• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제6권5호
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• pp.457-467
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• 2000

본 논문에서는 분산 메모리 구조를 갖는 병렬 컴퓨터 상에서 방대한 크기를 갖는 볼륨 데이터의 효과적인 가시화를 위한 병렬 광선 투사법을 제안한다. 데이터의 압축을 기반으로 하는 본 기법은 다른 프로세서의 메모리로부터 데이터를 읽기보다는 자신의 지역 메모리에 존재하는 압축된 데이터를 빠르게 복원함으로써 병렬 렌더링 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 본 기법은 객체-순서와 영상-순서 탐색 알고리즘 모두의 정점을 이용하여 성능을 향상시켰다. 즉, 블록 단위의 최대-최소 팔진트리의 탐색과 각 픽셀의 불투명도 값을 동적으로 유지하는 실시간 사진트리를 응용함으로써 객체-공간과 영상-공간 각각의 응집성을 이용하였다. 본 논문에서 제안하는 압축 기반 병렬 볼륨 렌더링 방법은 렌더링 수행 중 발생하는 프로세서간의 통신을 최소화하도록 구현되었는데, 이러한 특징은 프로세서 사이의 상당히 높은 데이터 통신 비용을 감수하여야 하는 PC 및 워크스테이션의 클러스터와 같은 더욱 실용적인 분산 환경에서 매우 유용하다. 본 논문에서는 Cray T3E 병렬 컴퓨터 상에서 Visible Man 데이터를 이용하여 실험을 수행하였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제13A권4호
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• pp.305-316
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• 2006

현재의 거의 대부분의 3차원 그래픽 프로세서는 한 개의 삼각형을 빠르게 처리하는 구조로 되어 있으며, 향후 여러 개의 삼각형을 병렬적으로 처리할 수 있는 프로세서가 등장할 것으로 예상된다. 고성능으로 삼각형을 처리하기 위해서는 각 래스터라이저마다 고유한 픽셀 캐시를 가져야 한다. 그런데, 병렬로 처리되는 경우 각각의 프로세서와 프레임 메모리 간에 일관성 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 각각의 그래픽 가속기에 픽셀 캐시를 사용가능 하게 하면서 성능을 증가시키고 일관성 문제를 해결하는 병렬 렌더링 프로세서를 제안한다. 제안하는 구조에서는 픽셀 캐시 미스에 의한 지연(latency)을 감소시켰다. 이러한 2가지 성과를 위하여 현재의 새로운 픽셀 캐시 구조에 효과적인 메모리 구조를 포함시켰다. 실험 결과는 제안하는 구조가 16개 이상의 래스터라이저에서 거의 선형적으로 속도 향상을 가져옴을 보여준다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (B)
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• pp.634-636
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• 2000

기존의 병렬 볼륨 렌더링 방법들은 프로세서간의 발생하는 많은 통신량 때문에 통신 속도가 매우 빠른 병렬컴퓨터를 이용하였고 통신속도가 느린 분산 환경에서는 구현이 불가능해 보였다. 또한 가시화하려는 볼륨 데이터도 점점 방대해지고 있는 실정이다. 이에 본 논문에서는 통신 속도에 구애받지 앉을뿐더러 매우 큰 볼륨데이터를 다루는 병렬/분산 볼륨 렌더링을 제안한다. 본 방법은 고비용을 필요로 하는 원격 메모리 접근 대신에 압축을 기반으로 하여 필요한 데이터를 지역 메모리에서 빠르게 복원함으로써 좋은 성능향상(speedup)을 나타낸다. 이것은 각 프로세서가 전체 볼륨 데이터를 모두 적재하고 있다는 것을 의미한다. 다라서 렌더링 과정중에 발생하는 프로세서간의 통신을 최소화할 수 있었고, 이런 방식은 높은 통신 비용으로 효율적 병렬/분산 처리가 힘든 분산 메모리 병렬 컴퓨터나 PC/워크스테이션 클러스터상에서 매우 적합하다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.1620-1632
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• 1998

