IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제5권4호
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pp.289-293
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2016
As more mobile devices are equipped with multi-core CPUs and are required to execute many compute-intensive multimedia applications, it is important to optimize the systems, considering the underlying parallel hardware architecture. In this paper, we implement and optimize ray-tracing application tailored to a given mobile computing platform with multiple heterogeneous processing elements. In this paper, a lightweight ray-tracing application is specified and implemented in Kahn process network (KPN) model-of-computation, which is known to be suitable for the description of real-time applications. We take an open-source C/C++ implementation of ray-tracing and adapt it to KPN description in the Distributed Application Layer framework. Then, several possible configurations are evaluated in the target mobile computing platform (Exynos 5422), where eight heterogeneous ARM cores are integrated. We derive the optimal degree of parallelism and a suitable distribution of the replicated tasks tailored to the target architecture.
광추적표현(ray tracing rendering) 기법은 컴퓨터를 이용하여 현실감 있는 영상을 얻기 위한 음영처리 방법의 하나로 오랜 컴퓨터 처리시간을 필요로 한다. 병렬처리 기법을 적용함으로서 컴퓨터 처리시간을 효과적으로 줄일 수 있어, 본 논문에서는 광추적 기법을 위한 병렬 알고리듬을 구현하고 트랜스퓨터시스템 상에서 실험하였다. 또한 알고리듬의 확장성과 부하균형을 위하여 프로세서 farm 모델을 응용하였다. 전체의 영상을 균일한 크기로 분할하고 각각의 프로세서 farm에 분배하는 방식을 사용하였기 때문에 제안된 알고리듬에서는 병렬시스템의 확장성과 부하의 균형문제를 자연스럽게 해결하였다. 구현된 병렬 알고리듬은 가변의 일꾼을 가지는 트랜스퓨터에서 실행하였으며 효율은 9개의 프로세서를 사용하였을 때 65% 이상으로 나타났다. 가장 우수한 성능을 가지는 경우는 작업의 분할 크기가 256~1024개의 화소를 가질 때인 것으로 측정되었다. 이와 같은 높은 효율과 우수한 확장성 이외에도 트랜스퓨터시스템이 지니고 있는 가격 대 성능비의 우수성으로 인하여, 트랜스퓨터는 확장성 있는 병렬시스템으로 적합한 것을 알 수 있다.
피사계 심도란 카메라에서 초점이 맞은 지점을 전후로 초점이 맞은 것과 유사한 선명도를 가지는 영역을 말한다. 이 영역을 벗어난 물체들은 아웃 포커싱 되어 흐릿하게 보이게 된다. 렌더링 한 이미지에 피사계 심도 효과를 내게 되면 그렇지 않은 이미지에 비해 훨씬 사실적인 영상을 얻을 수 있다. 렌더링에서 피사계 심도 효과를 내기 위한 기존 연구는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 먼저 분산 광선 추적법은 한 픽셀에 대해 주어진 렌즈 영역을 샘플링 하는 방법이다. 이 방법은 샘플링 횟수가 많아질수록 노이즈가 없는 정회한 영상을 얻게 되지만 그러기 위해서는 시간이 매우 많이 걸린다. 반면 후처리 방법은 광선 추적법 등을 이용하여 얻은 핀홀 카메라 이미지와 깊이 정보를 이용하여 피사계 심도 효과를 내는 것인데 분산 광선 추적법 만큼 정확하지는 않지만 훨씬 빠른 속도로 유사한 결과를 얻을 수 있어 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 후처리 방법은 핀홀 카메라에서 생성된 이미지만을 이용하므로 실제 렌즈에서 보이는 모든 정보를 알 수 없다는 한계가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 두 가지 형태의 방법을 각각 발전시켜 후처리 기반 피사계 심도 계산의 정확도를 높이는 방법과 분산 광선 추적법의 계산 속도를 향상시키는 방법을 제시한다.
