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3차원 그래픽스 기하 파이프라인 기반의 래스터 파이프라인 구현
백낙훈(Nakhoon Baek) 한국콘텐츠학회 2013 한국콘텐츠학회논문지 Vol.13 No.8
래스터 연산은 트루 컬러 이미지(픽스맵)나, 단색 이미지(비트맵)을 표현하기 위해서 광범위하게 사용된다. 이 기능은 이미지 프로세싱 기능이나, 폰트 출력 시에 강하게 요구된다. 반면에, OpenGL ES 하드웨어등을 포함하는, 현재의 모바일 그래픽스 플랫폼들에서는 이 기능을 직접 제공하지는 않는다. 모바일 그래픽스 플랫폼들에서 이러한 래스터 연산을 완벽히 제공하기 위해서, 본 논문에서는 그래픽스 이미지들을 3차원 점들의 집합으로 해석하고, 풀-소프트웨어 구현 방식으로, 이들 3차원 점들을 전형적인 3차원 기하 파이프라인으로 처리하게 했다. 구현 결과는 충분한 실행 속도를 보였고, 정확도를 증명하기 위한 공식 검증 테스트(conformance test)들을 모두 통과하였다. Raster operations are widely used to display full-color graphics images (or pixmaps) and single-color images (or bitmaps). These features are strongly needed for image processing applications and font output. However, current mobile graphics platforms, including OpenGL ES hardware implementations, do not directly support these features. To fully support those raster operations on the mobile graphics platforms, we interpreted the graphics images as a set of 3D points, and processed those 3D points through the typical 3D geometry pipelines, in a full-software implementation. Our implementation shows sufficient execution speeds, and passed the official conformance tests to show its correctness.
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백낙훈 ( Nak Hoon Baek ) 한국정보처리학회 2014 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.3 No.4
OpenGL ES(OpenGL for Embedded System) 2.0은 현재 스마트 폰과 태블릿 PC에서 가장 널리 사용되고 있는 3차원 그래픽스 API표준이다. 이를 이용하는 개발과정에서는 상대적으로 성능이 떨어지는 모바일 환경보다는 데스크 탑 환경이 선호된다. 따라서, OpenGL 라이브러리만제공되는 데스크 탑 환경에서, 모바일 그래픽스 환경에서의 OpenGL ES 2.0 API를 그대로 에뮬레이션 할 필요가 있다. 본 논문은 PC 상에서OpenGL ES 2.0을 에뮬레이션하기 위해, 기술적 문제점들을 극복하는 방법들과 이에 따른 구현 결과를 제시한다. 구현된 OpenGL ES 2.0 에뮬레이션 라이브러리는 데스크 탑 PC 상에서 동작하고, 공식적인 검증 테스트(conformance test suite)의 96%이상을 통과하여, 구현의 정확성을 보였다. 또한, 상업적으로 제공되는 벤치마크 프로그램들에 대한 테스트에서 기존의 상업적 구현 사례와 동등한 수행 속도를 보였다. OpenGL ES(OpenGL for Embedded System) 2.0 is one of the most widely used 3D graphics API(application progrma interface) standard for smart phones and tablet PCs at this time. During programming with this API, they prefer desktop environment rather than the target mobile environment, which has relatively low computing power. Thus, we need to emulate the OpenGL ES 2.0 API on the desktop PCs, where only OpenGL API libraries are available. In this paper, we present technical difficulties and their solutions to emulate OpenGL ES2.0 on desktop PCs. Our final implementation of OpenGL ES 2.0 emulation library works on desktop PCs and passed over more than 96%of the official CTS(conformance test suites) to prove the correctness of our implementation. Additionally, for the commercially available benchmark programs, our implementation shows equivalent execution speeds to the previous commercial OpenGL ES 2.0 implementations.
