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표제지

목차

Abstract 13

요약 14

제1장 서론 15

1.1. 연구배경 및 목적 15

1.2. 본 논문의 기여도 및 구성 18

제2장 관련 연구 19

2.1. 광선 추적 기법 19

2.2. 공간 가속 구조 21

2.2.1. Kd-트리 자료구조 21

2.2.2. Kd-트리의 탐색 23

2.2.3. BVH 자료구조 24

2.2.4. BVH의 탐색 25

2.3. CUDA(Compute Unified Device Architecure) API 병렬 프로그래밍 아키텍쳐 소개 26

2.4. GPU에서의 동적 장면 처리를 위한 기존 연구 28

2.4.1. Kd-트리 28

2.4.2. BVH 29

제3장 GPU환경에서 동적 장면 처리를 위한 효율적인 공간 가속 자료구조 31

3.1. GPU환경에서 동적 장면 처리를 위한 효율적인 BVH구조의 구현 기법 31

3.1.1. 구축과 탐색 31

3.1.2. 갱신 33

3.1.3. 쓰레드 인덱싱 34

3.1.4. 커널의 사용 35

3.2. GPU환경에서 동적 장면 처리를 위한 효율적인 혼성 공간 가속 자료구조 제안 37

3.2.1. 혼성 공간 가속 자료구조에 대한 논의 37

3.2.2. 방법 1:독립적인 Kd-트리와 BVH의 사용 39

3.2.3. 방법 2:링크로 연결된 Kd-트리와 BVH의 사용 40

제4장 실험 결과 44

4.1. 실험 환경 44

4.2. Kd-트리와 BVH의 성능 비교 49

4.2.1. 정적인 장면에 대한 성능 비교 49

4.2.2. 동적인 장면에 대한 성능 비교 51

4.3. 혼성 공간 가속 자료구조의 성능 비교 56

4.3.1. 정적인 장면에 대한 성능 비교 56

4.3.2. 동적인 장면에 대한 성능 비교 62

4.3.3. 장면대비 동적 비율이 높은 장면의 성능비교 68

제5장 결론 및 향후 연구 72

부록 74

부록A_Kd-트리와 BVH의 성능 비교 74

부록B_혼성 공간 가속 자료구조의 성능 비교 79

참고문헌 95

표목차

표 4.1: 기본 장면 및 장면 데이터의 기하 정보. 45

표 4.2: Conference를 기본으로 한 혼성 장면. 46

표 4.3: Sponza를 기본으로 한 혼성 장면. 47

표 4.4: Kitchen을 기본으로 한 혼성 장면. 48

표 4.5: 정적인 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 50

표 4.6: 동적인 장면에 대한 전체 렌더링 및 갱신 성능 측정 결과. 53

표 4.7: 갱신 성능 비교 장면. 54

표 4.8: 자료구조간 구축/갱신 성능 비교 54

표 4.9: 자료구조간 렌더링 성능 비교 55

표 4.10: 주광선 렌더링 결과 58

표 4.11: 주+그림자 광선 렌더링 결과 59

표 4.12: 주+반사/굴절 광선 렌더링 결과 60

표 4.13: 주+그림자+반사/굴절 광선 렌더링 결과 61

표 4.14: 동적인 혼성 장면에 대한 갱신 성능 측정 결과 63

표 4.15: 주광선 렌더링 결과 64

표 4.16: 주+그림자 광선 렌더링 결과 65

표 4.17: 주+반사/굴절 광선 렌더링 결과 66

표 4.18: 주+그림자+반사/굴절 광선 렌더링 결과 67

표 4.19: 장면대비 동적 물체 비율이 높은 장면의 성능 측정 결과 71

부록표목차

표 A.1: 정적인 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 1 75

표 A.2: 정적인 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 2 76

표 A.3: 동적인 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 77

표 A.4: 동적인 장면에 대한 갱신 시간 측정 결과 78

표 A.5: 자료구조간 렌더링 및 구축/갱신 성능 비교. 78

표 B.1: 정적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 1 81

표 B.2: 정적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 2 82

표 B.3: 정적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 3 83

표 B.4: 정적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 4 84

표 B.5: 정적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 5 85

표 B.6: 동적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 1 87

표 B.7: 동적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 2 88

표 B.8: 동적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 3 89

표 B.9: 동적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 4 90

표 B.10: 동적인 혼성 장면에 대한 렌더링 성능 측정 결과 5 91

표 B.11: 동적인 혼성 장면에 대한 갱신 성능 측정 결과 92

표 B.12: 장면대비 동적 물체 비율이 높은 장면의 성능 측정 결과 94

그림목차

그림 2.1: 광선 추적법의 계산 구조. 20

그림 2.2: Kd-트리 공간 분할 및 생성 예. 21

그림 2.3: Kd-트리의 탐색 예. 23

그림 2.4: BVH 분할 및 생성 예. 25

그림 3.1: Kd-트리 와 BVH 탐색의 차이의 예. 33

그림 3.2: 광선의 방향에 따른 BVH 연결정보의 예. 33

그림 3.3: 쓰레드 인덱싱과 커널 사용의 예. 35

그림 3.4: 장면 분석의 예. 38

그림 3.5: 두 트리의 독립적 탐색의 예. 39

그림 3.6: 두 트리간의 연결 1. 42

그림 3.7: 두 트리간의 연결 2. 42

그림 4.1: Conference를 기본으로 한 동적 물체 비율이 높은 혼성 장면. 68

그림 4.2: Sponza를 기본으로 한 동적 물체 비율이 높은 혼성 장면. 69

초록보기

광선 추적법은 터너 휘티드(Turner Whitted)가 소개한 렌더링 알고리즘이다. 알고리즘의 간단함에 비해 상당량의 계산이 요구되어 그동안 비실시간 렌더링 기법으로만 연구되어 왔으나 하드웨어의 성능 향상과 공간 가속 자료구조에 대한 활발한 연구를 통하여 실시간 렌더링이 가능하게 되었다. 그러나 기존의 실시간 광선 추적법에 대한 연구는 정적인 장면을 렌더링 하는 것이 목적이었기 때문에 그 동안의 많은 연구 결과에도 불구하고 아직 동적인 장면에 대한 광선추적에는 여러 문제가 존재한다.

본 논문에서는 대표적인 many-core 프로세서인 GPU 환경에서 동적인 장면을 처리하기 위한 공간 가속 자료구조를 제안한다. 특히 정적인 배경 안에서 일부의 물체만 움직이는 환경에 특화되어 있는 혼성 공간 가속 자료구조를 제시함으로써 게임 등에서 실제로 사용 할 수 있는 실용적인 방법을 제시한다. 이를 위해서 동적인 장면을 효율적으로 처리할 수 있는 BVH를 제시하고 이 BVH와 Kd-트리를 이용한 혼성 공간 가속 자료구조를 제안한다.

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