• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.113-123
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• 2022

광선 추적 기반의 렌더링은 래스터화 기반의 렌더링보다 훨씬 더 사실적인 이미지를 생성한다. 하지만 넓은 시야와 높은 디스플레이 갱신 속도를 요구하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD) 시스템을 대상으로 이를 구현할 때에는 여전히 많은 연산량으로 인하여 부담스럽다. 또한, HMD 화면에 고품질 이미지를 표시하기 위해서는 시각적으로 성가신 공간적/시간적 앨리어스를 줄이기 위해 픽셀당 충분한 수의 광선 샘플링을 수행해야 한다. 본 논문에서는 최근 Kim 등[1]이 제시한 선택적 포비티드 광선 추적법을 확장하여 주어진 HMD 시스템에서 고전적인 Whitted-스타일 광선 추적 수준의 렌더링 효과를 효율적으로 생성해주는 실시간 렌더링 기법을 제안한다. 특히, GPU의 광선 추적 하드웨어를 통한 가속과 시간 제한을 둔 렌더링 방법의 결합을 통하여 고속의 HMD 광선 추적에 적합한 사람의 시각 시스템에 매우 효율적인 적응적 광선 샘플링 방법을 제안한다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제7권3호
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• pp.59-66
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• 2007

광선추적법(ray tracing)은 빛의 반사, 투과 등을 사실적으로 표현할 수 있는 대표적인 전역조명(global illumination) 기술이지만, 복잡한 계산과정으로 인해 실시간 활용에는 많은 제약이 존재한다. 이런 문제를 해결하기 위해 최근에는 GPU(Graphics Processing Unit) 기반의 광선추적법 알고리즘이 활발하게 개발되고 있으며, 본 논문에서는 J. Purcell 등이 제안한 광선추적법 기법을 구현하였다. 그리고 구현된 알고리즘을 인터렉티브 응용분야에 활용하기 위해 렌더링 성능을 개선하는 두가지 방법을 적용하였다. 먼저, 그래픽스 하드웨어에서 지원하는 래스터라이제이션(rasterization)을 적용해 초기 광선의 교차점을 효과적으로 구했다. 또한 대상 물체를 가속화(acceleration) 구조로 구성하여 광선과 물체간의 교차연산에 소요되는 계산시간을 단축하였다. GPU 기반의 광선추적법 렌더링에서 다양한 성능 개선 알고리즘을 적용하여 향상된 렌더링 결과를 구체적으로 분석한 기존 연구가 비교적 적었으며, 본 논문에서는 각 과정에 따른 개선 결과를 제시하였다. 구현된 렌더러와 GPU 기반의 환경 맵을 비교하였으며 이동형 개인 컴퓨터와 무선 센싱 장비를 이용한 무선 원격 렌더링 시스템을 구현하였다. 제안된 시스템은 실시간 합성, 증강현실(augmented reality), 가상현실 등의 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.32 No.1 (A)
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• pp.697-699
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• 2005

본 논문에서는 그래픽 하드웨어를 이용한 텍스처기반 볼륨렌더링으로 DRR 영상을 고속으로 생성하는 방법을 제안한다. 제안방법은 크게 세단계로 구성된다. 첫째, CT 영상 슬라이스 데이터에서 각 슬라이스를 최인접보간법으로 보간함으로써 등방해상도의 볼륨데이터를 생성한다. 둘째, 그래픽 하드웨어의 메모리용량 때문에 발생하는 문제를 해결하기 위해 텍스처 메모리의 효율적 관리방법을 제시한다. 셋째, 텍스처기반 볼륨렌더링을 이용해서 X-ray 영상과 유사한 투시투영한 DRR 영상을 생성한다. 본 논문에서 제안한 방법을 평가하기 위해서 인공 심장 데이터를 사용한다. 제안방법의 수행시간과 화질을 평가하기 위해서 기존 광선추적법, 복셀투영법을 적용한 DRR 영상과 비교 분석하였다. 실험결과 제안 방법은 기존 방법에 비해서 빠르게 DRR 영상을 생성하였고, 영상의 화질 또한 광선추적법의 결과 영상의 화질만큼 좋은 영상을 생성하였기 때문에 실시간 정합에 적합하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.7-15
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• 2020

