OpenGL기반의 3차원 그래픽스를 위한 다층적 C++라이브러리의 설계 및 구현

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 C++ 응용프로그램 개발자 및 라이브러리 개발자를 위한 OpenGL을 하부 랜더링 라이브러리로 하는 3차원 그래픽스 라이브러리의 설계하고 구현한다. 라이브러리 설계의 최우선적인 목표는 다양한 3차원 그래픽스 응용프로그램을 개발을 위해 합리적인 다층적 구조와 견고한 프로그래밍 개발환경을 제공하는 3차원 그래픽스 라이브러리를 제시하는 데 있다. 기존의 범용 3차원 그래픽스 라이브러리, 특히 OpenGL을 기반으로 하는 다수의 라이브러리는 서로 배타적인 모델링 기법 및 서로 상이한 응용에 초점을 두고 있다. 더욱이, 구현 언어가 제공하는 표현력 및 진보된 프로그래밍 기법을 개발자가 충분히 활용할 수 있도록 하는데 소극적인 형태로 설계 및 구현되어있다. 또한, 3차원 그래픽스 응용의 특성에 따라 서로 상이한 모델을 효과적으로 지원하기 위한 표현력의 분기점을 형성할 수 있는 일반화된 계층을 제시하지 않음으로 인하여 더 고 수준의 상층 라이브러리를 구축하는 경우에는 모델간의 구조적 불일치점에서 오는 라이브러리의 계층화 역전 및 구현의 중복이 불가피 하다. 제안된 라이브러리는 이러한 점을 감안하여 3단계의 상향식 다층구조에 따라 각층이 독립적인 용도를 가지는 경량의 라이브러리로 활용될 수 있도록 설계되었다. 최하층인 Glade는 OpenGL C 인터페이스의 문법을 단순화하고 그 의미론을 정의에 따라 완성하며 상층 라이브러리의 구축 및 응용프로그램 개발에 필요한 일반화된 개발 환경을 제공한다. 중층인 Scenery는 장면 그래프 모델 및 데이터 흐름 모델 양쪽에 모두 활용될 수 있는 일반화된 모델 및 인터페이스를 제시하여 이를 기반으로 하는 보다 특화 된 모델을 따르는 라이브러리의 구축에 활용될 수 있는 표현력의 기반을 마련한다. 마지막으로 최상층인 VRBase는 Scenery의 유용성을 자체 검증하기 위하여 장면 그래프 모델을 따라 현재 VRML2.0의 표준을 따르는 보다 전문화된 데이터베이스 라이브러리이다. 결론적으로 본 논문에서 제안한 라이브러리는 OpenGL이 제공하는 고급 3차원 그래픽스 랜더링 기능, 이식성 높은 저 수준 랜더링 API를 C++ 프로그래밍 언어가 제공하는 추상화 수단 및 현재까지 개발된 진보된 구현 기법을 적극 활용하여 상향식 다층적 구조로 결합하였다. 또한, 표준적인 3차원 그래픽스 모델링 기법을 활용하고 라이브러리 그 자체의 구조적 안정성 및 유용성을 검증하기 위해 VRML2.0을 따르는 장면 그래프 기반의 데이터베이스 라이브러리를 포함하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This thesis proposes a design and implementation of an OpenGL-based and layered 3D graphics library for C++ developers. The primary design goal is to build a well-layered library and robust development environment for a variety of 3D graphics applications. Existing general-purpose 3D graphics libraries, especially the OpenGL-based, employ exclusively different modeling concepts and address different problems. Furthermore, they are not designed and implemented in the way that allows application developers to fully utilize the expressive power and advanced programming techniques of C++. To support different models effectively, the proposed library has three layers. The lowest layer, Glade, simplifies the syntax of OpenGL C Interface and completes the semantics of OpenGL; that is, "OpenGL in C++". The middle layer, Scenery provides more generalized models and behavior for both the scene graph-based and the data-flowed. Lastly, the highest layer. VRbase, supports a scene graph-based database with respect to the current standard, VRML2.0. To this end, the library combines. in its bottom-up and layered architecture, the high-quality 3D graphics capability of a portable and low-level 3D graphics API (OpenGL), the standard 3D GrapHics modeling technology (VRML), and high-leve abstraction mechanism that C++ provides.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 3 차원 그래픽스 라이브러리 = 3
• 1. PHIGS, PEX와 OpenGL = 3
• 2. OpenGL 기반의 3차원 그래픽스 APl = 5
• Ⅲ. 다층적 그래픽스 라이브러리 = 7
• 1. 다층적 구조 = 7
• 2. GLADE 증- OpenGL ,4daptation and Development Environment in C++ = 9
• 가. 인터페이스의 설계 = 9
• 나. 프로그래밍 개발 환경 = 12
• 다. Glade의 구성요소 = 19
• 3. Scenery증 - Scene Rendering Layer = 21
• 가. 응용 예 - Noise Source Location = 24
• 4. VRBase 증 - VRML2.0-compliant database = 27
• 5. Session 컴포넌트 = 28
• 가. 인터페이스의 설계 = 28
• 나. 응용 - Borland C++ Builder 내의 컴포넌트 (Component) = 30
• 6. Utility 및 Scientific 컴포넌트 = 32
• Ⅳ. 결론 = 33
• 참고문헌 = 35
• ABSTRACT = 40