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분산 메모리 구조를 갖는 병렬 컴퓨터 상에서의 압축 기반 볼륨 렌더링
구기범(Gee-Bum Koo),박상훈(Sanghun Park),송동섭(Dongsub Song),임인성(Insung Ihm) 한국정보과학회 2000 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.6 No.5
본 논문에서는 분산 메모리 구조를 갖는 병렬 컴퓨터 상에서 방대한 크기를 갖는 볼륨 데이타의 효과적인 가시화를 위한 병렬 광선 투사법을 제안한다. 데이타의 압축을 기반으로 하는 본 기법은 다른 프로세서의 메모리로부터 데이타를 읽기보다는 자신의 지역 메모리에 존재하는 압축된 데이타를 빠르게 복원함으로써 병렬 렌더링 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 본 기법은 객체-순서와 영상-순서탐색 알고리즘 모두의 장점을 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 데이타 통신 비용을 감수하여야 하는 PC 및 워크스테이션의 클러스터와 같은 더욱 실용적인 분산 환경에서 매우 유용하다. 본 논문에서는 Cray T3E 병렬 컴퓨터 상에서 Visible Man 데이타를 이용하여 실험을 수행하였다. This paper proposes a new parallel ray-casting scheme for very large volume data on distributed memory parallel computers. Our method, based on data compression, attempts to enhance the speedup of parallel rendering by quickly reconstructing data from local memory rather than expensively fetching them from remote memory spaces. Futhermore, it takes the advantages of both object-order and image-order traversal algorithms. It exploits object-space and image-space coherence, respectively, by traversing min-max octree block-wise and using a run-time quadtree which is maintained dynamically against pixels' opacity values. Our compression-based parallel volume rendering scheme minimizes communications between processing elements during rendering, hence is also very appropriate for more practical distributed systems, such as clusters of PCs and/or workstations, in which data communications between processors are regarded as quite costly. We report experimental results on a Cray T3E for the Visible Man dataset.
데이터 압축에 기반을 둔 분산 메모리 병렬 컴퓨터 상에서의 볼륨 렌더링
구기범(Gee-bum Koo),박상훈(Sanghun Park),송동섭(Dong-sub Song),임인성(Insung Ihm) 한국정보과학회 1999 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1B
본 논문에서는 분산 메모리 구조를 갖는 병렬 컴퓨터 상에서 방대한 크기를 갖는 볼륨 데이터의 효과적인 가시화를 위한 병렬 광선 추적법을 제안한다. 이 기법은 [2, 3]에서 제안하고, [11]에서 그 성능을 향상시킨 볼륨 데이터 압축 기법에 그 기반을 두고 있는데, 병렬/분산 렌더링 시 가장 심각한 문제를 야기하는 프로세서 간의 통신량을 줄임으로써 그 효율을 향상시켰다. 본 논문에서 제안하는 광선 추적법은 렌더링 계산 수행 시 볼륨 데이터에 내재하는 물체공간에서의 정적 응집성(coherence)과 영상평면에 존재하는 영상공간에서의 동적 응집성을 각각 팔진 트리 및 사진 트리를 사용하여 볼륨 렌더링의 효율을 높이도록 하였다. 압축을 통한 통신량의 최소화에 기반을 둔 본 기법은 고가의 병렬 컴퓨터에서뿐만 아니라, 보다 현실적으로 구축할 수 있는 PC 및 워크스테이션들로 구성된 분산 시스템에서도 매우 적절하게 사용이 될 수 있을 것이다. 제안된 알고리즘의 효율성을 보이기 위하여 CRAY T3E-900 병렬 컴퓨터 상에서 Visible Human 데이터를 사용하여 실험을 하였다.
GPU를 이용한 3차원 텍스쳐 기반 볼륨 렌더링의 속도 향상 기법
이중연(Joong-Youn Lee),구기범(Gee Bum Koo) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.1
최신 GPU는 일반 CPU보다 10배 이상 빠른 연산능력을 갖추고 있는데다가 사용자가 직접 프로그래밍할 수 있기 때문에 이를 이용한 고속 볼륨 렌더링 알고리즘에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 스트림 프로세싱에 특화돼있는 GPU의 특성상 early ray termination과 empty space skipping을 구현하는 것이 쉽지만은 않다. 특히 지금까지 제안됐던, 프록시 도형(proxy geometry)을 사용하는 볼륨 렌더링 알고리즘은 empty space skipping은 비교적 효율적으로 구현하지만 early ray termination의 지원은 상대적으로 미비했다. 본 논문에서는 스텐실 버퍼와 OpenGL 확장(extension)을 이용한 2-pass 알고리즘을 통해서 early ray termination과 empty space skipping을 동시에 구현하는 방법을 제시하고, 그 성능을 측정했다.