본 논문에서는 실시간 3차원 온라인 게임을 위한 게임 렌더링 엔진을 설계하고자 한다. 기존에 렌더링 속도를 높이기 위하여 대표적으로 퀘이크 엔진에서는 공간분할을 위해 BSP트리를 사용하였다. 국내에서도 급격히 증가하고 있는 3D온라인 게임을 개발하기 위한 게임엔진이 필요하다. 현재는 고사양의 하드웨어 가속기 개발로 인해 렌더링 시간을 단축시키고 있지만 아직도 저 사양의 시스템을 사용하고 있는 게임 업체에서도 사용 가능한 소프트웨어적인 렌더링 시간 단축을 위한 엔진의 개발이 여전히 요구되고 있다. 따라서 Empty space BSP트리를 이용하여 PVS look-up테이블을 구축하여 렌더링 시간을 줄인 게임엔진을 설계하고 구현하였다.
Although Space Syntax is a well-known technique for spatial analysis, debates have taken place among some researchers because the Space Syntax discards geometric information as both shapes and sizes of spaces, and hence may cause some inconsistencies. Therefore, this study aims at developing methods to recognize and manage spatial shapes for more precise space syntax analysis. To reach this goal, this study employed both a graph theory and binary spatial partitioning (BSP) tree to recognize and manage spatial information. As a result, spatial shapes and sizes could be recognized by checking loops in graph converted from spatial shapes of built environment. Each spatial shape could be managed sequentially by BSP tree with hierarchical structure. Through such recognition and management processes, convex maps composed of the fattest and fewest convex spaces could be drawn. In conclusion, we hope that the methods developed here will be useful for urban planning to find appropriate purposes of spaces to satisfy the sustainability of built environment on the basis of the spatial and social relationships in urban spaces.
충돌검사는 사실감 있는 3 차원 공간을 시뮬레이션 하기 위해서 필수적인 요소이다. 본 논문에서는 BSP 로 표현될 수 있는 정적 게임환경과 Bounding Sphere 로 표현될 수 있는 움직이는 물체와의 효과적인 충돌검사 방법에 대해서 기술하고 있다. 본 논문에서 제안하는 충돌검사 알고리즘은 단 하나의 BSP 트리를 사용하여 임의의 크기의 bounding sphere 와 충돌검사를 할 수 있다는 장점을 가진다.
In this paper, OSP(Octal Space Partitioning) tree is proposed for the real time culling of infinite sets of geometries in interactive Virtual Environment applications. And MSVBSP(Modified Shadow Volume BSP) tree is suggested for the occlusion culling. Experimental results show that the OSP and MSVBSP tree are efficiently implemented in real time rendering of interactive geometries.
본 논문은 3차원 가상 환경을 탐험하는데 있어서 빠르고 효과적으로 충돌 탐지를 검출하는 방법을 제안하고자 한다. 넓은 가상 공간상에서 개체가 증가하는 것에 비례하여 충돌 탐지의 계산 비용은 기하 급수적으로 증가한다. 이를 효과적으로 처리하기 위하여 BSP-tree 분할 방식과 경계 기둥을 사용한다. BSP-tree 분할 방식은 3차원의 넓은 가상 공간을 여러 하위 공간으로 나누어 충돌 탐지가 이루어지는 공간을 축소한다. 이를 통하여 충돌 탐지 개체의 수가 증가하는 것에 따라 기하 급수적으로 증가하는 경계 기둥의 충돌 탐지 비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 경계 기둥은 축소된 하위 공간 상에서 개체간 실제 충돌 탐지가 일어날 가능성 및 충돌 여부를 빠르고 간편하게 판별하도록 한다.
대용량 볼륨 데이타를 가시화하는 효과적인 방법인 후-정열 병렬 렌더링은 부하균형에 의해 성능이 결정된다. 기존의 정적 데이타 분할 방법은 태스크 병렬성만의 관점에서는 자기균형을 쉽게 얻을 수 있었지만, 데이타 내부의 빈 공간을 고려하지 않았기 때문에 데이타 병렬성의 관점에서는 심각한 불균형을 초래할 수 있었다. 본 논문은 태스크 병렬성과 데이타 병렬성이 함께 고려된, 적응적이며 확장적인 부하 균형 기법을 제안한다. 우리는 계층적 자료 구조인 옥트리와 BSP-트리를 효과적으로 결합하여 볼륨 데이타의 실제 영역만을 추출하여 렌더링 노드들로 균등하게 분산시켰으며, 각 렌더링 노드들에서는 3차원 클러스터링 알고리즘을 적용하여 렌더링 순서를 효과적으로 결정하였다. 제안하는 방법은 기존의 정적 데이타 분산 기법에 비해 최대 22배의 병렬성을 높였고 동기화 비용을 낮추어 렌더링 성능을 크게 향상시켰음을 실험을 통해 알 수 있었다.
