한국전력공사 전력연구원 로봇 원격제어기술과 가상현실기술을 접목하는 과정의 일환으로 로봇작업을 3-D 그래픽으로 시뮬레이션하는 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 로봇언어를 이용하여 이동경로를 생성하고 이동된 로봇의 위치와 자세정보를 그래픽변수와 연결하여 가시화하는 일련의 과정을 다룬다. 개발된 시뮬레이션 패키지는 실시간으로 로봇의 움직임을 관찰하는 목적 이외에 로봇작업경로의 생성과 로봇설계 등의 엔지니어링 목적으로도 활용할 수 있는 기능을 갖추고 있다. 이 시스템은 사용자의 편이성과 로봇의 신뢰성 및 가격적인 면 등을 고려하여 팬티엄-II급 산업용 PC와 Windows NT로 구성되어 있고, 그래픽 툴로는 Microsoft가 멀티미디어용으로 개발한 DirectX를 활용하였다. DirectX는 다양한 예제 프로그램을 포함하고 있는 Software Design Tool을 제공하므로 소프트웨어 개발시간을 단축시키는 장점을 가지고 있다.
고차원적인 멀티미디어 컨텐츠를 처리하는 그래픽 가속기를 설계함에 있어서 쉽고 정확한 하드웨어 검증 환경과 임베디드 장치에서의 성능 평가가 필요하다. 이를 해결하기 위해 시뮬레이션파형 분석을 통한 검증이 아니라 실제 연산된 그래픽 이미지를 확인할 수 있는 소프트웨어 래스터라이저를 설계하였다. 설계한 래스터라이저는 윈도우 기반의 환경에서 C언어를 이용하여 래스터화 각 단계 별로 함수로 구현하고 정점 데이터를 입력하여 결과를 검증하였다.
본 논문에서는 웹 브라우저에서 사용자가 직접 마우스를 사용하여 3차원 대칭형 도자기를 모델링하고 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있는 새로운 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 가장 큰 특징은 3D에 대한 전문지식이 없는 일반인들도 쉽게 3D 물체를 생성할 수 있다. 그리고 부가적으로 값비싼 햅틱(haptic)이나 카메라와 같은 장비의 필요 없이 네트워크에 연결된 PC와 마우스만 있으면 이용할 수 있다. 제안된 시스템 개발을 위하여 가상현실과 3차원 그래픽을 위한 국제 표준 언어인 VRML/X3D 언어를 사용하였다. VRML/X3D는 다른 3D 그래픽과 달리 웹을 기반으로 만들어진 언어이기 때문에 사용자와 상호작용하며 가상공간을 탐색할 수 있는 특징이 있다. 이러한 특징과 함께 마우스를 사용한 3D 도자기의 완성도 높은 구현이라는 점에서 매우 유용하고 다른 도자기 모델링 시스템보다 우수한 성능을 나타내었다.
안드로이드 시장이 급성장함에 따라 안드로이드 기반 어플리케이션에 대한 수요가 많아지고 있다. 그로 인해 3D 그래픽적 기능을 요구하는 어플리케이션에 대한 요구도 늘어났다. 그러나 안드로이드 단말기에서는 3D 처리능력이 데스크 탑과 비교하여 성능과 서비스에 한계가 있다. 그렇기 때문에 VNC(Virtual Network Computing)를 사용하여 고성능의 그래픽을 요구하는 프로그램을 실행할 수 있게 된다. VNC 란 클라이언트에서 데스크 탑으로 접속하여 원격으로 제어하고 그 결과를 그래픽으로 확인하는 프로그램이다. 그러나 기존의 Android VNC 는 해상도가 낮고, 이미지 전송 속도가 느리기 때문에 3D 렌더링 이미지 처리가 불가능했다. 또한 Android VNC 는 인터페이스가 불편하여 입력 오류가 많아 사용이 불편했다는 단점 등이 지적되어 왔다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위한 Android Turbo VNC 를 제안한다. Android Turbo VNC는 libjpeg-turbo 코덱을 적용하여 3D 이미지 부분에서 기존의 Android VNC 에 비하여 약 80~120%의 이미지 개선과 이미지 압축률을 4 배정도 높여 CAD 와 같은 고성능의 그래픽을 요구하는 프로그램의 사용을 가능하게 한다. 그리고 Android Turbo VNC 에서는 기존 Android VNC 의 불편한 UI 를 개선하였다. 클라우드 서버에서는 CAD, Document, Game, Video, General 총 5 가지의 프로그램을 서비스하여 그에 맞는 테마 별 UI 를 제공한다. libjpeg-turbo 코덱의 적용을 통해 Android-Turbo VNC 는 수십 장의 설계 도면을 굳이 들고 다니지 않더라도 하나의 테블릿 PC 안에서 보는 것이 가능하게 된다. 테마별 UI 중 CAD 테마는 3D CAD 를 사용하는 산업현장에서 적극적으로 활용될 것으로 기대된다.
Web상에서 구현되는 대부분의 3차원 그래픽 객체는 특정한 사용자의 요구에 따라 원하는 행동을 수행하지 못한다. 단순히 물체에 대한 3차원적인 모습만 보일 뿐, 물체의 기능 등을 web상에서 보이는 데는 한계가 있다. 본 논문에서는 실제 영상으로부터 직접 3차원 모델을 손쉽게 구축하기 위한 영상기반 모델링 도구에서, 사용자의 입력에 따라 설정된 애니메이션 등 3차원 그래픽 객체에 대한 사용자 interaction을 지원할 수 있는 메커니즘 및 개발 방법에 대하여 소개한다.