본 논문에서는 볼륨렌더링을 위한 빠른 병렬 알고리즘을 제안하고, 이를 4,096개의 프로세서를 가진 MasPar MP-2범용병렬 컴퓨터에서 C 언어와 MPL(MasPar Programming Language)언어를 이용하여 구현하였다. 본 알고리즘은 현재 가장 빠른 순차 볼륨 렌더링 알고리즘으로 알려진 Lacroute의 Shear-Warp 알고리즘을 병렬화한 것이다. 본 병렬 알고리즘은 밀림변환 공간 분할 기법과 이전의 렌더링 단계에서 얻은 부하정보를 이용하여 다음 렌더링시 부하를 균형화하는 부하균형화 기법을 이용함으로써 통신 오버헤드를 줄이며, 연속길이부호화 기법에 의한 볼륨 데이터 구조를 이용함으로써 처리할 복셀의 수를 크게 줄인다. MasPar MP-23에서 $128\times128\times128$복셀로 구성된 인체 두뇌 볼륨 데이터세트에 대하여 실험한 결과 초당 3~4프레임의 속도로 렌더링하였으며 본 알고리즘의 확장성에 의하여 16,384개의 프로세서를 가진 MasPar MP-2 시스템에서는 초당 12~16프레임의 렌더링이 가능할 것으로 기대된다. 또한 더 큰 볼륨에 대해서도 최근의 SIMD 또는 MIMD 머신상에서는 초당 30~60프레임의 렌더링이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권10호
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• pp.579-585
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• 2003

최근 대부분의 3차원 그래픽 렌더링 프로세서는 메모리 접근 지연 및 대역폭을 줄이기 위해 깊이 데이타와 색상 데이타를 가지고 있는 픽셀 캐쉬(pixel cache)를 사용한다. 본 논문에서는 렌더링 프로세서의 성능을 향상시키기 위한 효과적인 픽셀 캐쉬 구조를 제시한다. 제안하는 픽셀 캐쉬 시스템은 기본적으로 3차원 렌더링 프로세서에서 수행되는 깊이 검사(Z-test) 결과에 의해 선택적으로 깊이 데이터를 캐쉬에 저장하며, 색상 데이타는 별도의 버퍼에 저장한다. 시뮬레이션 결과에 의하면 16K바이트의 제안하는 캐쉬 시스템이 32K바이트의 일반적인 캐쉬보다 더 나은 성능을 보인다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
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• pp.1363-1366
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• 2006

본 논문에서는 각각의 그래픽 가속기에 픽셀 캐시를 사용가능 하게 하면서 성능을 증가시키고 일관성 문제를 해결하는 병렬 렌더링 프로세서를 제안한다. 제안하는 구조에서는 픽셀 캐시 미스에 의한 latency를 감소시켰다. 이러한 2가지 성과를 위하여 현재의 새로운 픽셀 캐시 구조에 효과적인 메모리 구조를 포함시켰다. 실험 결과는 제안하는 구조가 16개 이상의 레스터라이저에서 거의 선형적으로 속도 향상을 가져옴을 보여준다..

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2005년도 춘계학술발표대회
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• pp.1713-1716
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• 2005

최근 3 차원 그래픽 영상의 복잡도가 점점 증가함에 따라, 가시성 선별에 관련된 연구는 3 차원 렌더링 프로세서 설계에 있어서 중요한 핵심 연구 중 하나가 되었다. 본 논문에서는 기존의 픽셀 캐쉬의 정보를 이용하여 가시성 선별을 수행하는 새로운 래스터라이제이션 파이프라인을 제안하고 있다. 제안 구조에서는 가시성 정보를 관리하기 위해서 계층적 z-버퍼 (HZB)와 같이 규모가 큰 별도의 하드웨어를 추가하지 않고, 픽셀 캐쉬에 저장되어 있는 데이터를 참조하여 주사 변환 과정에서 가시성 선별을 수행하고 있다. 캐쉬에서 접근 참조 실패된 프리미티브에 대해서는 픽셀 래스터라이제이션 파이프라인의 z-테스트 과정에서 은면 제거를 수행하도록 하였고, 선 인출 기법을 적용하여 픽셀 캐쉬의 접근 실패에 따른 손실을 줄여주었다. 실험 결과, 제안 구조는 일반 픽셀 파이프라인 구조에 비해 약 32%, HZB 구조에 비해 약 7%의 성능 향상을 보이고 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2001년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.255-258
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• 2001