본 논문에서는 다수의 실내 영상으로부터 영상을 촬영한 카메라의 속성정보와 실내 환경에 대한 기하정보를 추출하는 방법을 제안한다. BSP-Tree를 이용하여 주어진 실영상을 각각의 부분 영역이 실제로도 평면 영역에 해당되도록 분할하였으며, 특징점 대응을 통해 각 분할된 영역의 영상간 대응을 찾고 이로부터 각 분할 영역의 homography를 계산하였다 또한 간단한 가정을 통해 계산된 homography로부터 각 분할영역에 대응된 평면의 방정식과 각 영상을 촬영한 카메라의 속성을 찾아낼 수 있믐을 보였다. 본 논문에서 제안한 방법은 현재 본 연구팀이 구현 중인 영상기반 모델링 시스템에서 핵심적인 기능을 수행하리라 기대된다.
게임에서 충돌탐지는 게임의 성능향상을 위해 중요하다. 본 논문에서는 효율적인 충돌탐지를 위해 BSP 트리를 사용한다. 공격에 사용되는 스프라이트와 공격의 대상이 되는 스프라이트를 트리로 구성하여 빠른 시간내에 충돌탐지를 행한다. 또한 스프라이트의 모양에 따라 경계 볼륨(bounding volume)을 구와 박스(box)를 선택적으로 사용하여 충돌탐지에서 발생하는 문제점을 해결한다.
최근 게임 기술은 모의 수술 시뮬레이션이나 사이버 모델하우스 구축 등의 여러 응용 분야에까지 적용되어지고 있다. 이러한 응용 분야에서 꼭 필요하고 중요한 기술 중 하나는 3D 모델을 실시간으로 절단하는 것이다. 실시간 모의 절단 기술은 자동차나 건축물의 실시간 해체 시뮬레이션 구축에 꼭 필요하며, 다양한 융복합 산업 분야에서 응용이 가능하다. 기존의 BSP-Tree를 이용한 절단 기법에서는 무한 평면을 기준으로 3D 모델을 두 부분으로 절단시키기 때문에 일반적인 절단 작업에 유용하게 사용하기 어렵다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 유한한 영역 내에서 3D 모델을 절단하는 기법을 제안하였다. 구체적으로 절단 경로면을 유한하게 정의할 수 있도록 하였으며, 절단 범위 이내에서만 3D 모델을 분열시키도록 하여, 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 부분 절단 기법의 유용성을 보이기 위해 원자로 3D 모델의 해체 작업 과정을 모의 시뮬레이션 하는 과정에 적용해 보았다.
가시성 전처리는 렌더링을 위하여 실시간에 처리되어야 하는 다각형의 수를 줄여, 전체 랜더링 성능을 향상시키는 유용한 방법 중에 하나이다. 본 논문에서는 새롭고 효율적인 가시성 전처리 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 가상환경 내에서 네비게이션 가능한 지역들이 사전에 직육면체 형태의 셀들로 분할되어 있다고 가정한다. 분할된 하나의 셀에서 보일 가능성이 있는 다각형을 구하기 위해서는 적어도 면-대-면 가시성을 해결해야 한다. 이는 4차원의 가시성 정보를 다루어야 함을 의미한다. 제안된 방법에서는 이러한 4차원이라는 고차원의 가시성 정보를 보다 효율적으로 처리하기 위해서, 포괄적 가시성의 특성을 이용하여 4차원의 정보를 2차원의 평면들에 나타내고 이를 개념적으로 2진공간분할(Binary Space Partitioning) 트리와 유사한 3진트리로 표현하여 처리하였다. 제안된 방법은 건축물 내부환경뿐만 아니라, 도시환경과 같은 보다 일반적인 야외환경도 다룰 수 있으며, 여러 개의 다각형들이 협력적으로 가리는 다각형들도 제거할 수 있다. 제안된 방법은 O(nm)의 계산 시간과 O(n+m)의 공간을 요구한다. 적당한 m을 선택함으로써 사용자는 전처리시간과 계산결과사이에 적절한 선택을 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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