Efficient GPU Isosurface Ray-casting of BCC Datasets

김민호,김현준,Kim, Minho,Kim, Hyunjun,Sarfaraz, Aaliya Korea Computer Graphics Society 2013 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.23 No.2

본 연구에서는, 결과물의 우수함을 유지하면서도 기존 연구결과의 성능을 4-7배 향상시킨 실시간 GPU 등가면 볼륨 레이케스터를 제시한다. 이러한 성능 향상은 효율적인 빈공간 생략법과 분석적 그레디언트 계산법을 도입함으로써 가능하다. 빈공간 생략법은 스플라인 조각들의 BB-형식으로부터 만등어진 최소/최대값 옥트리에 기반하고 있고, 분석적 그레디언트 계산법은 보다 정확한 렌더링 결과를 제공할 뿐 아니라 더욱 빠른 계산이 가능하도록 한다. This paper presents a real-time GPU (Graphics Processing Unit) isosurface ray-caster that improves the performance by 4-7 folds from our previous method, while keeping the superior visual quality. Such an improvement is achieved by incorporating an efficient empty-space skipping scheme and an analytic normal computation. The empty-space skipping scheme is done by building an min/max octree computed from the BB(Bernslein-B$\acute{e}$zier)-form of spline pieces and the analytic normal Formula provides not only a nice visual quality but also an improved evaluation performance.

Visualization of Trivariate Scattered Data Interpolation

이건,Lee, Kun Korea Computer Graphics Society 1996 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.2 No.2

산포된 자료 보간을 응용하는 분야에는 모델링, 자연현상 가시화 등을 비롯하여 여러 가지를 들 수 있다. 사면체 분할은 사차원적 공간 형성을 위한 전 처리 단계 중의 하나이다. 본 논문은 다양한 사면체 분할법인, Delaunay, least squares fitting, gradient difference, 와 jump in normal direction derivatives 들을 논의하였다. 본 논문은 사면체 영역을 가시화 함으로써, 사면체 분할법들을 구별시키고, 사면체 영역을 바탕으로 보간된 공간상의 등사치를 수치적 뿐만 아니라 시각적으로 가시화 하여 그 정확도를 비교 분석할 수 있는 방법을 제시하였다. The numerous application of scattered data include the modeling and visualization of physical phenomena. A tetrahedrization is one of pre-processing steps for 4-D surface interpolation. In this paper, various tetrahedrization methods are discussed including, Delaunay, least squares fitting, gradient difference, and jump in normal direction derivatives. This paper discriminates the characteristics of tetrahedrization through visualizing tetrahedral domain. This paper also, provides the tool that can compare and analyze the quality of 4-D space approximation over tetrahedral domain numerically, as well as graphically.

A Study on the Coarseness for the Fractal Image Compression

함도용,남현우,김하진,Hahm, Do-Yong,Nam, Hyeon-Woo,Kim, Ha-Jin Korea Computer Graphics Society 1998 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.4 No.1

현재와 같이 그래픽을 기반으로 하는 멀티미디어 환경에서 이미지 데이터의 압축과 재생을 위한 이미지 처리 기법은 생성되는 커다란 크기의 데이터 처리를 고려해야 한다. 이를 위하여 여러 가지 기법이 제안되었고 Wavelet과 JPEG등과 같은 기법으로 바람직한 결과를 얻었다. 본 논문에서는 기존의 supremum metric보다 효과적인 root mean square metric에 대하여 연구하였고 이를 수학적으로 비교, 검증하였다. An image processing techniques for image compression and its reconstruction are to be considered seriously for the generated huge size data as in the present multimedia environment based on the graphics. So far some approaches for this matter are proposed such as a Wavelet and JPEG method and got desirable result. In this paper, we have studied for the rms(root mean square) metric which is more effective than the existing sup(supremum)metric, and compared with sup metric by means of mathematical verification.

Controlling Dynamic Vehicles in Driving Simulation

조은상,최광진,고형석,Cho, Eun-Sang,Choi, Kwang-Jin,Ko, Hyeongseok Korea Computer Graphics Society 1997 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.3 No.1

본 논문에서는 운전 시뮬레이션의 한 요소인 배경교통의 생성을 위한 알고리듬을 제안한다. 각 배경차량은 교통신호등, 도로 주변 표지판, 차선 그리고 수변의 차들을 인지하며 교통규칙에 따라 지능적으로 움직이는 하나의 autonomous agent로 모델된다. 본 논문의 알고리듬은 현재 상용자가 운전하는 차의 주변만을 국소적으로 고려하여, 시뮬레이션되는 가상 도로 환경의 크기에 관계없이 일정한 양의 계산에 소요되도록 하였다. 배경차량의 단조로운 행동양식을 피하기 위하여, 여러 종류의 확률분포함수를 통해 인위적인 다양성을 보이도록 하였다. 결과적으로 도출된 배경차량의 행동양식은 매우 사실적인 것으로 판명되었다. 실험에 의하면, 본 논문에서 제안한 알고리듬을 통해 생성된 배경차량의 움직임과 사람의 직접 조종하는 차량의 움직임은 쉽게 구별될 수 없었다. This paper presents the algorithms for generating ambient traffic in driving simulation. Each ambient car is modeled as an autonomous agent that obeys the traffic rules by sensing the traffic lights, road signs, lanes, and other cars around. The algorithm is localized to the area where the car driven by the participant is currently located. Therefore the complexity of the algorithm does not depend on the size of the road network, allowing a huge environment to be simulated with no extra overhead. To avoid monotony, we produce artificial fluctuations in the behavior by employing various forms of probability distribution functions. The resulting behavior of the ambient cars is quite realistic. Experiments indicate that it is hard to tell whether an ambient car is computer-controlled or human-controlled.