광선추적기법은 사진과 같은 고해상도의 영상을 만들어내는 렌더링 기법중의 하나이다. 이 기법은 이미지를 합성하는데 많은 양의 계산 시간을 필요로 한다. 병렬처리 기법이 광선추적에 계산양의 처리 기간을 감소하기 위하여 사용될 수 있다. 본 논문에서는 병렬 광선추적 기법을 MPI(Message Passing Interface)를 사용하여 IBM Supercomputer 상에서 노드의 개수의 증가에 따른 속도 향상과 노드간에 전달되는 메시지의 크기에 따른 성능 향상을 실험하였다. 본 논문에서 실험한 병렬 광선 추적 기법으로 IBM SP 시스템 상에서 다양한 영상을 생성하였다. 영상은 분할가능하고 노드에 분배할 수 있기 때문에 병렬화 범주에 들 수 있으며 부하균형을 맞출 수 있다. 실험에서 프로세서수의 증가에 따른 이상적인 속도향상률(Speed-up rate)을 15개의 프로세서를 사용하여 얻을 수 있었다. 광선을 추적하여 영상을 합성해 낼 때 표현하고자 하는 영상이 단순한 객체로 이루어져 있다면 각 노드에 분산해줘야 할 작업의 크기는 복잡한 객체들로 구성된 영상보다 클 때 더 놓은 성능을 나타내었다. 분산작업의 크기가 작아 상대적으로 통신횟수가 증가할 때 렌더링시 효율저하를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권5호
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• pp.56-70
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• 2010

현실감 있는 3차원 그래픽 영상을 지원하기 위해서는 3차원의 그래픽 데이터를 기반으로 사실감을 부여하여 2차원 영상을 생성하는 렌더링 기술과 방대한 양의 데이터에 대해 복잡한 연산을 효율적으로 처리할 수 있는 고성능 그래픽 프로세서가 요구된다. 이로 인해 그래픽 하드웨어는 급속히 발전하였고 기존에 실시간 처리가 불가능했던 여러 고급 렌더링 효과들을 가능하게 하고 있다. 과거에 비해 셰이딩 기술이 발전하면서 사실적인 영상의 렌더링이 가능하게 되었으나 아직 많은 계산 시간을 필요로 하고 있다. 실사와 같은 영상을 빠르게 처리하기 위해서 그래픽 프로세서는 많은 데이터에 대해 복잡한 부동소수점 연산을 효율적으로 처리 할 수 있도록 다수의 연산유닛이 집적되는 방향으로 발전하고 있다. 본 논문에서는 프로그램어블 통합 셰이더 프로세서에서 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위해 특수 함수 유닛을 설계하고 구현하였다. 설계한 특수 함수 유닛에 대해 기능적 레벨의 시뮬레이션을 하여 동작을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4(xc4vlx200)에 구현하여 하드웨어 리소스 사용율과 동작속도를 확인 하였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제5권3호
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• pp.39-47
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• 2005

현재의 거의 대부분의 3차원 그래픽 프로세서는 한 개의 삼각형을 빠르게 처리하는 구조로 되어 있으며, 향후 여러 개의 삼각형을 병렬적으로 처리할 수 있는 프로세서가 등장할 것으로 예상된다. 고성능으로 삼각형을 처리하기 위해서는 각각의 레스터라이저마다 각각의 고유한 픽셀 캐시를 가져야 한다. 그런데, 병렬로 처리되는 경우 각각의 프로세서와 프레임 메모리 간에 일관성 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 각각의 그래픽 가속기에 픽셀 캐시를 사용가능 하게 하면서 성능을 증가시키고 일관성 문제를 효과적으로 해결하는 병렬 렌더링 프로세서를 제안한다. 또한 제안하는 구조에서는 픽셀 캐시 미스에 의한 지연시간을 크게 감소시켰다. 실험 결과는 본 구조가 16개 이상의 레스터라이저에서 선형적으로 속도 향상을 가져옴을 보여준다.