UltraShape 1.0이 만든 고품질 3D 에셋의 혁신

읽는 시간: 6 분
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📝 원문 정보

  • Title: UltraShape 1.0: High-Fidelity 3D Shape Generation via Scalable Geometric Refinement
  • ArXiv ID: 2512.21185
  • 발행일: 2025-12-24
  • 저자: Tanghui Jia, Dongyu Yan, Dehao Hao, Yang Li, Kaiyi Zhang, Xianyi He, Lanjiong Li, Yuhan Wang, Jinnan Chen, Lutao Jiang, Qishen Yin, Long Quan, Ying-Cong Chen, Li Yuan

📝 초록 (Abstract)

그림 1 UltraShape 1.0이 생성한 고품질 3D 에셋. 확대하여 확인하는 것이 가장 좋습니다.

💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)

Figure 1

Paper Analysis Based on the Korean Translation

Title and Abstract

The paper titled “UltraShape 1.0: An Innovative Deep Learning Approach for High-Quality 3D Assets” introduces a novel deep learning framework designed to address challenges in generating high-quality 3D assets. The abstract highlights that UltraShape 1.0 integrates data processing and generation modeling, ensuring the creation of water-tight geometry and applying comprehensive filtering strategies to generate high-quality 3D datasets.

Introduction

The introduction emphasizes the critical role of 3D content creation across various fields such as film, augmented reality, robotics, and industrial design. It points out that while learning-based 3D generation techniques have become a significant research direction in computer vision and graphics, they face numerous challenges due to data scarcity and geometric complexity.

Challenges in Existing Methods

The paper discusses the limitations of existing methods like UDF (Unsigned Distance Function) based remeshing, visibility check-based approaches, and flood fill-based strategies. These include issues such as inaccurate surface encoding, sensitivity to occlusions, and high-frequency geometric noise in complex regions.

UltraShape 1.0 Framework

UltraShape 1.0 is proposed to address these challenges by integrating data processing and generation modeling for 3D deep learning. It introduces a two-stage joining strategy that considers both global structure and fine details for generating high-quality geometry.

  • Water-tight Geometry Processing: The framework ensures globally defined internal/external partitions, which are crucial for meaningful volume representations like SDFs.
  • Data Filtering Pipeline: A custom data filtering pipeline is developed to ensure the quality of training datasets. This includes VLM-based filtering, pose normalization, and geometric filtering.

Two-stage Geometric Generation

The two-stage generation process involves:

  1. First Stage: Focuses on generating reliable and informative volume queries, capturing the overall shape of objects.
  2. Second Stage: Separates spatial positioning from detailed synthesis to reduce fine-grained dispersion and stabilize training.

This approach uses DiT (Deep Image Transformer) based 3D generation models for vector set representation in the first stage and diffusion-based detailed synthesis in the second stage, integrating spatial information through RoPE (Rotary Position Embedding).

Experimental Results

The paper presents experiments demonstrating high-quality reconstruction and generation performance. It shows that UltraShape 1.0 can achieve comparable quality to commercial systems with limited training data.

Conclusion

UltraShape 1.0 is a scalable deep learning framework for generating high-quality 3D assets, addressing limitations in existing methods through innovative two-stage joining strategies and comprehensive data processing techniques. The experimental results indicate superior performance compared to both open-source and commercial approaches, even with restricted training resources.

📄 논문 본문 발췌 (Excerpt)

## [제목]: UltraShape 1.0: 고품질 3D 에셋을 위한 혁신적인 딥러닝 접근법

서론

3D 콘텐츠 생성은 영화, 증강 현실, 로봇 공학, 산업 디자인 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 이러한 분야에서는 고충실도 3D 기하학적 데이터가 필수적이며, 학습 기반 3D 생성 기술은 컴퓨터 비전 및 컴퓨터 그래픽스 연구의 주요 방향이 되었습니다. 그러나 3D 생성은 2D 생성보다 훨씬 더 많은 도전을 수반하며, 그 이유는 다음과 같습니다:

  • 데이터 희소성: 고품질 3D 데이터는 일반적으로 비일관적으로 분포되어 있으며, 사용하기 전에 강력한 기하학적 속성을 갖춰야 합니다.
  • 기하학적 복잡성: 일반적인 3D 표현은 본질적으로 간격이 넓어 메모리 소비와 계산 비용이 입력 해상도에 따라 기하급수적으로 증가합니다. 이는 세부적인 기하학적 표현과 스케일링에 대한 제한을 초래합니다.

이러한 요인들로 인해 기존 방법들은 미세한 기하학적 세부 사항을 유지하면서 더 높은 해상도에서 안정성을 유지하는 데 어려움을 겪습니다. 그 결과, 3D 생성 기술은 통합된 확장 가능한 파이프라인에 도달하지 못했습니다.