Replacing Fractional Arithmetic by Integer Arithmetic on Rendering Graphics Primitives

위영철,김하진,Wee, Young-Cheul,Kimn, Ha-Jine Korea Computer Graphics Society 2000 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.6 No.3

래스터 그래픽스 시스템에서 처리되는 픽슬의 수는 한 프래임 당 100 만 개가 넘을 경우가 많다. 따라서, 그래픽스 프리미티브를 랜더링에서 실수연산을 정수연산으로 대체 함으로써 많은 처리속도 향상이 된다. 본 논문에서는, 스케일링에 의하여 그래픽스 프리미티브 랜더링 알고리즘의 실수연산을 정수연산으로 대체하는 방법을 소개한다. 이 방법은 필터링 된 직선 그리기와 구로세이딩에 적용된다. 또한, 이 방법은 증가적 방법에 근거한 다른 그래픽스 랜더링 알고리즘에도 적용 될 수 있다. 특히, 이 방법은 이미 ASIC 구현이 된 기존의 알고리즘에서 극히 일부분의 단순 수정을 요구하기 때문에 ASIC 구현이 용이하다. The number of pixels being processed in a raster graphics system often exceeds 1 million per frame. Replacing fractional arithmetic by integer arithmetic on rendering graphics primitives will therefore significantly improve the rendering performance. A scaling method that replaces fractional arithmetic by integer arithmetic on rendering graphics primitives is introduced. This method is applied to the filtered edge drawing and Gouraud shading. This method will also be applicable to some of other incremental algorithms for rendering graphics primitives. Because the scaling method requires only simple modifications upon the known algorithms that already have been implemented in ASIC (Application Specific Integrated Circuit), our algorithms can easily be implemented in ASIC. Our method will be useful especially for the low-price systems (e.g., home game machines, personal computers, etc.).

Tessellation-independent Approximation of Normal Vectors

안재우,김응순,Ahn, Jaewoo,Kim, Woongsoon Korea Computer Graphics Society 1998 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.4 No.2

When rendering polyhedral models, normal vectors at polygon vertices are necessary for smooth shading. The most commonly used technique of approximating a vertex normal vector by averaging normal vectors of faces around the vertex yields, however, different results on different tessellations Further, continuous deformation of models may cause abrupt discontinuous changes in normal vector directions. In this paper, a variation of the above technique is proposed to avoid these problems. Specifically, it uses a weighted average of normal vectors of faces around the vertex, where the weight of a face being the angular span of the two edges incident on the vertex. 다면체를 부드럽게 렌더링하기 위해서는 각 꼭지점에서의 법선 벡터가 필요하다. 기장 흔히 쓰는 법선 벡터 계산 방법은 꼭지점 주변 면들의 법선 벡터들을 평균하는 것인데, 이 방법은 면들이 어떻게 분할 되어 있는지에 영향을 받으며, 따라서 비록 모델을 연속되게 변형하더라도 면 분할을 행하고 나면 법선 벡터들이 연속되지 않게 변할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 기존의 방법을 약간 변형한 법선 벡터 계산 방법을 제시한다. 이 방법에서는 꼭지점 주변 면들의 법선 벡터를 가중합하여 구하는데, 한 면의 가중치는 꼭지점에 걸쳐있는 두 모서리가 이루는 각으로 정한다.

Autonomous Agents and Event Programming

조은상,고형석,Cho, Eun-Sang,Ko, Hyeongseok Korea Computer Graphics Society 1998 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.4 No.2

가상 현실의 궁극적인 목표중의 하나는 참여자가 가치 있는 경험을 얻을 수 있도록 하는 것이다. 경험의 내용은 순차적인 이벤트들로서 구성될 수 있으며 본 논문은 이런 이벤트들을 저작(event authoring)하기 위한 알고리듬을 개발하는 것을 목적으로 한다. Event authoring을 위해서 우리는 우선, 가상환경에 포함되는 개체들의 구조를 제안한다. 그리고, event-program을 기술하여 실험을 행할 수 있게 하는 수단인 event authoring language와 event-program 실행 시에 핵심이 되는 event execution manager를 구현한다. 마지막으로, 몇 가지 실험을 통하여 본 논문에서 제시된 접근방법이 유효함을 증명한다.

