We present a 2D animation style rendering method for water animation. As apparent from the traditional cartoon animations created by artists, 2D water often shows distinct features such as transparency, refraction, and reflection. In an effort to capture and represent the three crucial features in 2D water rendering, we propose a new shading method, cartoon water shader, which is a modified Phong illumination model augmented by the optical properties that ray tracing provides. We also devise a metric to automatically change between transparent refraction and reflection effects based on the angle and distance between the object and camera. This toggle conveniently produces the look and feel of typical 2D water animation. Another essential characteristic in 2D water animation is flow lines. As we assume that an input to our system is a result of any existing fluid simulation, the input mesh contains proper geometric properties. The flow lines can be recovered by computing Gaussian and mean curvature from the input geometry, with which the ridges and valleys are easily identified. We call it a water flow shader. We demonstrate the effectiveness of our method with various examples and discuss the strengths comparing to the previous approaches and prove those things in some analysis.
이 논문은 물에 대한 2d 애니메이션 스타일의 렌더링 방식을 제안한다. 이전에 이루어 졌던 몇몇의 연구에서 다루어 졌던 불투명한 오브젝트와 비교하면 물은 특별한 속성을 가지고 있다. 전통적인 카툰 애니메이션의 물에서 우리는 아티스트의 시점에서 3가지 속성을 찾아냈으며, 그것들은 투명성, 굴절, 그리고 반사이다. 이 요소들이 없으면 물이 2d 애니메이션의 물처럼 보이지 않기 때문에, 새로운 쉐이딩 방법을 추가하였으며 이는 cartoon water shader라고 이름 붙였다. 이 쉐이딩은 Phong reflection model을 수정하였으며 ray tracing방법을 사용하여 광학 효과를 수반한다. 또한 투명한 굴절 효과나 반사 효과를 선택하는 조건을 제공하여 이미지는 자동적으로 오브젝트와 카메라의 거리와 각도를 계산하여 이 두 효과 중 하나의 이미지를 선택하도록 하였다. 이는 2d 애니메이션에서는 하나의 장면에 두 가지 효과가 동시에 발생하지 않기 때문이다. 다른 2d 애니메이션의 물에서 보여지는 중요한 특징은 water flow이다. 이 선을 그리기 위해 differential geometry를 사용하였다. 논문에서 사용된 메쉬는 이미 유체 시뮬레이션 시스템을 통해 얻어졌기 때문에, 메쉬는 Gaussian 곡률이나 mean 곡률 등의 geometric한 속성들을 계산해 낼 수 있다. 이 물 메쉬의 정보를 바탕으로 우리는 ridge와 valley를 계산해 내고 이 부분에 라인을 그렸다. 몇 가지 프로세스를 거친 후, cartoon water shader와 water flow shader는 layer 방식의 하나의 shader에 통합된다. 이 방법은 몇 개의 애니메이션 장면에 적용되었으며, 우리의 결과는 많은 장점을 가지고 있으며 이는 이전 논문과 비교됨으로써 증명된다.