The lightshelf system reduces intense illumination levels of indoor from direct sun light and reflect to lead diffused light into indoor deeply. This study aims to design acurved-lightshelf by a ray tracing method and evaluate the daylighting performance of window integrated with the curved-lightshelf by computer simulations. For this purpose, evaluation test model was designed for the experiments to validate the simulation model, and the curved-lightshelf was designed by the ray tracing method using Ecotect. After the office model was designed using 3D simulation, the average indoor illuminance, luminance and distribution of illuminance were evaluated by simulation which has a algorithm of Radiosity and Ray-Tracing method under four different cases(case1;no lightshelf, case2; Flat board, case3; tilted at $30^{\circ}$ angle, case4; the curved-lightshelf). As results, it turns out that case1 showed higher average illuminance and case4 was more uniformly distributed than case2 and case3, In addition average luminance of case1 was also lower. indicating that the curved-lightshelf would reduce the possibility of the glare, while maintaining the sufficient daylight level.
실 세계 공간에 가상 물체를 사실적으로 합성하기 위해서는 공간 내에 존재하는 조명정보 등을 분석해야 한다. 본 논문에서는 카메라에 대한 사전 교정(calibration)없이 카메라 및 조명의 위치 등을 추정하는 새로운 조명공간 재구성 방법이 제안된다. 먼저, 어안렌즈(fisheye lens)로부터 얻어진 전방향(omni-directional) 다중 노출 영상을 이용해 HDR (High Dynamic Range) 래디언스 맵(radiance map)을 생성한다. 그리고 다수의 대응점으로부터 카메라의 위치를 추정한 다음, 방향벡터를 이용해 조명의 위치를 재구성한다. 또한 대상 공간 내 많은 영향을 미치는 전역 조명과 일부 지역에 국한되어 영향을 주는 방향성을 갖는 지역 조명으로 분류하여 조명 환경을 재구성한다. 재구성된 조명환경 내에서 분산광선추적(distributed ray tracing) 방법으로 렌더링한 결과로부터 사실적인 합성영상이 얻어짐을 확인하였다. 제안된 방법은 카메라의 사전 교정 등이 필요하지 않으며 조명공간을 자동으로 재구성할 수 있는 장점이 있다.
The Kepler(NASA) and CoRoT(ESA) space telescopes are surveying thousands of exoplanet for finding Earth-like exoplanets with similar environments of the Earth. Then the TPF(NASA), DARWIN(ESA) and many large-aperture ground telescopes have plan for spectroscopic observations of these earth-like exoplanets in next decades. Now, it has been started to simulate the disk averaged spectra of the earthlike exoplanets for comparing the observed spectra and suggesting solutions of environment of these planets. Previous research, the simulations are based on radiative transfer method, but these are limited by optical models of Earth system and instruments. We introduce a new simulation method, IRT(Integrated Ray Tracing) to overcome limitations of previous method. The 3 components are defined in IRT; 1)Sun model, 2)Earth system model (Atmosphere, Land and Ocean), 3)Instrument model. The ray tracing in IRT is simulated in composed 3D real scale space from inside the sun model to the detector of instrument. The Sun model has hemisphere structure with Lambertian scattering optical model. Atmosphere is composed of 16 distributed structures and each optical model includes BSDF with using 6SV radiative transfer code. Coastline and 5 kinds of vegetation distribution data are used to land model structure, and its non-Lambertian scattering optical model is defined with the semi-empirical "parametric kernel method" used for MODIS(NASA) and POLDER(CNES) missions. The ocean model includes sea ice cap structure with the monthly sea ice area variation, and sea water optical model which is considering non-lambertian sun-glint scattering. Computation of spectral imaging and radiative transfer performance of Earth system model is tested with hypothetical space instrument in IRT model. Then we calculated the disk averaged spectra of the Earth system model in IRT computation model for 8 cases; 4 viewing orientation cases with full illuminated phase, and 4 illuminated phase cases in a viewing orientation. Finally the DAS results are compared with previous researching results of radiative transfer method.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제10권4호
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pp.290-295
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2010
In this paper, an interference analysis method with a site-specific path loss model for a wireless personal area network (WPAN) is proposed. The site-specific path loss model is based on geometrical optics and geometric probability to consider both site-specific radio propagation characteristics and a closed-form expression to obtain the mean interference from which the uniformly distributed multiple interferers are derived. Therefore, the proposed interference analysis method can achieve more computational simplicity than the Monte-Carlo (MC) simulation, which uses the ray-tracing (RT) technique. In addition, better accuracy than the conventional interference analysis model that uses stochastic method can also be achieved. To evaluate the proposed method, a signal to the interference-noise ratio with a mean interference concept for uniformly distributed interferers is calculated and compared in two simulation scenarios. As a result, the proposed method produces not only better matched results with the MC simulation using the RT technique than the conventional interference analysis model, but also simpler and faster calculation, which is due to the site-specific path loss model and closed-form expression for interference calculation.