An Analytical Approach to Color Composition in Ray Tracing of Volume Data

정문렬,백두원,김웅환,Jung, Moon-Ryul,Paik, Doowon,Kim, Eunghwan Korea Computer Graphics Society 1996 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.2 No.1

3차원 체적데이터의 광선추적법에서는, 영상을 구성하는 각 화소의 색깔을 보통 각 화소점에서부터 발사한 광선 위의 각 표본점들이 미치는 영향의 합으로 구한다. 이 합을 자연스럽게 표현하는 법은 적분이다. 그러나, 대부분의 방법에서는 적분을 통한 분석적 해법을 찾기 어렵기 때문에 수치누적계산법을 통하여 구한다. 본 논문에서는 체적데이터의 광선추적법을 위한 분석적 해법을 구할 수 있다는 것을 보여준다. 끝으로 우리의 접근법에 대한 의의와 유용함에 대한 가설적인 결론을 실험에 근겋여 이끌어낸다. In ray tracing of 3D volume data, the color of each pixel in the image is typically obtained by accumulating the contributions of sample points on the ray cast from the pixel point. This accumulation is most naturally represented by integration. In most methods, however, it is done by numerical summation because analytical solution to the integration are hard to find. This paper shows that a semi-analytical solution can be obtained for a typical ray tracing of volume data. Tentative conclusions about the significance and usefulness of our approach are presented based on our experiments.

Animation Support for Networked Virtual Environments

고형석,이의택,장호욱,Ko, Hyeongseok,Lee, Ee-Taek,Jang, Ho-Wook Korea Computer Graphics Society 1996 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.2 No.2

이 논문은 가상환경 내에서 참여자들이 통신망을 통하여 서로 상호작용을 하는 경우 요구되는 애니메이션 기술과 제반 문제들을 다룬다. 각 참여자의 상태는 그 참여자가 속해있는 지역 사이트에서 파악되어 다른 사이트에 broadcast 된다. 각 사이트에서는 다른 참여자들의 정보를 모아 그 지역 사이트 참여자의 시점에 맞도록 실시간에 scene을 그려 주어야 한다. 대부분의 경우 최소의 정보만이 교환되므로, 애니메이션 기법을 사용하여 들어오는 저 자유도의 동작 parameter들을 애니메이트 되는 사람의 configuration을 완전히 결정해 주는 고 자유도의 joint angle들로 변환해 주게된다. 이 논문에서는 저 자유도의 동작 parameter들을 고 자유도의 joint angle들로 변환할 때 적용할 수 있는 일반적인 방법을 보여준다. 또한, 이 방법을 적용한 예로서, 저자가 지난 5년동안 개발해온 소프트웨어 시스템 VRLOCO를 소개한다. This paper presents animation techniques and issues involved in virtual environments where the participants interact with each other through a network. The state of the participant should be collected at each local site, and broadcasted to the other sites. Because information exchange is minimal, animation techniques are applied to convert the incoming low DOF parameters into high DOF joint angles that completely determine the configuration of the agents at each frame. As a case study, a software system VRLOCO is introduced, which has been developed by the author over the last five years.

DNA Sequence Visualization with k-convex Hull

김민아,이은정,조환규,Kim, Min Ah,Lee, Eun Jeong,Cho, Hwan Gyu Korea Computer Graphics Society 1996 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.2 No.2

In this paper we propose a new visualization technique to characterize qualitative information of a large DNA sequence. While a long DNA sequence has huge information, it is not easy to obtain genetic information from the DNA sequence. We transform DNA sequences into a polygon to compute their homology in image domain rather than text domain. Our program visualizes DNA sequences with colored random walk plots and simplify them k-convex hulls. A random walk plot represents DNA sequence as a curve in a plane. A k-convex hull simplifies a random work plot by removing some parts of its insignificant information. This technique gives a biologist an insight to detect and classify DNA sequences with easy. Experiments with real genome data proves our approach gives a good visual forms for long DNA sequences for homology analysis. 본 논문에서는 대용량의 DNA 염기 배열의 정성 정보를 특징짓기 위한 새로운 가시화 방법을 제안한다. DNA 배열은 배열 자체가 방대한 양의 정보를 포함하고 있기 때문에 분석에 많은 어려움이 있다. 우리는 DNA 염기 배열들사이의 상사성 비교를 위해 DNA 염기 배열을 하나의 이미지 도메인으로 변환한다. 프로그램은 random walk plot으로 DNA 염기 배열을 가시화한 후에 k-convex hull로 단순화 시킨다. Random Walk plot은 염기배열을 평면상에 하나의 커브로 표현한다. k-convex hull은 walk plot으로부터 무의미한 부분을 제거함으로서 walk plot을 단순화한다. 이러한 방법은 유전공학자들에게 쉽게 DNA 배열의 특징을 인식하고 분류할 수 있는 직관을 제공한다. 실제 게놈 데이터로 실험한 결과는 논문에서 제안하는 방법이 긴 DNA 염기배열들 사이의 유사성 분석을 위해 좋은 가시화 도구임을 보여준다.