기존의 방수성 재메싱 기법에는 UDF 기반, 가시성 확인 기반, 그리고 플러드 필 기반 접근법이 있습니다. UDF 기반 방법은 밀도 좌표망에서 서브-SDF를 계산하여 표면 세부 사항을 추출하지만, 이 접근법은 비정확한 표면 인코딩과 이중층 표면 또는 유효하지 않은 분절 구성 요소의 제거로 이어질 수 있는 약점을 가지고 있습니다. 가시성 확인 기반 방법은 레이 캐스팅을 사용하여 내부 영역을 식별하여 균열을 봉합하고 오류 내부 구조를 제거하지만, 오클루전에 민감하고 고해상도 복잡한 영역에서 높은 주파수 기하학적 잡음을 일으킬 수 있습니다. 플러드 필 기반 전략은 외부 씨앗에서 생성된 표면을 정규화하지만, 입력이 비방수이거나 교차하는 경우 내부 유출로 이어질 수 있습니다.

최근에는 디프 트랜스포머(DiT) 기반 방법이 3D 생성의 선도적인 패러다임이 되었습니다. 이러한 방법은 주로 벡터 집합 표현과 스파스 볼륨 표현으로 분류됩니다. 벡터 집합 기반 방법은 전체 물체를 상대적으로 적은 토큰으로 표현하지만, 세부적인 기하학적 표현에 제한을 받아 표면 과부족 현상이 발생할 수 있습니다. 반면, 스파스 볼륨 기반 접근법은 토큰 할당을 공간적으로 국한된 지역으로 하여 더 정확한 로컬 기하학 모델링이 가능합니다. 그러나 이러한 방법들은 계산 및 메모리 오버헤드가 크게 증가하는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 스파스 볼륨 기반 접근법은 일반적으로 두 단계 생성 파이프라인을 사용합니다: 먼저 간소화된 구조가 생성되고, 그 후 구조적 라텐트가 추가로 노이즈 제거됩니다.

UltraShape 1.0 소개

이러한 도전 과제를 해결하기 위해, 우리는 3D 데이터 처리 및 생성 모델링을 통합하는 3D 딥러닝 프레임워크인 UltraShape 1.0을 제안합니다. 데이터 측면에서는 방수성 기하학적 처리와 포괄적인 데이터 필터링 전략을 도입하여 품질 높은 3D 데이터 생성을 보장합니다. 생성 측면에서는 두 단계 조인 전략을 사용하여 글로벌 구조와 미세 세부 사항을 모두 고려한 고품질 기하학 생성 가능합니다.

데이터 방수성: 방수성 재메싱은 3D 생성 모델링에서 중요한 역할을 합니다. 방수성은 전역적으로 잘 정의된 내부/외부 분할을 보장하여 SDF(서브디펜던트 필드)와 같은 볼륨 표현에 의미 있는 기하학적 의미를 부여합니다. 또한, 방수성 재메싱은 통계적 잡음과 상관관계가 약한 구조적 요소, 예를 들어 모델링 오류나 의미 없는 세부 사항을 제거하여 더 깨끗하고 학습 가능한 기하학적 신호를 제공합니다.

방수성 데이터 처리: 우리는 방수성 기하학 처리를 위한 새로운 스파스 볼륨 재구성 접근법을 개발했습니다. 이 방법은 희소한 볼륨 도메인에서 작업하여 토폴로지적 모호성을 안전하게 해결할 수 있습니다. 핵심 기능은 다음과 같습니다:

  • 확장 가능한 CUDA 병렬 스파스 볼륨 인프라: CUDA 병렬 알고리즘과 데이터 구조를 사용하여 해상도까지 2048x3의 고해상도 재구성을 가능하게 합니다.
  • 로홀한 구조 자동 봉합: 일반적으로 3D 메쉬에서 발견되는 공백과 균열을 효과적으로 봉합합니다.
  • 데이터 필터링: Objaverse [4]에서 약 800K의 3D 모델을 초기 데이터 풀로 수집했습니다. 그러나 세부적인 분석 후, 다음과 같은 세 가지 주요 문제점을 발견했습니다:
    • 저품질 기하학: 많은 모델이 단순한 원시 형태, 일관되지 않은 기하학, 그리고 나쁜 모델링 품질을 포함합니다.
    • 복잡한 내부 구조: 스캔된 모델은 종종 불완전한 토폴로지, 분절된 구성 요소, 그리고 자가 교차하는 면을 가지고 있습니다. 이러한 구조는 홀이 생기거나 조각나는 현상으로 이어질 수 있습니다.
    • 불일치한 포즈: 3D 애셋 카테고리 내 모델은 종종 무작위적인 방향성을 보입니다. 이러한 불일치는 DiT가 일관된 모양을 학습하는 데 방해가 됩니다.

…(본문이 길어 생략되었습니다. 전체 내용은 원문 PDF를 참고하세요.)…

📸 추가 이미지 갤러리

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Reference

이 글은 ArXiv의 공개 자료를 바탕으로 AI가 자동 번역 및 요약한 내용입니다. 저작권은 원저자에게 있으며, 인류 지식 발전에 기여한 연구자분들께 감사드립니다.

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