시뮬레이션 가시화 기술은 시뮬레이터 사용자가 직접적으로 접하게 되는 기술이며, 사용자들은 보다 빠르고, 보다 현실적이며, 보다 직관적인 시뮬레이션 영상을 요구하고 있다. 컴퓨팅 기술 및 영상장비 기술 등의 하드웨어는 우수한 성능으로 발전된 반면, 현재 일반적으로 선박 운항 시뮬레이터에 사용되고 있는 그래픽 렌더링 엔진은 그 한계를 나타내고 있다. 또한 이러한 배경에서 본 논문에서는 선박 운항 시뮬레이션 시스템의 가시화를 위해 필요한 요구사항을 도출하였다. 가시화 요구사항들을 반영할 수 있는 상업용 및 공개용 그래픽 렌더링 엔진에 대해 조사/검토하며, 시스템 요구사항을 만족시키기 위한 그래픽 렌더링 엔진의 장단점을 분석하였다. 이를 통해 선박 운항 시뮬레이션 가시화에 대한 그래픽 렌더링 엔진으로서 OGRE3D의 활용가능성을 평가하였으며, 예부선 운항 시뮬레이션 가시화를 대상으로 OGRE3D 엔진의 타당성을 검토하였다.
가상 현실(VR: Virtual Reality) 기술은 대표적인 몰입형 미디어 기술로써, 컴퓨터 등을 통해 인공적으로 만들어낸 실제와 유사한 특정 환경, 상황 혹은 그 기술 자체를 의미한다. VR 기술은 비교적 간단한 장비를 착용한 것만으로 가상 세계에 구현된 모든 공간을 체험할 수 있기 때문에 사용자가 신체적 불편하더라도 손쉽게 유명 관광 명소를 여행할 수 있다. 또한, 실제 작전지역을 가상 세계에 반영함으로써, 가상 세계에서 안전한 군사 훈련이 가능하다. 이와 같은 활용을 가능하게 하기 위해서는 가상 세계의 배경 정보가 실제 세계의 모습과 흡사한 실사 그래픽으로 구성되어야 한다. 그러나 실사 그래픽을 제작하는 것은 제작 난이도가 높고 제작비용이 비싸다는 제한 사항으로 인하여 실사 그래픽을 바탕으로 한 VR 콘텐츠의 수는 부족하다. 이에 본 논문에서는 일반 카메라를 통해서 촬영한 단일 영상 또는 다시점 영상을 통해서 Point Cloud 데이터를 생성하고, 이를 가상 세계의 배경 정보로 활용하기 위한 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 응용 맞춤형 그래픽 분할 실행 라이브러리에 기반한 효율적인 온라인 소프트웨어 서비스에 대하여 소개한다. 그래픽 분할 실행을 이용한 소프트웨어 서비스는 클라이언트 렌더링을 통하여 3D 그래픽 소프트웨어와 같은 고사양의 소프트웨어를 서버 기반의 온라인 소프트웨어 서비스로 제공할 수 있다. 그래픽 분할 실행은 서버에서 소프트웨어가 실행될 때, 그래픽 관련된 작업은 클라이언트의 GPU를 이용하여 처리하고, 데이터 관련 작업은 서버의 CPU를 이용하여 처리하는 방식이다. 그래픽 분할 실행 소프트웨어 서비스의 성능을 향상시키기 위하여, 비동기 전송 채널을 추가하고, 최적화 된 소프트웨어 공통 모듈과 소프트웨어 맞춤형 모듈을 기존의 그래픽 분할 실행 엔진에 추가한다. 이를 위하여, 본 논문에서는 그래픽 관련 API와 메시지들을 분석하여 소프트웨어 맞춤형 모듈을 구현하고, 서버 사이드 캐싱 방법을 통하여 최적화된 소프트웨어 공통 모듈을 구현하는 방법에 대하여 기술한다. 마지막으로, 성능 비교 실험을 통하여 개선된 분할 실행 엔진이 더 나은 성능을 가짐을 보여준다.
본 논문에서는 모바일 3D 그래픽 가속기의 저전력 텍스쳐 캐쉬 구조를 제안하였다. 모바일 3D 그래픽 가속기는 동작모드에서 대규모 메모리 접근이 필요한 텍스쳐 매핑의 메모리 지연시간을 감소하고 대기모드에서 누설 전력소비를 줄이는 것이 매우 중요하다. 제안하는 텍스쳐 캐쉬 구조는 응용 프로그램의 텍스쳐 필터링 알고리즘에 따라서 가변적인 전력 모드 전환 기준으로 동작하여 누설전력을 줄이고 동작시간의 이득을 얻는다. 제안한 구조의 성능 검증을 위하여 트레이스 기반 텍스쳐 캐쉬 시뮬레이션을 수행하여 누설전력과 수행시간을 모두 고려한 성능 척도에서 이전 연구인 MSA 캐쉬보다 최대 7%의 성능 이득을 얻었다.
최근 데이터베이스의 응용 분야에서는 3차원 그래픽 등과 같은 멀티미디어 데이터를 이용하는 응용분야가 점점 늘어나고 있다. 그러나 아직은 3차원 그래픽에 대한 연구는 시각화 부분에만 집중되어 있고 검색에 대한 연구는 시작 단계에 있다. 본 논문에서 검색의 대상이 되는 assembled 객체는 기본 객체와 사용자 정의 객체로 구성된다. 이와같은 모델링 기법을 이용하여 구축된 3차원 그래픽 데이타베이스 환경에서 공간 분할 이진 트리를 이용한 객체의 모양에 대한 유사성 검색과 3D 스트링을 이용한 공간관계 검색 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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