We present construction of 3D Earth optical Model for in-orbit performance prediction of L1 halo orbiting earth remote sensing instrument; the Albedo Monitor and Radiometer (Amon-Ra) using Integrated Ray Tracing (IRT) computational technique. The 3 components are defined in IRT; 1) Sun model, 2) Earth system model (Atmosphere, Land and Ocean), 3)Amon-Ra Instrument model. In this report, constructed sun model has Lambertian scattering hemisphere structure. The atmosphere is composed of 16 distributed structures and each optical model includes scatter model with both reflecting and transmitting direction respond to 5 deg. intervals of azimuth and zenith angles. Land structure model uses coastline and 5 kinds of vegetation distribution data structure, and its non-Lambertian scattering is defined with the semi-empirical "parametric kernel method" used for MODIS (NASA) missions. The ocean model includes sea ice cap with the sea ice area data from NOAA, and sea water optical model which is considering non-Lambertian sun-glint scattering. The IRT computation demonstrate that the designed Amon-Ra optical system satisfies the imaging and radiometric performance requirement. The technical details of the 3D Earth Model, IRT model construction and its computation results are presented together with future-works.
Kim, Tae-Young;Baik, Jee-Seon;Park, Joo-Young;Chae, Hwa-Sung;Huh, Kyung-Hoe;Choi, Soon-Chul
Imaging Science in Dentistry
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제41권2호
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pp.79-84
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2011
Purpose : The aim of the present study was to investigate the disagreement of cephalometric analysis depending on the reference determination of midsagittal plane on three-dimensional computed tomography. Materials and Methods : A total of 102 young women with class III dentofacial deformity were evaluated using three-dimensional computed tomography. The cranial and facial midsagittal planes were defined and the amounts of jaw deviation were calculated. The amounts of jaw deviation were compared with paired t-test (2-tailed) and Bland-Altman plot was drawn. Results : The landmark tracing were reproducible ($r{\ge}.978$). The jaws relative to the cranial midsagittal plane were 10-17 times more significantly deviated than to the facial midsagittal plane (P<.001). Bland-Altman plot demonstrated that the differences between the amounts of jaw deviation from two midsagittal planes were not normally distributed versus the average of the amounts of jaw deviation from two midsagittal planes. Conclusion : The cephalometric analyses of facial asymmetry were significantly inconsistent depending on the reference determination of midsagittal plane. The reference for midsagittal plane should be carefully determined in three-dimensional cephalometric analysis of facial asymmetry of patients with class III dentofacial deformity.
Recently, cosmic voids have been recognized as a powerful cosmological probe. A number of studies have focused on the effects of the gravitational lensing by voids on the temperature (and in some cases polarization) anisotropy of the Cosmic Microwave Background (CMB) background at relatively large to medium scales, l ~ 1000. Many of these studies attempt to explain the unusually large cold spot in CMB temperature maps and dynamical evidence of dark energy via detections of late-time integrated Sachs Wolfe (ISW) effect. Here, the effects of lensing by voids on the CMB temperature anisotropy at small scales, up to l = 3000, will be investigated. This work is carried out in the light of the benefits of adding large catalogues of cosmic voids, to be identified by future large galaxy surveys such as EUCLID and LSST, to the analysis of CMB data such as those from Planck mission. Our numerical simulation utilizes two methods, namely, the small-de ectionangle approximation and full ray-tracing analysis. Using the fitted void density profiles and radius (RV ) distribution available in the literature from N-body simulations, we simulated the secondary temperature anisotropy (lensing) of CMB photons induced by voids along a line of sight from redshift 0 to 2. Each line of sight contains approximately 1000 voids of effective radius $RV_{,eff}=35h^{-1}Mpc$ with randomly distributed radial and projected positions. Both methods are used to generate temperature maps. The two methods will be compared for their accuracy and effciency in the implementation of theoretical modeling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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