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백낙훈(Nak-hun Baek),유관희(Kwan-Hee Yoo),신영섭(Young-Seop Shin),신성용(Sung-Yong Shin),좌경룡(Kyung-Yong Chwa) 한국정보과학회 1992 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.19 No.2
컴퓨터 그래픽스의 발달에 따라 컴퓨터 그래픽스 국제 표준에 대한 요구가 점차 증가하고 있으며, VDI 수준의 그래픽스 국제 표준인 CGM(Computer Graphics Metafile)과 CGI(Computer Graphics Interface)의 경우는 특히 ODA, CAD/CAM 등의 분야에서 활발하게 사용되고 있다. 이들은 동일한 프로토콜을 사용할 뿐만 아니라 서로 보완적인 관계를 가지므로, 함께 사용되는 것이 자연스러우며, 구현 단계에서는 상당한 부분을 공유함으로써 구현에 필요한 자원들을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 두 그래픽스 국제 표준들이 단독적으로, 또는 서로 연관되어 사용되는 경우를 모두 고려한 후, 이들을 함께 구현하기 위한 구현 모델(implementation model)을 제시한다. 이 구현 모델은 CGM과 CGI에서 정의한 참조 모델(reference model)에 부합되며, 두 국제 표준에의 완전한 지원이 가능하다. 세부적으로는 모듈화된 각 기능 단위들이 모여 필요한 기능을 제공하는 방식을 취한다. 이러한 구현 모델의 제시는 모듈화된 설계로 전체 패키지의 개발 비용을 절감시키고, 다른 시스템으로의 이식성을 높여주는 특징을 가진다.
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Semi-Lagrangian 이류항 계산의 추적법 개선
박수완,백낙훈,유관우,Park, Su-Wan,Baek, Nak-Hoon,Ryu, Kwan-Woo 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지 A Vol.16 No.6
일반적으로 사실성 있는 유체를 시뮬레이션하기 위해 Navier-Stokes 방정식을 사용한다. Euler 구조에서 Navier-Stokes 방정식을 풀 때, 이 류항은 비선형이어서 계산이 복잡하기 때문에 근사화한 모델로 Semi-Lagrangian 방법을 사용한다. Semi-Lagrangian 방법에서는 먼저 이류하 는 위치를추적하고, 추적한 위치에서 값을 보간해서 사용한다. Stam이 제안한 방법으로 계산할 경우, 이 과정에서 수치적 소실이 많이 발생하 기 때문에 수치적 소실을 보정하려는 노력들이 있어 왔다. 그러나 대부분의 경우에 보간하는 과정에서의 소실을 줄이려는 노력이거나, 입자를 같이 사용하는 방법이었다. 따라서 본 논문에서는 Euler 구조에서 다른 추가나 변형을 가하지 않고 이류항의 연산에서 추적법을 개선함으로 수 치적 소실을 줄이는 방법을 제안한다. 우리의 방법에서는 현재 격자의 속도로 역추적하는 기존의 방법이 아니라, 현재의 격자로 오게 될 속도 를 가진 격자를 찾아서, 그 격자의 물리량들을 선형 보간하여 사용한다. 이는 직관적으로 생각할 때, 어느 지점의 물리량은 그 지점의 속도로 인해 다음 단계에 다른 지점에 있게 된다는 사실을 그대로 적용한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법으로 기체를 시뮬레이션 했을 때 수치적 소 실이 줄었으며, 그로 인해 사실성을 높이면서도 실시간 처리가 가능했다. To realistically simulate fluid, the Navier-Stokes equations are generally used. Solving these Navier-Stokes equations on the Eulerian framework, the non-linear advection terms invoke heavy computation and thus Semi-Lagrangian methods are used as an approximated way of solving them. In the Semi-Lagrangian methods, the locations of advection sources are traced and the physical values at the traced locations are interpolated. In the case of Stam's method, there are relatively many chances of numerical losses, and thus there have been efforts to correct these numerical errors. In most cases, they have focused on the numerical interpolation processes, even simultaneously using particle-based methods. In this paper, we propose a new approach to reduce the numerical losses, through improving the tracing method during the advection calculations, without any modifications on the Eulerian framework itself. In our method, we trace the grids with the velocities which will let themselves to be moved to the current target position, differently from the previous approaches, where velocities of the current target positions are used. From the intuitive point of view, we adopted the simple physical observation: the physical quantities at a specific position will be moved to the new location due to the current velocity. Our method shows reasonable reduction on the numerical losses during the smoke simulations, finally to achieve real-time processing even with enhanced realities.
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