점집합을 매끄러운 다양체 표면으로 가시화하는 과정에서 전역 조명 기법을 사용하면 다양한 조명 효과로 사실적인 장면을 렌더링 할 수 있다. 광선 추적법에 대한 지속적인 요구와 그래픽스 하드웨어의 발전을 바탕으로 광선 추적법을 위한 전용 GPU와 프로그래머블 파이프 라인이 근래에 소개되었다. 본 논문에서는 광선 추적법의 가속을 지원하는 GPU와 렌더링 파이프라인을 사용하여 점집합 모델에 대한 실시간 전역 조명 렌더링을 수행하는 방법을 제시한다. 즉, 이동 최소 자승법을 적용하여 점집합을 부드러운 음함수 표면으로 근사한 후, GPU기반 광선 추적법을 이용하여 표면과의 광선 교차 검사를 수행하고 교차점에서 쉐이딩 효과를 적용하여 전역 조명 렌더링을 수행한다. 그 결과 오십만개 이상의 점으로 구성된 복잡한 점집합 모델이 포함된 장면을 실시간에 생성할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.123-133
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• 2017

캐시의 성능은 하드웨어 시스템에서 중요한 요인이다. 본 논문은 사운드 렌더링에 적합한 캐시 성능을 분석하기 위해 캐시 시뮬레이션을 진행한다. 또한 본 논문은 기하학적 방법(Geometric method)에서 사용하는 광선 추적(Ray tracing) 기반의 하드웨어 모델들과 캐시 성능을 향상시키기 위한 연구들을 소개한다. 캐시 시뮬레이션은 캐시 크기, 웨이, 블록에 대한 조건들에 대해 다양하게 진행된다. 다양한 시뮬레이션은 캐시 히트율에 영향을 미치는 요인을 찾을 수 있다. 본 논문은 캐시 시뮬레이션 결과와 실제 하드웨어 성능을 비교하여 사운드 렌더링에 적합한 캐시 성능을 분석한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.469-474
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• 2009

본 논문은 CUDA를 이용하여 GPU에서의 최적화된 kd-tree 탐색구조 환경과 광선/삼각형의 교차검사 알고리즘을 통한 실시간의 광선추적 시스템을 제안한다. 기존의 GPU 기반 kd-tree 탐색 알고리즘은 대부분 스택이 없는 GPU 하드웨어의 특성상 임의의 단말노드에서 기하요소의 교차검사가 실패할 경우 상위노드로 상향식 탐색을 진행하기 때문에 노드에 대한 중복 방문이 반드시 필요하거나 혹은 불필요한 메모리의 적재가 필요하기 때문에 큰 장면에 대한 광선추적은 어렵게 된다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 CPU 방식의 kd-tree 탐색과 비슷하게 동작하도록 stack을 CUDA 프레임워크를 이용하여 GPU의 지역메모리로 구현하였기 때문에 기존의 방법 등에서의 문제점을 해결하였다. 또한 탐색구조를 통해서 찾은 말단 삼각형들의 처리를 위해서 최신의 CPU 기반의 교차검사 알고리즘인 Plucker 좌표계 검사를 CUDA로 구현하여 병렬 가속시켰다. Plucker 검사는 기존의 무게중심 좌표 대신에 광선과 삼각형 edge의 관계를 이용하는 간단한 연산만을 이용하는 장점이 있다. 전체 시스템은 단일 커널로 구성되어 있으며 병렬처리를 위한 복잡한 동기화나 광선패킷의 도입 없이 간단하게 구현되었다. 결과적으로 본 논문의 실험은 기존 알고리즘 대비 제안하는 알고리즘이 약 2배의 성능 향상이 있음을 보여 준다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.889-891
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• 2004

