Temporal anti-aliasing, also known as motion blur, is the effect caused by the movement of objects during the camera exposure time. Most previous temporal anti-aliasing methods have been based on temporal supersampling. However, supersampling often generates a series of separate objects rather than a blurred image, so called the spaghetti effect.
After analyzing the temporal anti-aliasing process, we establish three temporal anti-aliasing equations. These equations have the capability of interpreting previous results as their approximated forms. Based on these temporal anti-aliasing equations, we suggest two new temporal anti-aliasing methods: temporal interpolation method and swept volume-based method.
The temporal interpolation method decomposes the temporal anti-aliasing process into two stages: temporal visibility check stage and time-accumulated display stage. We provide approximated solutions for each stage, while an analytical solution is impossible with the current technology. Finally, we show that the temporally anti-aliased image can be approximated by the weighted sum of convolutions of simple basis functions.
The swept volume-based method approximates a temporally anti-aliased image as the image of the three- dimensional swept volume of the moving object. Since previous swept volume calculation algorithms are too complex and yet slow for temporal anti- aliasing effects, we provide new swept volume calculation algorithms for simple translational motions and simple rotational motions. Then, the intensity values of the swept volume are faded down based on the convolution results which are approximated along the sweep path.
The implementations of our methods show that they eliminate the spaghetti effect, the major drawback of some previous temporal anti-aliasing methods. Some examples from those implementations are also included.
템퍼럴 앤티에일리어싱(temporal anti-aliasing)은 카메라의 노출 시간동안 물체 또는 카메라의 움직임에 의해 발생하는 현상이다. 컴퓨터 그래픽스로 생성한 영상 들이 더욱 사실적으로 보이기 위해서는 템퍼럴 앤티에일리어싱에 의한 효과를 반영하여야 한다. 이제까지는 대부분의 템퍼럴 앤티에일리어싱 기법들이 시간축 상에서의 수퍼-샘플링(temporal super sampling) 기술을 사용하였다. 이 방법에서는 물체의 움직임이 급격한 경우에 영상의 품질이 급격히 떨어지는 스파게티 효과(spaghetti effect)를 가져오는 것이 단점으로 지적되고 있다.
본 논문에서는 템퍼럴 앤티에일리어싱이 일어나는 과정을 분석한 후, 템퍼럴 앤티에일리어싱의 수학적인 모델인 템퍼럴 앤티에일리어싱 방정식들을 정립하고, 기존의 연구 결과들이 이들 방정식의 근사 형태로 해석 가능함을 보였다. 본 논문은 이들 템퍼럴 앤티에일리어싱 방정식에 기초하여, 두 가지 새로운 템퍼럴 앤티에일리어싱 기법들인 시간 보간 기법(temporal interpolation method)과 스웹트 볼륨 기반 기법(swept volume-based method)을 제안한다.
시간 보간기법은 템퍼럴 앤티에일리어싱의 전체 처리 과정을 시간 가시성 검사와 시간 누적 표현의 두 단계로 나누어 처리한다. 본 논문은 각 단계에서의 전개 과정을 보이고, 전체적인 구현 방법을 제시하였다. 최종적으로는 간단한 베이시스 함수들의 가중합의 형태로 템퍼럴 앤티에일리어싱을 표현할 수 있음을 보였고, 이전까지의 방법들에 비해 최종 영상의 질이 향상되었다.
스웹트 볼륨 기반 기법에서는 움직이는 물체의 3차원 스웹트 볼륨을 이용하여, 빠른 처리 속도를 가지는 템퍼럴 앤티에일리어싱 기법을 구현하였다. 이제까지의 스웹트볼륨 계산 방법들은 템퍼럴 앤티에일리어싱에 사용하기에는 계산 시간이 느리기 때문에, 단순 평행 이동과 단순 회전 이동에 대한 새로운 스웹트 볼륨 계산 방법을 개발하여, 실시간 처리가 가능한 템퍼럴 앤티에일리어싱 기법을 개발하였다. 이들 두 방법은 모두 기존 방법들에서 문제점으로 지적되어온 스파게티 효과를 제거시킴으로써, 최종 영상의 품질을 향상시켰다.