IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.5
no.4
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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.
The ray tracing method, which is one of many photorealistic rendering techniques, requires heavy computational processing to synthesize images. Parallel processing can be used to reduce the computational processing time. A parallel algorithm for the ray tracing has been implemented and executed for various images on transputer systems. In order to develop a scalable parallel algorithm, a processor farming technique has been exploited. Since each image is divided and distributed to each farming processor, the scalability of the parallel system and load balancing are achieved naturally in the proposed algorithm. Efficiency of the parallel algorithm is obtained up to 95% for nine processors. However, the best size of a distributed task is much higher in simple images due to less computational requirement for every pixel. Efficiency degradation is observed for large granularity tasks because of load unbalancing caused by the large task. Overall, transputer systems behave as good scalable parallel processing system with respect to the cost-performance ratio.
The depth of field is the range that the objects inside of this range treated to be focused. Objects that are placed out of this range are out of focus and become blurred. In computer graphics, generating depth of field effects gives a great reality to rendered images. The previous researches on the depth of field in computer graphics can be divided into two major categories. One of them is the distributed ray tracing that samples the lens area against each pixel. It is possible to obtain precise results without noise if enough number of samples are taken. However, to make a good result, a great number of samples are needed, resulting in an enormous timing requirement. The other approach is the method that approximates depth of field effect by post-processing an image and its depth values computed using a pin-hole camera. Though the second technique is not that physically correct like distributed ray tracing, many approaches which using this idea have been introduced because it is much faster than the first approach. But the post-processing have some limitations because of the lack of ray information. In this paper, we first present an improvement technique that corrects the previous post-processing methods and then propose another one that accelerates the distributed ray tracing by using a radiance caching method.
Kim, Dong-Su;Yoon, Jong-Ho;Shin, Woo-Chul;Lee, Kwang-Ho
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.31
no.4
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pp.136-141
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2011
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.
In order to generate a photo-realistic synthesized image, we should reconstruct light environment by 3D analysis of scene. This paper presents a novel method for identifying the positions and characteristics of the lights-the global and local lights-in the real image, which are used to illuminate the synthetic objects. First, we generate High Dynamic Range(HDR) radiance map from omni-directional images taken by a digital camera with a fisheye lens. Then, the positions of the camera and light sources in the scene are identified automatically from the correspondences between images without a priori camera calibration. Types of the light sources are classified according to whether they illuminate the whole scene, and then we reconstruct 3D illumination environment. Experimental results showed that the proposed method with distributed ray tracing makes it possible to achieve photo-realistic image synthesis. It is expected that animators and lighting experts for the film and animation industry would benefit highly from it.
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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v.10
no.4
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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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v.41
no.2
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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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