본 논문은 약 134 GB에 이르는 시간 가변 해양 볼륨 데이터론 효과적으로 가시화 하기 위한 두 가지 접근 방법을 제시한다. 첫 번째 방법은 고화질의 동영상을 생성하기 위한 오프라인 병렬 볼륨 렌더링 기법으로, 볼륨광선추적법과 등가면 기법을 통합한 렌더링 알고리즘을 적용하여 고해상도의 영상을 생성할 수 있다. 두 번째 방법은, 그래픽스 하드웨어 가속기능을 통해 대화식 가시화가 가능한 멀티 파이프 렌더링을 구현하는 것으로, 복수개의 그래픽스 파이프라인과 3차원 텍스춰 맵핑 가속기능을 이용해 시간의 변화에 따른 해양의 변화를 효과적으로 가시화하고 분석할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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• 한국멀티미디어학회 2004년도 춘계학술발표대회논문집
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• pp.688-691
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• 2004

본 논문에서는 메쉬, 복셀, 골격 데이터를 포함하는 복합적인 옥트리 기반의 형상 표현을 이용하여 해마의 형상을 분석하기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 먼저, 자기공명영상으로부터 분할된 해마 영역에 마칭큐브 알고리즘을 적용하여 다단계 메쉬 데이터를 생성한다. 이렇게 생성된 메쉬 모델을 하드웨어 깊이맵을 이용한 복셀화 과정을 통하여, 중간 단계의 이진 복셀 표현으로 변환한다. 마지막으로 광선 추적 방법에 의해 추출된 샘플 메쉬들에 대하여 L2 Norm을 계산함으로써 형상 특징을 생성한다. 본 연구에서 제시한 방법은 사용자 피킹 인터페이스를 이용하여 국부적 부위에서의 계층적 형상 분석을 가능하게 한다. 또한 계층적 Level-of-Detail 접근방법은 정확도를 유지하며 형상분석의 소요 시간을 절약하도록 한다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.23-26
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• 2022

In this paper, our ray tracing hardware is implemented on the latest high-capacity FPGA board. The system included ray tracing hardware for rendering and tree building hardware for handling dynamic scenes. The FPGA board used in the implementation is a Xilinx Alveo U250 accelerator card for data centers. This included 12 ray tracing hardware cores and 1 tree-building hardware core. As a result of testing in various scenes in Full HD resolution, the FPS performance of the proposed ray tracing system was measured from 8 to 28. The overall average is about 17.7 FPS.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 1부
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• pp.414-419
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• 2008

최근 컴퓨터 그래픽스 분야에서 3차원 렌더링은 영화 제작, 광고, 인테리어 시뮬레이션, 의료 영상 등 많은 분야에서 중요하게 사용되고 있으며 기술의 발달로 인해 그 사실성이 매우 높아지고 있다. 또한 렌더링 기술의 발달과 하드웨어의 비약적인 발전에 의해 실시간 게임 등에도 물리 기반 3차원 렌더링 기법들이 응용되어 사실성을 더해 가고 있다. 그러나 영화 제작 등에 사용될 수 있는 정도의 고품질 영상을 생성하기 위해 아직 적지 않은 시간을 필요로 하는 한계를 가기고 있다. 본 논문에서는 가상의 3차원 공간에 만들어진 복잡한 장면에 대하여 고품질 영상의 매우 중요한 요소 중의 하나인 물리 기반 전역 조영을 빠른 시간 안에 사실적으로 생성할 수 있는 렌더링 기법을 제안한다. 특정 제약 속에서 빠른 계산을 가능하게 하는 프로그래밍 가능한 그래픽스 하드웨어를 사용하여 물리 기반 전역 조영 알고리즘을 가속하고 포톤 매핑 기법을 적용한 광선 추적법 기반에서 효과적으로 동작할 수 있도록 렌더링 시스템의 구조를 최적화 하였다.