(fire image)이 입력되도록 구성된 인터페이스;불 영상을 프레임 단위로 표시하도록 구성된 디스플레이; 및상기 인터페이스와 동작 가능하게 결합되고 상기 불 영상 내의 객체에 연료가 주입됨에 따른 연소 효과를 시뮬레이션하여, 상기 연료 주입에 따른 불 영상을 상기 디스플레이 상에 가시화되도록 제어하는 프로세서를 포함하고,상기 프로세서는,불 영상(fire image)이 입력되면, 상기 객체의 형태 및 동작에 기초하여 상기 불 영상 내의 객체의 내부 및 외부를 격자 단위로 나누고, 상기 객체의 형태 및 동작이 반영된 상기 격자 단위에 기초하여 부호화 거리 필드(signed distance field)를 계산하고,상기 계산된 부호화 거리 필드에 기초하여, 상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 내부 영역과 표면 영역 내에 연료가 주입되도록 제어하고,연소 효과 시뮬레이션을 통해 상기 격자 단위에 대한 온도 장(temperature field)을 생성하여, 연료 주입에 따른 불 영상이 가시화하도록 제어하고,상기 격자 단위에 대한 온도 장과 상기 객체의 형태와 동작에 기초하여 상기 연료가 주입될 내부 영역과 표면을 영역을 업데이트하여 연료 주입 제어 과정을 반복하여 수행하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 장치
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제9 항에 있어서,상기 프로세서는,상기 불 영상의 해당 프레임에 형성되는 불의 내부 영역과 주변 영역의 대기 상태(atmospheric state)를 유체 시뮬레이션을 통해 해석하고,상기 해석된 대기 상태에 기초하여 상기 주입된 연료에 따른 연소 효과를 시뮬레이션하고,상기 유체 시뮬레이션과 상기 연소 효과 시뮬레이션을 통해 상기 격자 단위에 대한 온도 장을 생성하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 장치
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제9 항에 있어서,상기 프로세서는,상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 내부 영역에 단위 면적 당 제1 밀도로 연료가 주입되고, 상기 객체의 형태와 동작이 이루어지는 경계에 해당하는 상기 표면 영역에 상기 제1 밀도보다 낮은 제2 밀도로 상기 연료가 주입된 상태에서, 상기 주입된 연료에 따른 연소 효과를 시뮬레이션하고,상기 제1 밀도 및 상기 제2 밀도로 주입된 연료에 따른 시뮬레이션 결과를 상기 디스플레이 상에 표시되는 화면을 구성하는 각각의 프레임에서 가시화하여, 상기 객체의 동작에 따른 경계에서 부자연스러운 동작이 발생하는 것을 방지하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 장치
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제10 항에 있어서,상기 프로세서는,상기 해석된 대기 상태의 부력(buoyancy) 및 밀도에기초하여연기(smoke) 시뮬레이션을 수행하고,상기 주입된 연료에 따른 연소 효과를 연료 연소 모델을 통해 시뮬레이션을 수행하고,상기 연소 모델에 따른 결과를 난류 해석 모델 및 온도 해석 모델에 입력하여 상기 주입된 연료에 따른 연소 효과에 대한 불 시뮬레이션(fire simulation)을 수행하고,상기 온도 장은 각각의 격자마다 양수의 스칼라에 해당하는 온도 값으로 저장되고, 상기 각각의 격자에 저장된 온도 값에 비례하여 상기 각각의 격자에 색상을 할당하고,미리 지정된 온도 값에 가까울수록 해당되는 격자는 검은색으로 표시되고, 상기 지정된 온도 값보다 큰 정도에 비례하여 더 밝은 색이 할당되도록 매 프레임 별로 불 영상을 가시화하는, 3차원 불 영상 시뮬레이션 장치
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